Котельные установки

АРМАТУРА

Все поверхности нагрева котлоагрегата, заполненные рабочим те­лом и находящиеся под давлением, соединяются трубопроводами с арматурой.

К арматуре относятся устройства и приборы, служащие для управ­ления работой элементов и частей котельного агрегата, находящихся под давлением, для включения, регулирования и отключения трубопро­водов для воды, пара или предохраняющие от превышения давления. К арматуре также принято относить основные контрольные приборы — водоуказательные стекла для наблюдения за уровнем воды в барабане и манометры.

Основной арматурой, устанавливаемой на котельном агрегате, явля­ются задвижки, вентили и клапаны. По способу соединения с трубопро­водами арматуру разделяют на фланцевую, муфтовую и вварную. Арма­тура с фланцами соединяется с требуемыми участками трубопроводов установкой ее и закреплением в соответствующих фланцах шпильками. В местах соединения арматуры с фланцами устанавливаются проклад­ки или уплотнения.

Зад:вижка с фланцами показана на рис. 5-20,а. Задвижка имеет чугунный корпус с крышкой и диски, закрепленные на шпинделе. При вращении маховика диски (задвижки) перемещаются вверх при откры­вании и вниз при закрытии; с помощью клина диски прижимаются к корпусу, перекрывая проходное отверстие. Установка задвижки на трубопроводе, с фланцами которого она соединяется шпильками, пока­зана на рис. 5-20,6.

Для уменьшения возможности нарушения плотности и вытекания среды через сальник шпиндель задвижки выполняют только вращаю­щимся.

Рис. 5-20. Задвижка чугунная с фланцами и ее установка на трубодроводе.

/ — корпус с фланцами; 2 — крышка; 3 — диски; 4 — шпиндель; 5 — маховик; 6 ~ клин; 7 — трубо­провод; 8 — фланцы; 9 — шпильки с гайками.

О — ручным; б —.ручным с редуктором; в — от электродвигателя 10 с редуктором. Остальные обо­значения даны на рис. 5*20.

Чугунные задвижки применяются на давление примерно до 1 МПа <10 кгс/см2).

Стальные задвижки (рис. 5-21) применяются для более высоких давлений и Температур среды свыше 200°С и труб с диаметром больше 400 мм. Задвижки изготовляются с ручным приводом, ручным приводом и с редуктором и с комбинированным приводом — ручным с редуктором и от электродвигателя. Последний тип задвижек необходим при автома­тическом регулировании процессов.

Для главных паропро­водов в основном применя­ют задвижки без фланцев, соединяемые с трубопрово­дом при помощи сварки и имеющие зубчатую (кониче­скую или цилиндрическую) передачу от привода к шпин­делю. Привод может - быть ручным на месте установки задвижки или с помощью шарнира Гука дистанцион­ным, а также от электро­двигателя.

Общий вид бесфланце­вой задвижки с конической зубчатой передачей на ус­ловное давление до 10 МПа (100 кгс/см2) с проходами ®т 150 до 300 мм приведен на рис. 5-22.

Широко применяются вентили разных конст­рукций и назначения. В от - ^ личие от задвижек с двумя уплотняемыми плоскостями вентиль имеет одну уплот­няемую плоскость. Следует иметь в виду, что из^за по - Рис - 5-22. Задвижка стальная без фланцев, соеди - ворота потока жидкости по - няемая с тРУбопРоводом на “Ч"“-

Теря напора в вентилях

Больше, чем в задвижках. В зависимости от параметров протекающей среды и размеров вентили могут соединяться с трубопроводом на флан­цах, на резьбе или с помощью сварки. Вентили могут иметь плоский или игольчатый клапан. Для дросселирования используют вентили с игольчатым клапаном, а вентили с плоскими уплотняющими поверх­ностями применяют в качестве запорных.

На рис. 5-23 показан запорный вентиль, соединяемый с трубопро­водом. на сварке и имеющий привод через зубчатую передачу 1 от шар­нира Гука 2. К вентилям для возможности автоматического их открытия и закрытия иногда пристраивают различные исполнительные механиз­мы, как, например, мембрану 2 (рис. 5-24).

Для быстрого отключения участка трубопровода при прекращении движения среды или предупреждения обратного направления ее потока устанавливают о б р а т н ы е клапаны.

Простейшим по конструкции из них является устройство типа вен­тиля, в котором поток среды проходит в направлении под клайан 1, свободно перемещающийся на стержне 2 или имеющий стержень 2, перемещающийся в муфте 3 (рис. 5-25).

При наличии потока среды клапан находится в приподнятом (от­крытом) состоянии и удерживается в вертикальном положении с по­мощью стержня 2 и «перьев» 4 или муфты 3, могущих перемещаться только по вертикали. Это предопределяет горизонтальное положение корпуса обратного клапана. При необходимости установки обратного

Для предохранения от разрыва стенок или других элементов котло - агрегатов, сосудов и емкостей, работающих под давлением, применяют предохранительные клапаны. Конструкция клапанов выполне­на так, что при превышении величины заранее установленного давления в барабане, водяном экономайзере, перегревателе, трубопроводе, т. е. в объеме, с которым клапан соединен, клапан открывается и выпускает часть среды. После понижения давления до заданного клапан автома­тически закрывается с помощью груза или пружин, воздействующих на него.

Предохранительный клапан простейшего типа показан на рис. 5-27. Клапан состоит из корпуса с двумя фланцами. Входной фланец при­соединяется к фланцу объекта, защищаемого от превышения давления. Выходной фланец служит для отвода среды непосредственно в атмо­сферу.

Отверстие над входным фланцем и патрубком перекрыто клапа­ном с закрепленным в нем штоком. На шток опирается рычаг, закреп­ленный одним концом на оси, вращающийся в отверстиях стойки, рас­положенной на корпусе или крышке. На другом конце рычага имеется груз.

При повышении давления в объеме под клапаном сверх допустимо­го сила, действующая снизу на клапан, становится больше силы или давления, создаваемого грузом, и клапан открывается.

Регулирование работы предохранительного клапана осуществляет­ся перемещением груза по длине рычага, на котором груз закрепляют. В одном корпусе располагаются два предохранительных клапана, каж­дый со своим рычагом и грузом.

По правилам Госгортехнадзора такие клапаны применяют на ста­ционарных установках, причем для надежности на каждый котлоагрегат производительностью >0,028 кг/с (>100 кг/ч) устанавливаются два клапана.

Предохранительный клапан с пружиной показан на рис. 5-28. Кла­пан имеет корпус, в котором входное отверстие перекрыто клапаном. Клапан закреплен на штоке и для смягчения ударов при открытии и закрытии имеет амортизирующее устройство. На шток надеты два дис­ка, между которыми зажимается пружина, создающая необходимое давление на клапан. Положение верхнего диска и степень сжатия пру­жины с помощью муфты с резьбой, перемещающейся в жестко закре­пленной в крышке гайке, можно варьировать. Для проверки действия клапана служит скоба, поворачивая которую можно поднять клапан.

Кроме рассмотренных типов предохранительных. клапанов, на чу­гунных паровых котлах применяют самопритирающиеся предохранитель - 204

Ные клапаны конструкции инж. Ше - ренциса или защитное выкидное устройство, схему которого см. ниже на рис. 6-5.

Минимальный допускаемый услов­ный проход в рычажных и пружинных предохранительных клапанах должен быть не менее 20 мм; при производи­тельности до 0,056 кг/с (200 кг/ч) и давлении 0,8 МПа (8 кгс/см2) допу­скается установка клапана с прохо­дом 15 мм.

Предохранительные клапаны раз­деляют на рабочие и контрольные: к первым для возможности регулиров­ки и периодической проверки действия разрешен доступ персонала, обслужи­вающего котлоагрегат; ко вторым пер­сонал допускается лишь для проверки состояния клапана.

Предохранительные клапаны уста­навливаются на барабанах котлоагре - гатов, на выходных коллекторах пере­гревателей и на входных и выходных коллекторах отключаемого водяно­го экономайзера (в последнем случае условный диаметр прохода клапана должен составлять не менее 32 мм).

От патрубков, на которых уста­навливаются предохранительные кла­паны, отбор воды, пара или другой среды не разрешается. Отводимая из выходного патрубка предохранитель­ного клапана среда должна быть на­правлена в атмосферу за пределы ■помещения по трубам, не имеющим запорных устройств.

Предохранительные клапаны не должны допускать превышения дав­ления в паровых котлах более чем на 10% ив водогрейных — на 8% расчетного значения. Количество и размеры предохранительных клапа­нов для паровых котлов определяются методикой Госгортехнадзора [Л. 1], разработанной для пара насыщенного или перегретого и для воды. <

Установленные на паровом или водогрейном котле предохранитель­ные клапаны должны быть отрегулированы так, чтобы их открытие на- ииналось при определенной величине давления (табл. 5-2).

Кроме задвижек, вентилей и предохранительных клапанов, в котель­ных установках широко применяются различные клапаны, при помощи которых можно регулировать количество пара и воды и понижать дав­ление пара.

Для регулирования расхода воды и пара применяют так называе­мые золотники, сдвоенные клапаны, имеющие друг с другом жесткую связь, или клапаны специального профиля, при­крепленные к штоку. Регулирующие клапаны выпускаются отечествен-

Ными заводами как с фланцами (рис. 5-29,а), так и без фланцев для сварки с трубопроводом (рис. 5-29,6). Клапаны (с золотником или про­фильные) связаны со штоком, который соединен с рычагом, где имеется груз, уравновешивающий расчетное давление на золотник. Изменение давления приводит к открытию или закрытию золотника и клапана. Для автоматического регулирования с рычага снимают груз *и соединяют рычаг с сервомотором или исполнительным механизмом. Для регулиро-

Бания расхода и давления пара до 1,6 МПа (16 кгс/см2) часто применяют устройства (рис. 5-30), где вместо сложного клапана установлены поршень и цилиндр с отверстиями, через которые прохо­дит пар.

Установленную на любом котельном агрегате арматуру можно раз­делить на:

Обязательную по правилам Госгортехнадзора для обеспечения без­опасной работы персонала;

Предусмотренную для удобства обслуживания и повышения надеж­ности.

Для подачи питательной воды в паровые котлы на трубопроводе должны быть установлены запорный вентиль или задвижка, обратный клапан, предотвращающий истечение воды из экономайзера: в питатель­ный трубопровод, и регулирующая расход воды арматура. При произ­водительности парового котла более 0,56 кг/с (2 т/ч) регулятор пита­ния должен быть автоматизирован, а регулирующая арматура иметь дистанционное управление с рабочего места машиниста (кочегара). При давлении в котлоагрегате до 3,9 МПа (39 кгс/см2) запорный орган устанавливают между котлом и обратным клапаном.

Котлоагрегаты со слоевым сжиганием топлива производительно­стью 1,1 кг/с (4 т/ч) и более и агрегаты с барабанами, обогреваемыми горячими дымовыми газами при любом способе сжигания топлива, должны иметь два независимых питательных трубопровода до регуля­тора питания и один трубопровод за регулятором.

Между паровым котлом и присоединенным к нему паропроводом должен быть установлен запорный орган — вентиль или задвижка; при наличии пароперегревателя запорная арматура устанавливается за па­роперегревателем.

На водогрейных котлах устанавливается по одному запорному орга­ну на трубопроводах, подводящих и отводящих воду от котла.

Для удаления воздуха при растопке и для предупреждения повреж­дений и гидравлических ударов на паровых котлах, водяных экономай­зерах и на водогрейных котлах в их верхних частях — барабанах, кол­лекторах, трубопроводах должны быть установлены воздушники. Если из водяного экономайзера воздух можно удалить через водоотво­дящие трубы, то устройство на нем воздушников не обязательно.

Кроме трубопроводов для подачи воды в котлоагрегат, отвода из него пара или нагретой воды, устройств для удаления воздуха котло - агрегаты оборудуют трубопроводами для продувки, спуска воды из кот - лоагрегатов и для отбора проб воды и пара на химический анализ, а также для ввода присадок, предупреждающих отложения.

Водогрейные котлы также должны иметь трубопроводы для спуска воды, отбора проб и отвода воздуха.

Трубопроводы для спуска воды из котлоагрегатов, питательных линий, конденсата из паропровода присоединяют к самым нижним точ­кам и участкам с тем, чтобы обеспечить полное удаление воды. Также в самых нижних участках следует присоединять трубопроводы для периодической продувки. Трубопровод для непрерывной продувки при-

А) Є)

Рис. 6-32. Пробные краны с клапаном (а) и йробкой (б).

Соединяют к верхнему барабану в месте, где концентрация солей в воде имеет наибольшее значение. На трубопроводах для продувки устанав­ливают запорную и регулирующую расход арматуру. Арматура для спускных и продувочных трубопроводов при рабочем давлении до 1,5 МПа (15 кгс/см2) и температуре до 300°С может быть изготовлена из ковкого чугуна и иметь фланцы. Предохранительные, обратные и за-

Порные органы для давлений до 2 МПа (20 кгс/см2) и темпера­тур до 300°С можно применять чугунные, но с ограничениями по условному проходу.

Применение латунных и бронзовых изделий допускается для температур ниже 250°С; во всех остальных случаях необхо­димо применение стальной арма­туры.

Для постоянного наблюде­ния за положением уровня воды в барабане каждого парового котлоагрегата должно быть пре­дусмотрено не менее двух водо­указательных приборов прямого действия с плоскими, гладкими или рифлеными стеклами (рис. 5-31).

Плоские стекла устанавли­ваются в металлической оправе с патрубками, которые закрепле­ны в арматуре, соединяющей по­лость Прибора с паровым 1 и водяным 3 пространством бара­бана. Каждый водоуказательный прибор устанавливают на бара­бане отдельно, с прямыми соеди­нительными трубами определен­ного диаметра, без промежуточ­ных фланцев и запорной арма - туры.

Для паровых котлов производитель­ностью менее 0,2 кг/С 1(0,7 т/ч) й передвиж­ных котлов один водоуказательный прибор разрешается заменить двумя пробными кра­нами или вентилями, устанавливаемыми на отметках низшего и высшего допускаемых уровней воды в барабане. Конструкция пробных кранов должна допускать их про­чистку.

На рис. 5-32 показаны кран с клапаном и резьбой на штоке и обычный пробковый кран. Если расстояние по вертикали от пло­щадки обслуживания до водоуказательного прибора превышает 6 м, то устанавливают сниженные или дистанционные указатели уровня воды.

Схема сниженного указателя гидроста­тического типа показана на рис. 5-33. Ука­затель состоит из сосуда с постоянным уровнем воды, соединяемого с паровым и водяным пространством барабана. Трубки / и II соединяют сосуд с сниженным указа­телем, состоящим из расширительного бач­ка и водоуказательной колонки. Трубка / связана с паровым пространством и имеет постоянную высоту столба воды, а трубка и соединена с водяным пространством и имеет переменную высоту столба, соответствующую уровню воды в барабане. Водоуказательная колонка и расширительный бачок с соединяющей их трубкой заполне­ны несмешивающейся с водой более тяжелой жидкостью. Давление во­ды по трубкам / и II на тяжелую жидкость слева постоянно, справа переменно. Подбирая плотность жидкости и сечения сниженного при­бора и бачка, можно варьировать чувствительность к колебаниям уров­ня воды в барабане и наблюдать их в желаемом масштабе, т. е. в нату­ральную, уменьшенную или увеличенную высоту.

На любых водоуказательных приборах определяются отметки низ­шего и высшего уровня воды в барабане, а для повышения надежности осуществляют световую и звуковую сигнализацию крайних положений воды. Для котлоагрегатов с давлением выше 3,9 МПа (39 кгс/см2) для предупреждения заброса воды в паропровод при переполнении во­дой барабана устанавливают устройства, позволяющие машинисту (кочегару) за минимальное время со своего рабочего места осущест­вить сброс воды до низшего уровня. Для водогрейных котлов с бара­банами устанавливают пробный кран в самой высокой точке верхнего барабана, а при его отсутствии на участке выхода воды в магистраль­ный трубопровод до устройства, отключающего котел.

К арматуре котлоагрегата принято относить манометры, хотя они представляют собой приборы. Манометры устанавливают на барабане и за пароперегревателем до главного запорного органа; на трубопро­воде питательной воды перед регулирующим расход устройством или на общей питательной линии, если производительность каждого котла ниже 0,56 кг/с (2 т/ч).

Если водяной экономайзер котлоагрегата отключается по воде, то манометр устанавливают за водяным экономайзером до запорного орга - 210

На и предохранительного клапана. Между Манометром, барабаном и другой емкостью ^ли трубопроводом, в которых измеряется давление устанавливается соединительная трубка с диаметром не менее 10 мм в виде сифона или другое аналогичное устройство с гидравлическим затвором и трехходовым краном, а при давлении выше 3,9 МПа (39 кгс/см2) с вентилями.

Схемы трубок с сифоном показаны на рис. 5-34,а, трехходовые кра­ны - с фланцем для присоединения контрольного манометра — на рис. 5-34,б и в.

На манометре наносят красную черту, соответствующую высшему допускаемому давлению.

На водогрейных котлах манометры устанавливают на входе и на выходе до запорного органа, на всасывающих и нагнетательных ли­ниях насосов и на трубопроводах подпитки котлов или тепловых сетей.