Водоуказательные приборы

Уровень воды в котле определяется по водоуказательному прибору, состоящему из корпуса, прокладки, стекла и нажимной рамки.

На водоуказательных приборах против допускаемого низшего уровня воды в котле должен быть установлен неподвижный металлический указатель (стрелка) с надписью «низший уровень». Этот уровень должен быть не менее чем на 25 мм выше нижней видимой кромки стекла (прозрачной пластины). Аналогично также должен быть установлен и указатель (стрелка) высшего допустимого уровня воды в котле с надписью «высший уровень». Этот уровень должен быть не менее чем на 25 мм ниже верхней видимой кромки стекла водоуказательного прибора. Нормальным уровнем воды в котле считается уровень воды в стекле, находящийся посредине между указателями (стрелками) высшего и низшего допускаемых уровней.

При нормальной работе водоуказательного прибора уровень воды в нем должен слегка колебаться вследствие кипения (бурления) воды в котле. Отсутствие колебаний воды в стекле свидетельствует о засорении водоуказательного прибора (полном или частичном засорении парового или водяного крана в результате попадания в их каналы шлама, накипи и сальниковой набивки). В этом случае его необходимо немедленно продуть или прочистить.

Продувка водоуказательного прибора должна производиться в следующем порядке:

а) отмечают уровень и колебание воды в стекле, положение ручек парового и водяного кранов;

б) открывают спускной (продувочный) кран прибора — общая продувка;

в) закрывают паровой кран, в результате этого продуваются водой водоуказательное стекло и водяной кран;

г) открывают паровой кран и после этого закрывают водяной кран, таким образом продувают паровой кран и водоуказательное стекло;

д) открывают водяной кран;

е) закрывают спускной продувочный кран и наблюдают за появлением и колебаниями воды в стекле;

ж) сравнивают уровень и колебания воды в стекле до и после продувки; кроме того, проверяют правильность положения ручек на кранах.

Если после продувки водоуказательного прибора вода в стекле не поднимается или поднимается очень медленно и уровень ее слабо колеблется, это означает, что засорение прибора не устранено. Тогда следует повторно продуть в том же порядке. Если продувкой не удается устранить засорение кранов, то их следует прочистить следующим образом:

а) убедиться в исправности второго водоуказательного прибора;

б) приготовить гаечный ключ, асбестовый шнур, изогнутую под прямым углом медную проволоку;

в) выключить неисправный водоуказательный прибор, для чего закрыть паровой и водяной краны и открыть спускной продувочный кран;

г) вывинтить при помощи ключа пробку, закрывающую отверстие в оправе стекла против неисправного крана. После этого, надев рукавицы и став в стороне от крана во избежание ожогов, ввести изогнутую медную проволоку в отверстие вывернутой пробки и, постепенно открывая кран, прочистить его до появления из парового крана струи пара, а из водяного крана струи воды;

д) после прочистки (когда засорение удалено) закрыть кран; для создания плотности подмотать по ходу резьбы асбестовый шнур и ввинтить пробку;

е) медленно открыть паровой кран, чтобы прогреть стекло. Когда стекло прогреется настолько, что из него исчезнут все капли воды, осторожно открывают водяной кран и закрывают спускной продувочный кран;

ж) сверить уровни воды в обоих водоуказательных приборах (они должны быть одинаковыми).

Проверка исправности действия водоуказательных приборов продувкой должна производиться у котлов с рабочим давлением до 1,4 МПа (14 кгс/см2) включительно — не реже одного раза в смену; при рабочем давлении свыше 1,4 МПа (14 кгс/см2) до 4 МПа (40 кгс/см2) включительно — не реже одного раза в сутки, кроме котлов, установленных на тепловых электростанциях, для которых проверка устанавливается в соответствии с графиком, утвержденным главным инженером. Результаты и время проверки водоуказательных приборов продувкой записываются в сменный (вахтенный) журнал.

Во время работы котла обслуживающий персонал (машинисты, кочегары, операторы) должен внимательно следить за уровнем воды в котле. Не допускается, чтобы уровень воды в водоуказательном приборе повышался выше указателя (стрелки) высшего уровня или понижался ниже указателя (стрелки) низшего уровня воды в котле. Понижение уровня воды в котле ниже допустимого (упуск воды) — опаснейшее явление в работе котла. Если вода в стекле окажется ниже допустимого уровня, т.е. уровень воды ушел в нижнюю гайку, и при закрытии парового крана водоуказательного прибора вода в стекле не появляется, следует немедленно прекратить горение в топке и остановить работу котла, так как можно опасаться ухода воды ниже огневой линии. При упуске воды категорически запрещается подкачивать воду в котел, так как его стенки могут оказаться уже обнаженными и раскаленными; при попадании на них воды она мгновенно испарится, что приведет к мгновенному повышению давления и даже взрыву котла.

Котлы должны быть оборудованы автоматически действующими звуковыми (и световыми) сигнализаторами верхнего и нижнего предельных уровней воды в котле. Эти сигнализаторы должны иметь приспособления для проверки исправности их действия. Порядок и сроки проверки исправности их действия должны быть установлены производственной инструкцией, утвержденной руководством предприятия.5. Обратный клапан служит для пропуска рабочей среды в одном направлении. Состоит из корпуса, внутри которого имеется перегородка с горизонтальным седлом, клапана, штока, крышки. При повышении давления под клапаном он вместе со штоком перемещается вверх и пропускает рабочую среду (основное рабочее положение). При падении давления в трубопроводе или сосуде до обратного клапана рабочая среда (вода) давит на клапан, и он садится на седло, перекрывая тем самым проход рабочей среды. Работу обратного клапана можно определить по стуку клапана и штока о крышку.

6. Предохранительный клапан – устройство для автоматического предотвращения повышения давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу (или в дренаж).

Рис. 2.6. Предохранительный клапан (пружинный, полноподъёмный)

Рис. 2.7. Установка предохранительного клапана на паровом котле КВ-300.

На схеме: 1-рама; 2-горелка; 3-передняя крышка; 4-датчик предельного давления пара; 5-термометр; 6-электроконтактный манометр; 7-предохранительный клапан; 8-искрогаситель; 9-дымоход; 10-крышка; 11-датчик уровней; 12-рамка указателя уровня; 13-манометр избыточного давления воды; 14-система водоподготовки.

Клапаны бывают рычажно-грузовые или пружинные и должны защищать котлы, пароперегреватели, экономайзеры от превышения в них давления более чем на 10 %. Методика их регулирования и начальное давление их открытия должны быть указаны предприятием-изготовителем в инструкции.

Рычажно-грузовой предохранительный клапан состоит из корпуса с фланцами, внутри которого имеется перегородка с горизонтальным седлом и запрессованной втулкой, клапана с тарелкой, шпинделя с шарниром, трех направляющих вилок, рычага с шарниром и груза. Пружинный клапан имеет аналогичную конструкцию, но вместо рычага и груза на штоке установлена пружина. Сила от веса груза (или пружины) через рычаг и шпиндель (шток) давит тарелкой сверху, и клапан садится на седло, а снизу под клапан давит пар (или вода). Если сила от давления рабочего тела (пара или воды) начинает превышать силу груза (пружины), то клапан поднимается и выпускает пар в атмосферу (воду в дренаж).

После снижения давления до рабочего клапан автоматически закрывается. Пар, выходящий из клапана, выводится трубой на крышу котельной (в атмосферу).

Предохранительные клапаны устанавливаются на паровых котлах на верхнем барабане, в пароперегревателях – на стороне выхода пара, в экономайзерах – по одному на входе и выходе, на водогрейном котле – на выходных коллекторах. Предохранительных клапанов должно быть установлено не менее двух, один из которых контрольный (закрыт металлическим кожухом с замком или пломбой). Диаметр прохода предохранительных клапанов должен быть не менее 20 мм. Оператор с рабочего места воздействует на рычаг предохранительного клапана (через систему блоков) и проверяет его методом принудительного кратковременного открытия «подрывом»: для котлов с давлением до 1,4 МПа не реже одного раза в смену, а с давлением от 1,4 до 4 МПа – одного раза в сутки.

7. Редукционный клапан применяется для понижения давления пара и поддержания сниженного давления в определенных заданных пределах.

Рис. 2.8. Схема редукционного клапана Oventrop

Он состоит из корпуса с тарелкой, свободно скользящей по штанге, на нижнем конце которой укреплен поршень с резиновым уплотнительным кольцом. Над цилиндром поршня находится поперечина, служащая опорой пружины. Пар выходит в отверстие под тарелку и одновременно проникает в цилиндр, где производит давление вверх – на тарелку и вниз – на поршень. При одинаковых диаметрах тарелки и поршня (площади их одинаковы) и свободном состоянии пружины клапан уравновешен. При вращении по часовой стрелке маховика штанга с тарелкой поднимается, и в образовавшийся зазор между седлом и тарелкой начнет поступать пар, давление которого повысится до предела, соответствующего натягу пружины, а установка клапана на требуемое понижение давления достигается вращением маховика. До и после редукционного клапана должны быть установлены запорные устройства, а за клапаном – предохранительный клапан и манометр.

8. Редукционно-охладительная установка (РОУ) предназначена для снижения давления пара до требуемого путем дросселирования – пропуска пара через сужение. В результате термодинамического изоэнтальпийного процесса пар переходит из состояния сухого насыщенного в область перегретого, с понижением давления и температуры. Для возврата его состояния в область насыщенного пара в него вспрыскивают конденсат или питательную воду.

Редукционно-охладительные установки (Схема РОУ, рис. 2.9) работают следующим образом: по паропроводу острый пар через запорную задвижку 1 поступает к регулирующему клапану 2, в котором осуществляется первая ступень снижения давления (дросселирования) пара.

При больших перепадах давлений, с целью уменьшения шума во время работы, установки снабжаются дополнительными ступенями дросселирования. В зависимости от величины давления острого и редуцированного пара в качестве дополнительных ступеней дросселирования устанавливаются один или несколько узлов шумоглушителей 3 с дроссельной и/ или дроссельно-охладительной решетками.

Шумоглушители не являются обязательным элементом РОУ и применяются только при значительном перепаде давления (при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях потока).

Требуемые значения давления и температуры редуцированного пара поддерживаются автоматически электронными регуляторами путем воздействия на регулирующие клапаны паровой 2 и водяной 9.

Кроме того, для ручного регулирования температуры пара предусмотрен вентиль игольчатый с ручным приводом 7.

Для полного перекрытия (открытия) потока охлаждающей воды для РОУ и ОУ предусмотрены вентили запорные 8.

В целях предупреждения повышения давления сверх заданного каждая установка снабжается импульсно-предохранительным устройством, состоящим из предохранительного 5 и импульсного 6 клапанов.

Количество импульсно-предохранительных устройств выбирается в зависимости от производительности установки и параметров пара.

В связи с тем, что предохранительные клапаны рассчитаны на минимальное давление 0.25 МПа (2.5 кгс/см²), в установках с номинальным давлением редуцированного пара 0.12 МПа (1.2 кгс/см²) возможно повышение давления до 0.25 МПа (2.5 кгс/см²), что необходимо учитывать при проектировании трубопроводов после РОУ.

Снижение температуры острого пара производится впрыском охлаждающей воды в поток пара через специальную трубку в дроссельно-охладительной решетке узла шумоглушителя или через сопло в охладитель пара.

Охлаждающая вода, испаряясь за счет тепла, отбираемого от пара, охлаждает его до заданной температуры. В зависимости от соотношения расходов острого пара и впрыскиваемой охлаждающей воды, а также их первоначальной температуры обеспечивается необходимая температура охлажденного пара на выходе из охладителя. В зависимости от рабочих параметров охладители пара отличаются размерами и числом форсунок (сопел).

Редукционные и охладительные установки (Схема РУ, рис. 2.10; Схема ОУ, рис. 2.11) являются частными случаями РОУ в зависимости от потребности в регулировании давления или температуры.

В редукционных установках пар проходит расчетное количество ступеней дросселирования: (клапан регулирующий и узлы шумоглушителей) до получения требуемых заказчику параметров давления пара с незначительным снижением температуры за счет дросселирования.

В охладительных установках осуществляется снижение температуры пара аналогично РОУ. Охладители пара ОУ отличаются от охладителей пара РОУ конструкцией впрыскивающих устройств (сопел), их расположением и размерами, что обеспечивает оптимальные скорости пара и перемешивание впрыскиваемой воды и пара, исключает попадание воды на стенку трубы.

Рис. 2.9. Схема редукционно-охладительной установки.

1-задвижка; 2-клапан регулирующий (пар); 3-охладитель пара или узел шумоглушителя с дроссельно-охладительной решеткой; 4-клапан импульсный; 5-клапан предохранительный; 6-клапан регулирующий (вода); 7-вентиль запорный; 8-вентиль игольчатый.

Рис. 2.10. Схема редукционной установки.

1-задвижка; 2-клапан регулирующий (пар); 3-узел шумоглушителя с дроссельной решеткой; 4-клапан импульсный; 5-клапан предохранительный.

Рис. 2.11. Схема охладительной установки.

1-охладитель пара; 2-клапан регулирующий (вода); 3-вентиль запорный; 4-вентиль игольчатый.

Гарнитурой называют устройства, позволяющие безопасно обслуживать топочную камеру, газоходы котельного агрегата и газовоздушный тракт. К ней относят: топочные дверцы и лазы в обмуровке; смотровые лючки – гляделки для визуального наблюдения за горением и состоянием поверхностей нагрева, футеровки и торкрета; шиберы и заслонки для регулирования тяги и дутья; лючки для обдувки. К гарнитуре также относят и взрывной предохранительный клапан, который устанавливают на котлах, работающих без наддува (с разрежением), и в процессе работы он проверяется визуально.

В процессе неправильного розжига и нарушения эксплуатации котельного агрегата возможно создание избыточного давления топочных газов (хлопок), что может привести к разрушению обмуровки котла, газоходов и дымовой трубы. Взрывные предохранительные клапаны служат для предохранения этих элементов от разрушения и обычно устанавливаются на обмуровке топки, газохода, водяного экономайзера и на борове (подземном канале движения топочных дымовых газов) перед дымовой трубой, в местах, исключающих травмы персонала.

Взрывной предохранительный клапан. Защиту аппаратов от разрушения при взрыве осуществляют путем создания условий для своевременного стравливания из них образующихся продуктов сгорания. Для этой цели не могут быть использованы предохранительные клапаны, которые эффективны для защиты аппаратов от избыточного давления, образующегося при нарушениях технологического процесса производства (кроме взрыва). Причина этого кроется в значительной разнице скоростей приращения давления при нарушении режима работы аппаратов и взрыве. Предохранительные клапаны имеют недопустимо большую инерционность срабатывания и малое для стравливания продуктов взрыва живое сечение.

В связи с этим для того, чтобы в аппарате, где произошел взрыв, не образовалось давление выше пробного, аппарат защищают взрывными предохранительными клапанами мембранного типа (взрывными мембранами) или в виде шарнирно-откидных дверец. Наиболее широкое распространение в технологии получили взрывные мембраны. Ими, в частности, защищают центробежные распылительные сушилки (производство сухого молока, кормовых дрожжей), ацетиленовые генераторы и ацетиленопроводы (производство ацетилена), ксантогенаторы (производство вискозного волокна), магистральные линии рекуперационных станций, электрические и рукавные фильтры пылеулавливающих систем и другие аппараты. По характеру разрушения различают разрывные, срезные, ломающиеся, хлопающие, выщелкивающиеся и отрывные взрывные мембраны (рис. 2.12).Взрывной предохранительный клапан выполнен в виде металлической рамки (500×500 мм), закрытой листом асбеста. Асбест выдерживает высокие температуры, но не выдерживает избыточного давления. При взрыве топочной смеси (хлопок) создается избыточное давление внутри топочной камеры и в газоходах, в результате чего асбест разрывается и выпускает часть топочных газов в атмосферу через специальный канал, а обмуровка котла и оборудования при этом остается не нарушенной. Если асбест нарушен, то пропадает тяга и в этом случае необходимо установить новый лист асбеста и повторить розжиг.

Рис. 2.12. Предохранительные устройства с разрушающимися мембранами:

а — с разрывной мембраной; б—со срезной мембраной; в—с ломающейся мембраной; г—с хлопающей мембраной; б—с выщелкивающейся мембраной; в—с отрывной мембраной; 1—мембрана; 2—прижимные кольца; 3— разрезной нож

Рис. 2.13. Предохранительный клапан с шарнирно-откидной дверцей:

а—до взрыва; б—после взрыва) 1 — рама клапана; 2 — дверца (клапан); 3 — противовес; 4 — упор для фиксации клапана в исходном положении

Лекция 2