3.5 Розрахунок та вибір арматури котла

На котлі встановлюється запобіжний клапан (на ПВК). Його прохідний перетин повинен пропустити годинну паропродуктивність.

Сумарна площа f, мм², вільного проходу запобіжних клапанів повинна бути не менш визначеної по формулах:

для насиченого пару [ ]:

f = к , мм²,

де G = 25000 кг/год - розрахункова паропродуктивність;

P_w = 1,7 МПа - робочий тиск;

к = 3,5 - коефіцієнт гідравлічного опору

f = 3,5 =4770 мм².

f = ,

де d = - мінімальний діаметр клапану

d = = 87 мм

Приймаємо діаметр запобіжного клапану Д_у = 90 мм.

Для перегрітої пари

де G- розрахункова паропродуктивність;

=0,1242 - питомий об’єм перегрітої пари при відповідному робочому тиску і температурі;

=0,11225- питомий об’єм насиченної пари при відповідному робочому тиску і температурі;

Тоді:

м².

d = = 40 мм.

Так як мінімальний діаметр клапана повинен бути в межах 32...100 мм, то коефіцієнт гідравлічного опору залишається колишнім.На котлі встановлюється два запобіжні клапани.

На ПВК встановлюється головний стопорний клапан. На вхідному колекторі економайзера встановлюється живильний клапан. Прохідний перетин цих клапанів - з рівняння безперервності середовища:

f = , м²,

де W_доп - допустима швидкість середовища в клапані (для води - 2…5 м/с, для пару - 20…50 м/с);

D - витрата середи, кг/с;

V - питомий об’єм середовища, м³/кг.

Для головного стопорного клапану:

f = м²,

d = 1000 = 133 мм ,

Приймаємо діаметр стопорного клапану Д_у = 25 мм.

Для живильного клапана

f = = 0,0035 м².

d = 1000 · = 75 мм.

Приймаємо діаметр живильного клапану Д_у = 75 мм.

На кожному котлі повинно бути встановлено не менш двох водопоказникових приладів. Вибір типу приладу роблять у залежності від робочого тиску.

Водопоказникові прилади водотрубних котлів із опуском, який обігрівається, повинні розташовуватися таким чином, щоб нижній проріз скла знаходився на 50 мм вище крайок найбільш високо розташованих трубок. У котлах із опуском, котрий не обігрівається, положення колонок визначається рівнем води, прийнятим з умови забезпечення надійності циркуляції.

Діаметр клапана верхньої продувки приймається рівним 20...40 мм у залежності від паропродуктивності котлу. Цей клапан виконується голчастим, щоб мати можливість регулювати кількість води, яка продувається.

Діаметр клапана нижньої продувки приймається рівним діаметру клапана верхньої продувки; діаметр клапана продувки пароперегрівників – рівним 15...25 мм; діаметр клапана для випуску повітря з котлу - 6...10 мм.

У клапана для приєднання манометра повинен бути діаметр не менше 8 мм, звичайно він дорівнює 10 мм. Діаметр клапана для відбору проб приймається 8...10 мм [ ].

3.9. Регулювання температури (в'язкості) палива

Економічність процесу паливо спалювання залежить від якості розпилювання палива у форсунках. Для якісного розпилювання палива, змішення з повітрям і згорання його в'язкість не повинна перевищувати (14…20) 10^-6 м²/с (14…20 сСт). Оскільки в'язкість холодного важкого палива набагато вища, його перед подачею до форсунок підігрівають (зазвичай в парових підігрівачах) до температури, що забезпечує вказану в'язкість.

Широке застосування в КУ одержав спосіб косвенного регулювання в'язкості шляхом регулювання тем­ператури палива на виході з підігрівача. Паливопідігрівач складний стійкий об'єкт з великим запізнюванням, тому для регулювання температури палива зазвичай використовують П-регулятори, імпульсом для яких є темпе­ратура палива після підігрівача. Регулююче сприйняття здійснюємося шляхом зміни підведення граючої пари в підігрівач. Вимірювач температури, що формує сигнал до регулятора, потрібно встановлювати| відразу ж за підігрівачем з метою зменшення запізнювання сигналу. Останнім часом спостерігається тенденція заміни регуляторів температури регуляторами в'язкості палива, тому що температура однозначно характеризує в'язкость тільки при незмінній якості палива. У котлах же спалюється різне паливо, тому для ре­гулювання в'язкості по температурі необхідне налаштування регулятора для зміни його статичної ха­рактеристики при зміні сорту спалюваного палива. Інакше паливо буде або перегрітим, що може викликати його запарювання у форсунках, або таким, що недогріто, що не забезпечить бездимного горіння. У регуляторах в'язкості використовується спосіб, заснований на визначеній залежності динамічної в'язкості потоку рідини при ламінарному режимі його течії від перепа­да тиску на деякій ділянці потоку. Як регулятори в'язкості використовується П- або ПІ-регулятори. При підтримці постійної витрати палива через капіляр динамічна в'язкість пропорціональ­на перепаду тиску на капілярі, тому регулятором в'язкості може бути звичайний диференціальний регулятор тиску, доповнений пристроєм, забезпечуємий постійну витрату палива через деяку ділянку вимірювання перепаду тиску.

У широко вживаному регулювальнику в'язкості фірми «Асканія» паливо після підігрівача 1 проходить через вимірника в'язкості 26, що має капілярну трубку 25, поступає до форсунок, а через капілярну трубку - в регулювальника витрати 21, який забезпечує постійність витрати палива через капілярну трубку регулюючим зливним клапаном 20, керованим мембраною 24. Різниця тиску на мембрані створюється дроселем 22 постійного розрізу. Зливаєме через клапан 20 паливо прямує залежно від положення клапана 16 у витратну цистерну або в зливний бак відповідно по трубопроводах г і д. Перепад тиску на капілярній трубці є лінійною функцією в'язкості, тому із зміною в'язкості пропорційно змінюється перепад тиску в корпусі вимірника і в порожнині під мембраною 24. Ця різниця тиску діє на вимірювальні сильфони 14 і 17 пневмопреобразовувачі 13. Різниця зусиль сильфонів 14 і 17, що діють на важіль із заслонкою 11, врівноважується зусиллями задаючої пружини 12 і сильфона зворотного зв'язку 19. Стисле повітря підводиться через фільтр 18 до пневмоперетворювача, а також до позиціонеру 2 по трубопроводу б. При відхиленні в'язкості від заданого значення перепад тиску на капілярній трубці зміниться і під дією сильфонов 14 і 17 заслонка 11 прийме нове положення щодо сопла 10, що приведе до зміни вихідного сигналу пневмоперетворювача (повітропровід в), що є командним для позиціонера 2. Одночасно сильфон 19 надасть дію, що вимикає, встановлюючи тиск в повітропроводі в пропорційне в'язкості палива.

Зусилля від сильфона 8 на заслонку 3 урівноважено пружинами 9 і 7. При зміні сигналу, що поступає по повітропроводу до сильфону 8 і реєструючих приладів, заслонка 3 займе нове положення щодо сопла, тиск в повітропроводі а зміниться і мембранний виконавчий механізм 6 перемістить клапан 4 змінюючи підведення пари в підігрівач. Одночасно змінюється натягнення пружини 7 жорсткому зворотному зв'язку, прагнучому повернути заслонку 3 в колишнє положення і зменшити відхилення сигналу в повітропроводі а. При урівноваженні зусиль з боку пружин 7 і 5 переміщення клапана 4 припиниться.

Вимірювальний пристрій регулювальника періодично промивають легким паливом за допомогою насоса 27 при відповідних положеннях клапанів 15 і 16. Очищення дроселя 22 здійснюють натисненням кнопки 23.

Рівняння динаміки гідравлічного П-регулятора температури палива:

де - коефіцієнти нерівномірності відповідно вимірювального елементу і регулятора;

-час виконавчого механізму;

- час розгону;

- відносне переміщення виконавчого органу;

- коефіцієнт самовирівнювання; - відносне значення регульованої величини (температури палива) на виході з підігрівача.

Рівняння динаміки описаного П-ре­гулятора в'язкості:

де - коефіцієнт посилення;

- відносна зміна регульованої величини (в'язкість палива).

Чутливий елемент П-регулятора в'язкості по своїх динамічних властивостях представляє посилювальну безінерційну ланку, тому регулятор в'язкості на відміну від регулятора температури описується диф­ференційним рівнянням 1-го порядку і має кращі динамічні властивості, ніж регу­лятор температури, чуттєвий елемент якого є апериодичною ланкою з відносно більшої постійності часу.