книги из ГПНТБ / Мейкляр, М. В. Паровые котлы электростанций [учеб. пособие]

16-2. Клапаны

Клапаном называется запорный или регулирующий орган автоматического действия. У паровых котлов име­ ются обратные, питательные, редукционные и предохра­ нительные клапаны.

Обратный клапан препятствует движению рабочей среды в обратном направлении. Так, например, обрат­ ные клапаны на питательных линиях закрываются при аварийном падении давления в питательных трубопро­

крышкой. Тарелка легко может перемещаться в верти­ кальном направлении без перекосов. При работе котла вода поступает в клапан под тарелку и удерживает ее в поднятом положении. Изменение направления движе­ ния воды приводит к прижатию тарелки к седлу и закры­ тию клапана.

Питательный клапан служит для автоматического регулирования питания котла в соответствии с расходом пара. В клапанах, устанавливаемых на современных котлах высокого и сверхкритического давления, вода прижимает к седлу вертикальный шибер. Соприкасаю­ щиеся поверхности седла и шибера покрыты наплавлен­ ным и затем отполированным слоем твердой высоколе­ гированной стали (на рис. 16-4 эти вертикальные слои металла условно затемнены). На рисунке клапан изо­ бражен в закрытом положении. По мере перемещения шибера вверх все большее число отверстий в седле от­ крывается и пропускает воду, количество которой растет почти пропорционально перемещению шибера.

Рис. 16-4. Нижняя часть регулирующего питательного кла­ пана.

1 — корпус: 2 — шибер:

3 — седло; 4 — слой ме­ талла, наплавленного

270

Редукционный клапан служит для снижения давле­ ния пара. Такой клапан ставится, например, на трубо­ проводе собственных нужд, подающем пар к мазутным форсункам, обдувочным и другим устройствам. Тарелка клапана прижимается к седлу пружиной или грузом. Натяг пружины или давление на тарелку от груза регу­ лируют таким образом, чтобы пар, пройдя через редук­ ционный клапан, имел необходимое давление.

Предохранительный клапан. Он представляет собой автоматически действующее устройство для выпуска пара из котла в случае, если по какой-либо причине дав­ ление в котле превышает допустимое.

По конструкции предохранительные клапаны делят­ ся на рычажные, пружинные и импульсные. Пружинные клапаны никогда не имели распространения в СССР. Рычажные предохранительные клапаны широко приме­ няются на котлах низкого и среднего давления, но неже­ лательны для котлов высокого давления.

Тарелка рычажного клапана прижимается к седлу весом рычага и надетого на него груза (рис. 16-5,а). Но сила такого прижатия не может быть значительной.

Согласно [Л. 2] при рабочем давлении 100 кгс/см2 та­ релка одного из предохранительных клапанов котла должна подниматься при 105 кгс/см2. Тарелка рычажно­ го клапана во время нормальной его работы должна прижиматься к седлу давлением, равным всего 5 кгс/см2. При диаметре тарелки 25 мм сила прижатия равна лишь около 25 кгс и уменьшается дополнительно, если, напри­ мер, давление в котле возросло от 100 до 102 кгс/см2. В таких условиях трудно обеспечивать плотность предо­ хранительных клапанов, а у неплотного клапана воз­ можно прикипание тарелки к седлу, затрудняющее его открытие.

На отечественных электростанциях высокого и сверх­ критического давления применяют импульсные предо­ хранительные устройства. В главном клапане такого уст­ ройства тарелка, прижимается к седлу давлением пара, т. е. во много раз сильнее, чем в клапанах рычажного типа. При открытии клапана тарелка перемещается вниз, против направления движения пара. Для этого вначале открывается небольшой импульсный клапан (рис. 16-5,а) рычажного типа. Его открытие и закрытие происходит не под действием давления пара, как у других рычажных предохранительных клапанов, но с помощью

271

Рис. 16-5. Схема клапанов импульсно-предохранительного устрой­ ства (оба клапана изображены в закрытом положении).

двух электромагнитов, которые включаются порознь в зависимости от положения стрелки контактного манометра (рис. 18-9).

При открытии импульсного клапана пар из него по­ ступает в основной клапан поверх поршня, диаметр ко­ торого больше, чем диаметр отверстия в седле (рис. 16-5,6). Опускаясь, поршень перемещает вниз же­ стко соединенную с ним тарелку.

Демпферный поршень обеспечивает плавное без уда­ ра перемещение тарелки вверх при снижении давления в котле и закрытии клапана. Этот поршень жестко сое­ динен с основным поршнем и с тарелкой клапана. При перемещении демпферного поршня внутри закрытого цилиндра вода или воздух сравнительно медленно пере­

272

препятствует опусканию тарелки при отсутствии давле­ ния в котле.

Контактные манометры импульсных клапанов соеди­ няют с сигнальным устройство.м, извещающим находя­ щегося на тепловом щите оператора о нарушении усло­ вий эксплуатации котла.

У барабанных котлов опасно чрезмерное повышение давления как в барабане, так и на выходе пара из паро­ перегревателя. У таких котлов из двух импульсных кла­

установленный на барабане, часть пара удалялась бы из котла, не проходя пароперегреватель, что приводило бы к опасному повышению температуры остального пара.

У прямоточных котлов как импульсные, так и глав­ ные предохранительные клапаны расположены в зоне выхода из котла первичного пара. Количество клапанов определяется количеством раздельных потоков пара,

Рис. 16-6. Упрощенная схема импульсно-предохранительных устройств котла высокого давления с естественной циркуляцией воды (стрелки показывают направление передачи импульсов. Электриче­ ская связь показана условным пунктиром).

2 7 3

а также пропускной способностью главных клапанов, которая по [Л. 2] должна быть не менее производитель­ ности котла по пару.

В промежуточном пароперегревателе предохрани­ тельные клапаны часто устанавливают только на входе пара, чем предохраняют поверхности нагрева от опасно­ сти чрезмерного повышения давления в аварийных усло­ виях. При таком размещении предохранительных клапа­ нов автоматические защитные устройства должны сво­ евременно отключать подачу топлива в топку и таким образом не допускать чрезмерного повышения темпера­ туры труб промежуточного пароперегревателя.

Предохранительные клапаны любого типа открыва­ ются при резких нарушениях условий эксплуатации ко­ тельного агрегата. Иногда котлы работают весьма дли­ тельное время без открытия этих клапанов. Но когда котел находится под давлением, предохранительные кла­ паны должны непрерывно быть в полной исправности и рабочей готовности. Их проверка регламентирована в [Л. 2].

16-3. Водоуказательные приборы барабанных котлов

Водоуказательные приборы служат для контроля за уровнем воды в барабане котла. Они разделяются на водоуказательные колонки, расположенные вблизи бара­ бана и соединенные трубками с его водяным и паровым объемами, и на сниженные указатели уровня, располо­ женные вблизи рабочего места машиниста.

Кроме водоуказательных приборов котлы большой производительности оборудуют сигнализирующими при­ борами, которые привлекают внимание машиниста при значительном отклонении уровня воды в барабане от заданного положения. Кроме того, имеются защитные устройства, автоматически останавливающие котел при чрезмерном и опасном повышении или снижении уровня воды в барабане.

Водоуказательная колонка. В узком пространстве между вертикальными стеклами колонки поддерживает­ ся уровень воды, близкий к ее среднему уровню в бара­ бане. По уровню воды в колонке раньше регулировали вручную питание котла водой во время эксплуатаций. Теперь на большинстве электростанций по водоуказа-

274

Рис. 16-8. Вертикальный разрез по нижней арматуре водоуказатель­ ной колонки барабанного котла высокого давления. Обозначения те же, что на рис. 16-7; нижний вентиль условно повернут; вся армату­ ра изображена в открытом состоянии; движение воды при продувке показано условным пунктиром.

ния колонки. В верхнем конце колонки также имеются вентиль и кран, сообщающие колонку с паровым прост­ ранством барабана, но продувочный вентиль установлен только с водяной стороны.

Обслуживание водоуказательных приборов. Причи­ ны неправильных показаний водоуказательных прибо­ ров могут быть различны.

1.Иногда происходит засорение паровой или водя­

в колонке медленно колеблется. При полном засорении он остается неподвижным.

Пар внутри водоуказательной колонки непрерывно конденсируется, поэтому при частичном засорении водя­ ной линии уровень воды за стеклом оказывается выше, чем в барабане.

276

При полном засорении паровой или водяной линии водоуказательная колонка быстро заполняется водой. Засорение устраняют продувкой колонки.

Продувка водоуказательной колонки состоит из трех операций: 1) закрывают верхний паровой кран и, открыв спускной вентиль, продувают водяную трубку; 2) закры­ вают водяной кран, открывают паровой кран и проду­ вают паровую трубку через водоуказательную колонку; 3) закрывают спускной вентиль и, открыв водяной кран, проверяют быстроту подъема уровня воды в колонке. Медленный подъем уровня свидетельствует о засорении водяной трубки. В этом случае продувку следует повто­ рить.

2. Пропуск арматуры приводит к снижению давле­ ния в той зоне, где пар или вода выходят наружу. При пропуске водяной арматуры уровень воды в колонке по­ нижается, при пропуске паровой арматуры — повышает­ ся. Подтяжка сальников может производиться на ходу котла. При плотных запорных вентилях допустимо от­ ключение колонки работающего котла для ремонта. Но иногда ремонт возможен только после остановки котла.

3. Искажение показаний может объясняться различ­ ными дефектами внутрибарабанных устройств, их не­ правильной конструкцией или нетщательным монтажом.

Регулирование питания котла вручную. Регулирова­ ние вручную уровня воды в барабане производится чаще всего в двух случаях: при неисправности автоматических регуляторов и при растопке котла до включения в рабо­ ту этих регуляторов. Управление клапанами осуществ­ ляется е рабочего места машиниста, по дистанционным указателям уровня. При пониженном давлении прихо­ дится учитывать искажение показаний дистанционных приборов.

Широкое внедрение автоматических регуляторов привело к тому, что на электростанциях уже нет людей,

матические устройства не могут быть включены.

При ручном регулировании уровня воды необходимо

277

прямой видимости в водоуказательных колонках. Такое регулирование раньше или позже неминуемо приведет к аварийной остановке котла. Действительные правила гораздо более жестки: уровень воды нужно поддержи­ вать около нормального и не допускать его отклонения за отметки высшего и низшего уровней. Отметки пре­ дельных положений уровня желательно иметь и на сни­ женных водоуказательных приборах.

2. Контроль за положением уровня воды в барабане котла производится в основном по водоуказательным колонкам чистого отсека ступенчатого испарителя. По этим колонкам сверяют и сниженные водоуказательные приборы.

17-1. Основные измерительные приборы

Измерение расхода воды и пара. Измерение расхода производится с помощью диска (диафрагмы) с цент­ ральным отверстием сравнительно малого диаметра, вставляемого между двумя фланцами на трубопроводе. При движении через отверстие в диске воды или пара давление снижается тем больше, чем выше их скорость.

В трубках, соединяющих диафрагму с указывающим прибором, должна находиться вода. В паромере в них собирается образующийся из пара конденсат, уровень которого поддерживается постоянным в конденсацион­ ных сосудах (рис. 17-1). Излишек конденсата стекает из этих сосудов в паропровод.

Чем больше разность давлений при движении воды или пара через диафрагму, тем больше разность между уровнями ртути в сообщающихся сосудах. На схеме по­

278

fibt с электрической передачей по­ казаний на расстояние.

Показания паромера могут быть искажены, если давление или температура пара отличает­ ся от расчетного значения, по­ скольку перепад давления в диа­ фрагме возрастает с увеличением плотности пара. Гораздо меньше искажаются в аналогичных усло­ виях показания водомера.

Измерение давления воды и пара. Наиболее распространены манометры с серповидной трубча­ той пружиной овального сечения (рис. 17-2,а). Один конец пружи­ ны закреплен в корпусе мано­ метра, другой запаян и может свободно перемещаться. Ниппель в нижней части манометра соеди­ няет пружину с находящимся под давлением внутренним объемом

барабана или коллектора котла либо трубопровода. Вну­ треннее давление стремится выпрямить изогнутую труб­ чатую пружину. При этом перемещается ее свободный, запаянный конец, который через передаточные детали поворачивает указывающую стрелку.

Манометр работает более надежно, если при измеряёмом давлении его трубчатая пружина растянута не­ полностью, а указывающий конец стрелки находится в верхней части шкалы. На шкале манометра нанесена красная черта, указывающая максимально допустимое давление.

За давлением в котле следят по сниженному мано­ метру, находящемуся у рабочего места машиниста и соединенному длинной трубкой с барабаном или коллек­ тором в верхней части котельного агрегата. Давление в этом манометре превышает давление вверху котла на вес столба воды в опускной соединительной трубке, т. е. примерно на 1 кгс/см2 на каждые 10 м высоты (на вели­

чину Ар на рис. 17-2,в).

Трехходовой кран перед манометром дает возмож­ ность отключать его, а также проверять его погреш­ ность, присоединяя контрольный манометр.

279