Курс лекций Трубы и арматура ФГОС3

Подпорная шайба представляет собой зажатый между фланцами конденсатоотводчика стальной или бронзовый диск толщиной 3…5 мм с отверстием малого диаметра. Диаметр отверстия определяется расчетом в зависимости от количества отводимого конденсата и перепада давления до- и после шайбы. При отверстиях диаметром до 5 мм перед шайбой устанавливают патрубок увеличенного диаметра, в который помещают свернутую в виде конуса мелкую стальную или медную сетку. Сетка предназначена для улавливания содержащихся в паре твердых частиц (окалина, песок и пр.), которые способны забить отверстие шайбы. Независимо от конструкции, шайбы с отверстием менее 1 мм не применяют, поскольку такие шайбы, несмотря на наличие фильтров перед ними, склонны забиваться и со временем отверстие в них «разрабатывается» содержащимися в конденсате мелкими твердыми включениями.

На рис. 6 показан конденсатоотводчик, использующий тот же принцип дросселирования, но конструктивно выполненный несколько иначе. Роль шайбы играет ниппель с отверстием в донышке для пропуска конденсата. Ниппель вставлен в корпус стандартного вентиля. Заплечико ниппеля прижимается к седлу корпуса снизу резьбовой крышкой и патрубком с высверленными в нем отверстиями. Внутри ниппеля заложен стальной шарик, исполняющий роль запорного органа обратного клапана. Пароконденсатная смесь входит в корпус конденсатоотводчика и проходит в ниппель через мелкие отверстия, имеющиеся в его боковой стенке. Конденсат, приподнимая шарик, выходит из корпуса.

К дросселирующим относятся также лабиринтные и сопловые конденсатоотводчики.

Лабиринтные конденсатоотводчики содержат устройство в виде лабиринта, гидравлическое сопротивление которого для пара больше, чем для конденсата. Благодаря этому конденсат проходит через конденсатоотводчик, а пар задерживается.

Сопловые конденсатоотводчики содержат устройство в виде ступенчатого сопла с расширением, которое для конденсата не создает большого гидравлического сопротивления. Для прохода пара сопротивление сопла значительно больше, так как при этом создается внезапное расширение пара, и скорость его соответствует критическому перепаду давления (в то время как на конденсат действует весь перепад давления). Благодаря этому конденсат проходит через конденсатоотводчик, а пар задерживается.

Эксплуатация конденсатоотводчиков

С помощью конденсатоотводчиков производится отвод конденсата из производственных паропроводов и паровых аппаратов. Нередко конденсатоотводчики устанавливают для отвода холодных жидкостей из осушителей, каплеотбойников и тому подобных аппаратов. Конденсатоотводчики устанавливаются также в конечных точках паровых отопительных систем. Конденсатоотводчики автоматически обеспечивают избирательное действие, пропуская конденсат и закрывая проход пару. Применение конденсатоотводчиков существенно повышает тепловую эффективность паровых систем.

101

Поплавковые конденсатоотводчики относительно дороги и сложны. Они требуют квалифицированного обслуживания. Даже при хорошем уходе поплавковый конденсатоотводчик пропускает вместе с конденсатом до 2,5…3% пара. Они изготовляются чугунными и стальными на давление 1,6 и 2,5 МПа.

Термостатические конденсатоотводчики используют для отвода сравнительно небольших количеств конденсата при давлении до 0,6 МПа.

Шайбовые конденсатоотводчики работают наиболее экономично при перепаде давления 0,1 МПа. При этом давлении в конденсате, выходящем через шайбу, содержится лишь 2% пара. С увеличением перепада давления пара количество его в конденсате за шайбой возрастает. Так, при перепаде 0,5 МПа оно составляет 2,7%, что равно количеству пара, которое теряется в правильно подобранном и исправно работающем поплавковом коденсатоотводчике. При дальнейшем увеличении перепада давления пара потеря его через шайбу превышает потерю пара в поплавковом конденсатоотводчике. Поэтому применение подпорных шайб при перепаде давления 0,5 МПа не рекомендуется. Шайба, рассчитанная по максимальному расходу пара, в случае уменьшения расхода начинает пропускать вместе с конденсатом значительные количества пара. Система в известной степени начинает работать «на пролет» со всеми вытекающими из этого последствиями (увеличение расхода пара, падение производительности аппарата). Если же при переменном расходе пара будет установлена шайба с отверстием, рассчитанным не на максимальное, а на какое-то среднее количество пара, то при возникновении необходимости в большем его расходе шайба не успеет пропустить весь конденсат, и воспрепятствует увеличению потребления пара. Поэтому шайбы следует применять при работе аппаратов, имеющих сравнительно постоянный расход пара. Очевидно также, что применять одну шайбу на несколько аппаратов нежелательно.

С учетом всего сказанного об особенностях работы подпорных шайб, все же следует по возможности устанавливать их, а не поплавковые конденсатоотводчики, так как по конструкции они крайне просты и не требуют квалифицированного обслуживания.

Признаком хорошей работы конденсатоотводчика является четко определяемая на слух пульсация на линии выхода конденсата из конденсатоотводчика: период выброса конденсата должен чередоваться с периодом прекращения его истечения.

Наиболее частыми причинами неудовлетворительной работы конденсатоотводчика являются: пропуск пара через изношенный клапан; появление течи в поплавке или утяжеление его от накапливающихся в нем песка и накипи.

Для увеличения надежности работы паровых систем следует иметь запасные конденсатоотводчики для возможности замены подлежащего ремонту конденсатоотводчика.

В целом конденсатоотводчики являются малонадежными и капризными устройствами и требуют частой ревизии.

102

Лекция 15 РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ

Регуляторы давления бывают прямого действия и косвенного действия. Регуляторы давления прямого действия применяют для автоматического

поддержания заданного значения давления воды, пара, газа без использования вторичных источников энергии. Недостатком регуляторов прямого действия является коррозия упругих элементов (сильфонов и пружин) при их контакте с теплоносителем и снижение их упругих характеристик. Регуляторы давления косвенного действия лишены этого недостатка, но сложнее по конструкции и требуют внешнего источника энергии.

В зависимости от места поддержания давления они подразделяются на регуляторы «до себя» и «после себя».

Регулятор давления прямого действия РД.

Регулятор давления прямого действия «до себя» типа РД приведен на рис. 1. Регулятор разгружен от давления за ним. Разгрузка достигается тем, что давление Px до клапана действует в двух противоположных направлениях: на плунжер 6 и на разгрузочный сильфон 3, имеющие одинаковые площади. Давление перед регулятором P2, действуя на плунжер 6, создает усилие, которое стремиться поднять его, но этому противодействует усилие пружины 7. При давлении настройки эти усилия уравновешиваются. В случае снижения давления до регулятора, плунжер под действием пружины опускается до восстановления равновесия. В случае повышения давления до регулятора, плунжер поднимается до восстановления нового равновесия сил.

Регулятор универсальный прямого действия УРРД.

На рис. 2 показан регулятор универсальный прямого действия УРРД. Схемы регуляторов давления прямого действия УРРД приведены на рис. 3.

Регулятор давления УРРД прямого действия «после себя» (рис. 3). Кла-

пан нормально открытый. При внезапном повышении давления в сети P1 импульс давления по трубке 9 подается в камеру C. Давление в камере С увеличивается. Мембрана 4, преодолевая усилие пружины 6 и сильфона 3 прогибается и поднимает шток с клапаном 2. Зазор между седлом 1 и клапаном 2 уменьшается, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления регулятора на величину избыточного давления P. Давление P2 =P1- P устанавливается на уровне настройки. При понижении давления клапан под действием пружины 6 и сильфона 3 возвращается в исходное положение. Регулируемое давление устанавливается натяжением пружины 6 при помощи натяжного устройства 7.

Клапан 2 и сильфон 3 имеют одинаковые площади в камере В, поэтому регулирующий клапан является разгруженным (силы давления, действующие на поверхности этих элементов, равны и направлены в противоположные стороны, а следовательно абсолютная величина давления в камере В не влияет на работу регулятора).

103

Рис. 1. Регулятор давления прямого действия типа РР

1 – подвижная втулка; 2 – неподвижная втулка; 3 – сильфон; 4 – корпус; 5 – седло; 6 – плунжер; 7 – пружина

Рис. 2 Регулятор давления прямого действия типа УРРД

1 – корпус; 2 – мембранный исполнительный механизм (одностороннего или двухстороннего действия); 3 – золотник с четырьмя окнами; 4 – шток; 5 – разгрузочный сильфон; 6 – пружина

Регулятор давления УРРД прямого действия «до себя» (рис. 3). Кла-

пан нормально открытый. Регулятор разгружен. При внезапном понижении давления в сети P2 импульс давления по трубке 9 подается в камеру С. Давление в камере С уменьшается, мембрана 4 под действием пружины 6 и сильфона 3 прогибается; шток с клапаном 2 опускается. Зазор между седлом 1 и клапаном 2 уменьшается, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления регулятора на величину недостающего давления P. Давление P1 =P2+ P устанавливается на уровне настройки. При повышении давления P2,

104

давление в камере С под мембраной увеличивается и клапан возвращается в исходное положение. Регулируемое давление устанавливается натяжением пружины 6 при помощи натяжного устройства 7.

Рис. 3. Схема регулятора прямого действия УРРД

1 – седло для прохода воды; 2 – клапан; 3 – сильфон; 4 – мембрана; 5 – пружина; 6 – пружина натяжного устройства; 7 – натяжное устройство; 8 – закладная деталь;. 9 – импульсная трубка

Регулятор давления прямого действия грузовой.

Регулятор давления прямого действия грузовой типа 21ч10нж показан на рис. 4. Корпус регулятора изготовлен из чугуна, а двухседельный клапан 2 из нержавеющей стали 2Х12. Подвижная часть рычажной системы имеет вид призменной опоры. Регулятор снабжен мембранным приводом 10 с резиновой мембраной 11 и комплектом грузов 9 на требуемый предел давления. Регулируемое давление среды подается к мембранному приводу через импульсную трубку 12. При заданном давлении усилие от мембранного привода на шток уравновешивается усилием от грузов и золотник клапана находится в одном из промежуточных положений. При увеличении регулируемого давления выше давления настройки шток 6 перемещается вниз, что приведет к перекрытию затвора регулятора. Сопротивление увеличивается, регулируемое давление снижается. При снижении давления регулятор действует в обратной последовательности.

Регулятор давления косвенного действия

Регулятор давления косвенного действия с гидравлическим приводом комплектуется клапаном РК-1 (рис. 5) и реле давления РД-3а односильфонной сборки (рис. 6). Схема регулятора давления косвенного действия приведена на рис. 7.

105

Рис. 4. Регулятор давления прямого действия грузовой типа 21ч10нж

1 – корпус; 2 – двухседельный клапан с разгруженными золотниками;; 3 – верхнее седло клапана; 4 – нижнее седло; 5 – сальник; 6 – шток; 7 – рычаг разгрузки; 8 – передвижной груз тонкой настройки; 9

– съемный груз грубой настройки; 10 – мембранная головка регулятора; 11 – мембрана; 12 – импульсная трубка

Регулятор давления косвенного действия «после себя» (рис. 7). Испол-

нительный механизм – клапан РК-1 (нормально открыт). Управляющий механизм – реле давления РД-3а односильфонная сборка (клапанок нормально открыт). Управляющая среда (вода) из трубопровода, на котором установлен клапан, по трубке 3 подается в камеру А реле давления; через сопло 5 вода перетекает в камеру В; из камеры В подается в камеру С и в мембранную камеру Е клапана РК-1; из камеры С вода по дренажу 9 сливается в канализацию 10. Импульс давления по трубке 11 подается в камеру D реле давления. Расход управляющей среды настраивается подбором диаметра сопла 5 и регулировочным краном 4. Регулируемое давление настраивается натяжением пружины 13 натяжным устройством 14. При повышении давления P2 в трубопроводе повышается давление в камере D. Под действием давления сильфон 12 сжимается; шток с клапанком 7 реле давления опускается; зазор между клапанком 7 и седлом 6 уменьшается; дренирование управляющей среды прекращается (или уменьшается); давление в камере В увеличивается; возросшее давление в камере В по трубке 8 передается в камеру Е клапана РК-1; мембрана 15 клапана РК- 1 прогибается; шток с золотником 17 клапана опускается, и зазор между золотником 17 и седлом клапана 16 уменьшается; гидравлическое сопротивление увеличивается, что приводит к увеличению перепада давления P на регуляторе на величину избыточного давления. Давление P2=P1- P устанавливается на уровне настройки.

106

Рис. 5. Регулирующий клапан РК-1

Рис. 6. Односильфонная сборка реле давления РД-3а

107

Рис. 7. Схема регулятора давления косвенного действия 1 – клапан РК-1; 2 – реле давления РД3а; 3, 8, 11 – импульсная трубка; 4 – регулировочный кран; 5 – сопло; 6 – седло; 7 – клапанок реле давления; 9 – дренаж; 10 – слив; 12 – сильфон; 13 – пружина; 14 – натяжным устройством; 15 – мембрана клапана РК-1; 16 – седло клапана РК-1; 17 – золотник клапана РК-1; 18 – закладная деталь

Регулятор давления косвенного действия «до себя» (рис. 7). Исполни-

тельный механизм – клапан РК-1 (нормально открыт). Управляющий механизм

– реле давления РД-3а (клапанок нормально закрыт). Управление гидравлическое. Реле давления РД-3а – односильфонная сборка. Управляющая среда – вода из трубопровода, на котором установлен клапан. Регулируемое давление настраивается натяжением пружины 13 натяжным устройством 14.

108

При понижении давления в трубопроводе понижается давление в камере D. Под действием сильфона 12 и пружины 13 шток с клапанком 7 реле давления поднимается; зазор между клапанком 7 и седлом 6 уменьшается; дренирование управляющей среды прекращается (или уменьшается); давление в камере В увеличивается; возросшее давление в камере В по трубке 8 передается в камеру Е клапана РК-1; мембрана 15 клапана РК-1 прогибается; шток с золотником 17 клапана опускается, и зазор между золотником 17 и седлом клапана 16 уменьшается; гидравлическое сопротивление увеличивается, что приводит к увеличению перепада давления на регуляторе на величину избыточного давления P. Давление P1=P2+ P устанавливается на уровне настройки.

Редукционные клапаны

Редукционные клапаны предназначены для снижения давления среды при постоянном ее расходе и постоянном давлении до клапана.

Редукционные клапаны обеспечивают снижение и поддержание постоянного давления пара или газообразной среды за клапаном независимо от расхода. Конструкция редукционного клапана для сжатого воздуха или для пара низкого давления приведена на рис. 8. Изменяя сжатие пружины 5, можно регулировать давление среды за клапаном. Очевидно, что при увеличении сжатия пружины давление за клапаном будет увеличиваться.

Рис 8. Редукционный клапан

1 – корпус; 2 – тарелка;

3 – поршень; 4 – диафрагма;

5 – пружина; 6 – регулировочный винт;

7 – соединительный канал

.

109

Лекция 16 РЕГУЛЯТОРЫ РАСХОДА И ТЕМПЕРАТУРЫ

Регуляторы расхода предназначены для автоматического поддержания заданного значения расхода воды, пара, газа.

Регуляторы расхода прямого действия

Расход измеряется либо по перепаду давления на дросселирующем устройстве (диафрагма, регулируемое сопло, водомер Вентури и др.), либо по перепаду давления потребителя (по перепаду давления в подающем и обратном тру-

бопроводах): G PS , где S – характеристика расходомера (сети). Таким

образом, регулятор расхода поддерживает постоянный перепад давления. Учитывая, что коэффициент местного сопротивления дросселирующего уст-

ройства не изменяется, постоянный перепад давления означает, что скорость потока через дроссель постоянна и, следовательно, постоянен расход. Некоторые регуляторы имеют дроссель, конструкция которого позволяет регулировать его сопротивление, подстраивая регулятор на требуемое значение расхода. Чаще, однако, сопротивление дросселирующего устройства оставляют постоянным, а изменяют сжатие установочной пружины, что позволяет регулировать перепад давления на дросселе и, следовательно, расход через регулятор.

Регулятор расхода прямого действия типа РР (рис. 1) по конструкции не отличается от регулятора давления РД. В отличие от регулятора давления регулятор расхода измеряет разность давлений: в регуляторе (например P2) и в надсильфонной камере Px.

Рис. 1. Регулятор расхода РР

110