7 семестр (Бормотов А) / Судовые котлы

подрыв: на котлах с рабочем давлением пара меньше чем 1 МПа на 1,05 Р рабочего пара, а на котлах с рабочим давлением пара больше чем 1 МПа на 1,08 Р рабочего пара. Максимальное давление пара при действии предохранительного клапана не должно превышать более чем 10% от давления рабочего пара.

Предохранительные клапаны вспомогательных котлов отечественного назначения после подрыва должны полностью прекращать выход пара при падении давления в котле не ниже 0,85 рабочего давления.

В настоящее время по правилам классификационных обществ, предохранительные клапана утилизационных котлов с принудительной циркуляцией должны иметь отдельные выпускные трубы. Кроме того, для утилизационных котлов, которые могут работать с принудительной циркуляцией, рекомендуется применять предохранительные клапаны прямого действия, для надежной работы которых не требуется точное поддержание зазоров.

Предохранительные клапаны пароперегревателя обычно регулируют на меньшее давление, чем клапаны парового коллектора, чтобы через пароперегреватель постоянно проходил охлаждающий пар. В противном случае возможно прекращение движения пара в пароперегревателе вследствие подъема клапанов парового барабана котла при закрытых предохранительных клапанах пароперегревателя.

Регулирование предохранительных клапанов двухконтурного котла.

Предохранительные клапана регулируется также, как и клапаны обычных водотрубных котлов.

Регулирование предохранительных клапанов первого контура имеют свои особенности:

При отсутствии инструкции завода-изготовителя котла, для поддержания давления пара, необходимого для регулирования предохранительных клапанов первого контура должны выполнить следующее:

-снизить уровень воды в коллекторе второго контура до нижней кромки парообразующих элементов для того, чтобы парообразующие элементы не могли передавать тепло воде второго контура;

-установить нормальный уровень воды в паровом барабане первого контура;

-поднимать давление пара (из холодного состояния) до

132

максимального рабочего в течение 2 часов, причем в начальный период до достижения давления 1,5 МПа, интенсивность горения должна быть минимальной;

-немедленно прекратить горение при подъеме предохранительных клапанов. Клапаны регулировать путем периодического включения форсунок котла, не допуская чрезмерных потерь дистиллята;

-отрегулировать систему защиты котла по давлению пара (она должна прекращать подачу топлива при давлении пара, которое на 0,1 МПа ниже давления, на которое отрегулированы предохранительные клапана);

-ни при каких обстоятельствах не производить питание горячего коллектора второго контура холодной водой, что может быть причиной возникновения трещин.

Для обеспечения работы экономайзеров или котлов с принудительной циркуляцией, в безпаровом режиме принято регулировать их предохранительные клапана на давление, несколько больше, чем клапаны котла или паросборника, к которому они подключены.

Раздел 12. Водоуказательные приборы 12.1.Общие сведения

Каждый судовой котел с естественной циркуляцией воды можно надежно эксплуатировать только при определенном уровне находящейся в нем воды.

Различают наинизший (НУВ) и наивысший (ВУВ) допустимые уровни воды. Рабочий уровень воды (РУР) располагается примерно посредине между ними. НУВ определяется из необходимости охлаждения водой наиболее высоко расположенных частей поверхности нагрева, омываемых горячими газами, т.е. предотвращения перегрева метала. ВУВ ограничивается необходимым объемом парового пространства, достаточным для отделения влаги от пара.

Уровень воды в котле контролируют при помощи водоуказательных приборов и пробных кранов (на огнетрубных котлах не менее двух).

Каждый котел должен иметь не менее двух водоуказательных приборов. Водоуказательные приборы с плоскими стеклами устанавливают на всех котлах с давлением пара до 3,2 МПа.

133

На рис.12.1.1 показан водоуказательный прибор для двухстороннего наблюдения.

Каждый котел оборудуют двумя водоуказательными приборами, обеспечивающими требуемую надежность в эксплуатации. Водоуказательная колонка сообщена с водяным и паровым пространствами барабана специальными клапанами запорными и продувания, управляемыми дистанционно с помощью специальных тяг.

Два толстых плоских стекла 6 закрепляют рамками 2 при помощи шпилек 5 с гайками 3. Прокладки 4, устанавливаемые с обеих сторон, обеспечивают герметичность стекла. Внутренняя поверхность стекла 6 имеет параллельные призматические канавки (риски), что способствует четкой видимости уровня воды благодаря разному коэффициенту преломления луча. При этом вода кажется темной, а пар – серебристым.

Рис.12.1.1.Водоуказательный прибор с плоским стеклом.

1 – фланец колонки; 2 – рамка стекла; 3 – крепежные гайки; 4 – плоское стекло; 5 – стягивающие болты; 6 – плоское стекло с призматическими канавками; 7 – фланец

134

Для равномерного обжатия прокладок рекомендуется поджимать гайки 3 в последовательности, указанной в левой верхней части рисунка. Фланцами 1 и 7 прибор присоединяется к котлу или подводящим трубам. Трубы для продувки водоуказательного прибора отводят под плиты котельного отделения.

При работе котла уровень воды в стекле прибора должен колебаться. Неподвижный уровень свидетельствует о засорении каналов. В этом случае стекло продувают, открывая сначала нижний спускной кран прибора, а затем поочередно краны, сообщающие прибор с паровым и водяным пространствами.

Обычно водоуказательные колонка устанавливают на пароводяном барабане, который расположен на значительной высоте и на расстоянии от пульта управления, это создает известные трудности для наблюдения за уровнем воды.

По этой причине паровые котлы оборудуются сниженным указателем уровня воды в котле. Дистанционные водоуказатели являются дополнительными к водоуказателям, устанавливаемым по требованию классификационных обществ.

12.2.Приборы дистанционного указателя уровня воды в котле

Некоторые устройства дистанционных водоуказателей рассмотрим ниже. На рис.12.2.1 приведен дистанционный водоуказатель «Игема», который позволяет контролировать уровень воды в высоко расположенном паровом барабане котла. В водоуказателе уровень воды представлен столбом жидкости красного цвета, подсвеченным сзади.

Устройство представляет собой U-образную трубу, нижняя часть которой заполнена специальной индикаторной жидкостью красного цвета. Один конец трубы соединен с водяным пространством парового барабана котла, поэтому уровень воды в нем точно соответствует уровню воды в котле. Второй конец трубы подключен к паровому пространству котла через конденсационный сосуд, который постоянно заполнен водой. Индикаторная жидкость нерастворима в воде, ее плотность превышает плотность котельной воды.

Из условия равновесия следует, что уровень в сниженном водоуказателе будет изменяться в зависимости от уровня воды в колене U-образной трубы, соединенной с водяным пространством

135

котла.

Достоинство водоуказателя «Игема» является то, что благодаря применению окрашенной жидкости можно моментально определить уровень воды (или его отсутствие), что не всегда легко определить при использовании только водоуказательных приборов.

Другим устройством дистанционного определения уровня воды в котле является водоуказатель «Ярвэй», который показан на рис.12.2.2. Как и водоуказатель «Игема», он с помощью одной трубки соединен с конденсационным сосудом, а другая трубка соединена с водяным пространством парового барабана котла. Концы трубок подведены к разным сторонам диафрагмы, деформация которой (вследствие изменения уровня воды в котле) преобразуется во вращательное движение стрелки, показывающей значение уровня воды в паровом барабане, на вертикальной шкале.

Одним из вариантов устройства дистанционного сниженного водоуказателя уровня воды в пароводяном барабане представлен на рис.12.2.3.

Уровень воды в трубке 18 практически соответствует уровню воды в барабане котла (он будет ниже вследствие большой плотности воды в трубке 18, чем пароводяной смеси в барабане).

Рис.12.2.1.Дистанционный водоуказатель «ИГЕМА»

1 – конденсационный сосуд; 2 – коллектор котла

136

а- клапан закрыт, -б- клапан открыт. В случае разрыва трубки или поломки стекла, шар прижимается к седлу разностью давлений и автоматически закрывает клапан – позиция -в-. Для того, чтобы шар не мешал продувке труб, его можно отжать в сторону острием запорного клапана – позиция -г-.

Место расположения водоуказателя не влияет на его работу.

В целях автоматического поддержания постоянного уровня воды в котле вспомогательные паровые котлы оснащаются регуляторами уровня воды.

Исправное действие их предотвращает упуск воды из котла и выход последнего из строя.

Рис.12.2.3.Шаровой клапан

12.3.Устройства защиты и сигнализации по нижнему уровню воды в котле

Судовые паровые котлы оборудуют устройствами системы сигнализации и защиты по нижнему уровню воды, благодаря которой обеспечивается безопасная работа котла при появлении неисправности или неверного показания уровня воды

Водотрубные котлы оборудуются двумя независимыми системами защиты, цилиндрические – одной. При снижении уровня воды до заданного нижнего значения система защиты должна подавать звуковой и световой сигнал тревоги, а затем автоматически отключать подачу топлива к форсункам.

Датчик устройства сигнализации и защиты котла по нижнему уровню показан на рис.12.3.1, который может быть установлен во внутреннем пространстве котла, либо в наружном устройстве, соединенным с паровым и водяным пространством барабана.

Датчик на рис.12.3.1 представляет собой поплавок, связанный с

138

игольчатым клапаном и расположенным внутри барабана. При наличии уровня воды в котле в диапазоне РУР, игольчатый клапан под действием поплавка находится в закрытом положении. При снижении уровня воды до наинизшего опасного, поплавок опускается, открывая игольчатый клапан, обеспечивая подачу пара на свисток и к механизму отключения подачи топлива к форсункам.

Устройство системы сигнализации и защиты котла по нижнему уровню воды в барабане с наружным расположением устройством поплавка (12.3.2). Внешняя поплавковая камера соединена трубопроводами с паровым и водяным пространствами барабана. Поплавок внутри камеры находится в положении соответственно уровню воды в котле и водоуказательном приборе. На хвостовике поплавка находится магнит, при любом изменения уровня воды в барабане поплавок занимает соответствующее положение, двигаясь вверх или вниз. Четыре микровыключателя с магнитными управляемыми контактами установлены снаружи поплавковой камеры. Они устроены так, что внутренний магнит соединен со своим внешним магнитом и управляются микровыключателями.

Расположение микровыключателей таково, что каждому микровыключателю соответствует определенный уровень воды внутри пароводяного барабана. Один нижний контакт микровыключателя соответствует нижнему уровню воды в барабане. Поплавок, следуя уровню воды в барабане, опускается и своим магнитом соединяется с контактом низкого уровня, срабатывает сигнализация. При дальнейшем понижения уровня (если имеет место неисправность) магнит поплавка опускается и замыкает контакт

139

наинизшего аварийного уровня. В этом варианте микровыключатель подает питание на солиноид, который закрывает топливный клапан: подачи топлива к форсункам котла прекращается, что позволяет предотвратить аварию котла.

Рис.12.3.1.Принципиальная схема устройства защиты котла по нижнему уровню воды

1 – свисток; 2 – трубопровод подвода пара к игольчатому клапану; 3 – игольчатый клапан; 4 – нижний уровень воды; 5 – поплавок; 6 – сервомотор клапана; 7 – быстрозапорный клапан топлива к форсункам

Два верхних микровыключателя устроены подобным образом для защиты по верхнему уровню воды, включая сигнализацию и затем выключая топливо и подачу воды в котел.

Для предотвращения ложных срабатываний при работе судна в штормовых условиях при сильной качке в электрической цепи микровыключателей установлено реле времени.

Микровыключатели также установлены на разобщительных клапанах поплавковой камеры, которые информируют положение клапанов, для того чтобы быть уверенными в их полном открытии при работе установки.

Раздел 13.Регуляторы уровня воды в котле

В целях автоматического поддержания постоянного уровня воды в котле, вспомогательные паровые котлы оборудуются регуляторами уровня воды. Исправное действие их предотвращает упуск воды из котла и выход последнего из строя.

140

Пароводяной барабан с водоуказателем уровня воды

Рис.12.3.2.Устройство защиты котла по нижнему уровню с магнитными выключателями (герконами) и сигнализацией

1 – микровыключатель положения клапана; 2 – трубопровод подвода пара из парового пространства барабана; 3 – разобщительный клапан; 4 – микровыключатель; 5 – трубопровод подвода воды из водяного пространства барабана; 6 – разобщительный клапан; 7 – контакт наивысшего уровня воды; 8 – контакт высокого уровня воды; 9 – контакт низкого уровня воды; 10 – контакт наинизшего уровня воды; 11 – пружина возврата соленоида; 12 – катушка соленоида; 13 – ручное управление; 14 – регулирующий клапан подачи топлива; 15 – топливная магистраль; 16 – корпус соленоида; 17 – аварийный звуковой сигнал; 18 – магнитные микровыключатели; 19 – поплавок; 20 – поплавковая камера

Датчики уровня воды имеют обычно пневматический или электрический выход. В них используют измерительные устройства поплавкового или гидростатического типа, а также устройства, измеряющие перепад давлений.

Ниже приводятся некоторые конструкции регуляторов уровня воды в котле.

141