КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АРМАТУРА КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА
В процессе эксплуатации необходимо располагать устройствами и приборами, обеспечивающими безопасную работу котельного агрегата и позволяющими безотказно и быстро производить пуск, останов и регулирование его работы. За нормальной эксплуатацией котельного агрегата необходимо наблюдать и контролировать происходящие в нем процессы. Для этого применяют различные контрольно-измерительные приборы. Изменение давления в котельном агрегате или отклонение уровня воды в барабане за допустимые пределы может вызвать аварийную ситуацию, связанную с непосредственной опасностью для обслуживающего персонала. Поэтому, согласно правилам Госгортехнадзора, на каждом паровом котле для непосредственного наблюдения и контроля за давлением и уровнем воды в барабане установлены манометр, водоуказательные приборы и предохранительные устройства.
Манометры и водоуказательные приборы. На котельных агрегатах среднего и высокого давления устанавливают пружинные манометры; при низком давлении применяют также мембранные манометры. На шкале манометра нанесена красная черта, соответствующая наивысшему давлению пара в котельном агрегате. Каждый манометр снабжен сифонной трубкой, в которой вследствие охлаждения и конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм манометра от непосредственного воздействия пара. Кроме того, манометр имеет трехходовой кран с фланцем для присоединения контрольного манометра.
Для постоянного наблюдения за положением уровня воды в барабане котельного агрегата предусмотрено не менее двух водоуказательных приборов прямого действия с плоскими, гладкими или рифлеными стеклами (рис. 10.12). Рифленая поверхность преломляет лучн, при этом часть стекла, омываемая водой, кажется черной, а соприкасающаяся с паром остается светлой. Каждый водоуказательный прибор устанавливают па барабане отдельно с прямыми соединительными трубами определенного диаметра, без промежуточных фланцев и запорной арматуры. В котельных средней и большой производительности барабаны ставят на большой высоте над рабочим местом машиниста котельного агрегата. Поэтому в дополнение к водоуказательным приборам устанавливают сниженный указатель уровня воды (рис. 10.13), который работает по принципу уравновешивания двух столбов воды в сообщающихся трубках с помощью находящейся в них цветной жидкости с большей, чем у воды, плотностью приблизительно в 2 раза. При полной автоматизации котельных агрегатов и отсутствии дежурного машиниста для контроля за уровнем воды в барабане котла используют телевидение.
Предохранительные устройства. Предохранительные клапаны. Каждый котельный агрегат и сосуд, работающий под давлением, снабжен предохранительным клапаном, исключающим возможность повышения давления выше допустимого. Согласно правилам, на котельном агрегате должно быть установлено не менее двух предохранительных клапанов, из которых один контрольный. Конструкция рычажного предохранительного клапана показана на рис. 10.14. Нагрузка на клапан, определяющая давление в котле, при котором он открывается, регулируется грузом и длиной рычага. Рычажные предохранительные клапаны надежны в работе и легко регулируются. Основные недостатки: громоздкость, быстрый износ зеркала седла под действием струи пара при частых открываниях клапана, возможность некоторой несимметричности посадки клапана.
Схема импульсного предохранительного клапана показана на рис. 10.15. Сущность его устройства заключается в том, что основной предохранительный клапан 4 управляется небольшим вспомогательным импульсным рычажным клапаном 1. При повышении давления в барабане котла срабатывает импульсный клапан. Прошедший через него пар действует на поршень главного предохранительного клапана и открывает его. При снижении давления пара в котле до нормального импульсный рычажный клапан 1 закрывается, прекращая доступ пара в поршневую камеру главного клапана 4, в результате чего последний закрывается. Паровая подушка, образующаяся в поршневой камере, смягчает удар при закрытии. На каждом водогрейном котле должно быть установлено не менее двух предохранительных клапанов. Допускается установка одного предохранительного клапана при соблюдении следующих условий: 1) запорный орган на линии горячей воды между котлом и расширителем снабжен обводным трубопроводом диаметром не менее 50 мм; 2) на обводном трубопроводе установлен обратный клапан для пропуска воды из котла; 3) расширительный сосуд соединен с атмосферой.
На отключаемых по воде экономайзерах один предохранительный клапан устанавливают на входе воды после запорного органа, второй — на выходе воды до запорного органа, причем предохранительный клапан, устанавливаемый на выходе воды из экономайзера, следует размещать по возможности на наиболее высокой части. На прямоточных котлах расположение предохранительных клапанов допускается в любой точке паропровода до запорного устройства.
Предохранительные клапаны на барабанных котлах необходимо устанавливать на патрубках, присоединенных непосредственно к барабану котла или паропроводу без промежуточных запорных органов. Отбор пара от патрубка, на котором расположены один или несколько предохранительных клапанов, запрещается. Предохранительные устройства снабжают трубкой для отвода рабочей среды в безопасное место при их срабатывании, что предохраняет персонал котельной от ожогов. Выход среды из клапана должен быть хорошо слышен на рабочем месте обслуживающего котлоагрегат. В противном случае клапан должен иметь соответствующее сигнальное устройство, например паровой свисток.
Схема сил, действующих на рычаг предохранительного клапана, показана на рис. 10.16. На клапан, находящийся в закрытом положении, со стороны котлоагрегата действует сила
При открытом положении клапана силы воздействия на него увеличиваются за счет скоростного напора потока, а сила, стремящаяся его закрыть, может несколько уменьшиться по сравнению с силой, удерживающей его в закрытом положении. Вследствие этого клапаны рычажного типа закрываются после срабатывания при давлении ниже номинального. Закрытию клапана препятствуют также силы трения потока о втулки. В пружинных предохранительных клапанах, применяемых обычно при 3,9 МПа, усилие, прижимающее тарелку к седлу, создается спиральной пружиной, зажатой между тарелкой и верхней траверсой бугеля клапана. После подъема клапана степень сжатия пружины увеличивается, при этом соответственно увеличивается сила, стремящаяся прижать тарелку к седлу. В результате закрытие клапана происходит при давлении, близком к рабочему.
Регулирующая арматура предназначена для изменения или поддержания заданного давления или расхода среды. К такой арматуре относятся: регулировочные вентили, дроссельные клапаны, питательные клапаны, приборы для автоматического регулирования. Заметим, что использовать для регулирования запорную арматуру нельзя, так как вследствие большой скорости рабочей среды, образующейся при дросселировании, детали запорных органов быстро изнашиваются.
Предохранительная арматура служит для ограничения движения, расхода и направления движения среды. К ней относятся: предохранительные клапаны на питательных линиях, автоматические быстрозапорные клапаны на паропроводах, обратные клапаны. Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и автоматически закрываются при обратном ее движении. Устанавливают их на входе питательной воды в парогенератор для исключения возможности ее обратного движения из котла при падении давления в питательном трубопроводе. Обратные клапаны устанавливают также на напорных патрубках питательных насосов для предотвращения обратного движения воды при останове последних. На рис. 10.19 показано устройство фланцев обратного клапана.
К контрольной арматуре относятся указатели уровня воды и пробкоспускные краны. На трубопроводах устанавливают как чугунную, так и стальную арматуру. Установка чугунной арматуры регламентируется правилами Госгортехнадзора в пределах параметров не выше 0,25—1,3 МПа и 150—300 °С в зависимости от диаметра. Для других случаев устанавливают стальную арматуру. Арматуру располагают в местах, удобных для обслуживания и ремонта.
