12.1. Схема регулирования закрытой конденсатно-питательной системы с теплым ящиком.

С конденсатно-питательной системой тесно связан ряд паровых систем, прежде всего магистраль отработавшего пара; в этих системах необходимо в силу ряда причин поддерживать определенные давления (см. § 14).

Наличие нескольких регулируемых величин делает конденсатно-питательную систему сложной многоконтурной системой, отдельные контуры которой взаимодействуют друг с другом.

Схема регулирования закрытой конденсатно-питательной системы с теплым ящиком. Эта система (рис. 12.1) применяется в установках с котлами естественной циркуляции, генерирующими пар сравнительно невысоких параметров.

Конденсат из главного конденсатора 1 откачивается конденсатным насосом 2 и подается на прокачку холодильников главных эжекторов 3, после чего поступает к питательному насосу 4.

Режим работы конденсатного насоса поддерживается центробежным регулятором частоты вращения 5, измеряющим частоту вращения ротора и воздействующим на клапан свежего пара приводной турбины.

Режим работы питательного насоса поддерживается регулятором давления нагнетания насоса 6 (см. § 5).

Питательный насос через водоподогреватель 7 поверхностного типа и питательный клапан котла 8 подает воду в котел, уровень в котором поддерживается двухимпульсным регулятором уровня 9 (§ 5). Вода в водоподогревателе подогревается отработавшим паром, поступающим от вспомогательных механизмов, что повышает к. п. д. теплового цикла (регенерация тепла). Давление в магистрали отработавшего пара поддерживается постоянным с помощью регулятора 10.

Поддержание уровня конденсата в главном конденсаторе осуществляется поплавковым регулятором уровня 11. При нормальном значении уровня в конденсаторе этот регулятор посредством регулирующего органа (золотника) разобщает друг от друга трубопроводы 12, 13 и 14. При понижении по какой-либо причине уровня в конденсаторе регулятор сообщает трубопроводы 12 и 13, вследствие чего вода самотеком стекает из теплого ящика 15 в конденсатор. При повышении уровня регулятор сообщает трубопроводы 13 и 14, в результате чего часть конденсата, откачиваемого из конденсатора, перетекает из напорной магистрали конденсатного насоса в теплый ящик.

В теплом ящике уровень не регулируется. Понижение его не опасно, так как к питательному насосу конденсат подается помимо теплого ящика. В случае повышения уровня в теплом ящике конденсат по трубе 16 переливается в запасную цистерну 17, что предохраняет теплый ящик от опрессовки.

Как показал опыт эксплуатации, некоторым недостатком данной системы является применение в качестве регулятора уровня в конденсаторе поплавкового регулятора (см. § 13), подверженного влиянию качки судна.

Схема регулирования конденсатно-питательной системы с деаэратором при нерегулируемом уровне в деаэраторе.

Рис. 12.2. Схема регулирования конденсатно-питательной системы с деаэратором при нерегулируемом уровне в деаэраторе.

Данная конденсатно-питательная система (рис. 12.2) используется в установке с котлами естественной циркуляции и высокими параметрами пара.

Конденсат, откачиваемый из главного конденсатора 1 конденсатным насосом 2, охлаждает холодильники главного эжектора 3, после чего часть его поступает в деаэратор 4, а некоторая часть по трубопроводу рециркуляции 5 через регулирующий орган регулятора 6 уровня в конденсаторе возвращается обратно в конденсатор. Из деаэратора обескислороженная и подогретая в нем вода забирается бустерным насосом 7, создающим подпор питательному насосу 8. Питательный насос через питательный клапан 9 нагнетает воду в котел. Все три насоса имеют общий паротурбинный привод 10. Режим работы насосов поддерживается посредством регулятора 11 перепада давления на питательном клапане (см. § 5), осуществляющего совместно с двухимпульсным регулятором уровня 12 регулирование подачи питательной воды в котел.

Поплавковый регулятор уровня 6 поддерживает в главном конденсаторе постоянный, с некоторой статической ошибкой, уровень. При повышении по какой-либо причине уровня в конденсаторе этот регулятор прикрывает регулирующий орган, уменьшая перепуск конденсата по трубопроводу рециркуляции из напорной магистрали обратно в конденсатор, вследствие чего большая часть конденсата поступает в деаэратор. В итоге уровень в конденсаторе восстанавливается, а в деаэраторе повышается. При понижении уровня в конденсаторе регулятор уровня 6, наоборот, увеличивает обратный слив конденсата, восстанавливая тем самым уровень в конденсаторе и понижая - в деаэраторе.

Деаэратор, уровень в котором непосредственно не регулируется, служит емкостью, воспринимающей изменения количества воды в системе за счет изменения водосодержания котла и других причин. Кроме того, деаэратор поглощает возникающую в динамических режимах разницу между поступлением воды из напорной магистрали конденсатного насоса и потреблением ее бустерным и питательным насосами, позволяя тем самым регулировать уровень в конденсаторе изменением, за счет рециркуляции, количества откачиваемого из него конденсата.

Предельно допустимое верхнее значение уровня в деаэраторе контролируется поплавковым предельным регулятором 13. Последний при достижении уровнем предельного значения перепускает часть воды из напорной магистрали конденсатного насоса в запасную цистерну 14. Нижнее значение уровня в деаэраторе, ограниченное условиями достаточного подпора на всасывании бустерного насоса, контролируется вторым поплавковым предельным регулятором 15, который в случае опускания уровня до установленного предела открывает перепуск воды по трубопроводу 16 из запасной цистерны в конденсатор, откуда вода перекачивается в деаэратор.

Деаэратор является звеном, связывающим водяной тракт с паровыми магистралями. Для поддержания постоянного давления в деаэраторе всякое изменение подачи воды в него требует соответствующего изменения подачи греющего пара.

Давление в деаэраторе поддерживается с помощью регулятора перепада давления 17, измеряющего перепад давления между магистралью отработавшего пара и деаэратором и воздействующего на клапан 18 впуска отработавшего пара в деаэратор. Этот регулятор - непрямого действия без обратной связи (см. § 13), вследствие чего он поддерживает указанный перепад давления постоянным. Так как в магистрали отработавшего пара, в свою очередь, поддерживается постоянное давление, то и в деаэраторе давление оказывается одинаковым на всех статических режимах.

В магистрали отработавшего пара давление поддерживается регулятором 19 (также непрямого действия без обратной связи, см. § 14), воздействующим на один из двух регулирующих клапанов 20 и 21, сблокированных таким образом, что при открытии одного из них второй обязательно закрыт. При повышении давления в магистрали отработавшего пара этот регулятор открывает клапан 20, стравливая пар на конденсатор, а при понижении - клапан 21, добавляя пар из магистрали насыщенного пара, давление в которой, более высокое, поддерживается регулятором 22.

Применение регуляторов без обратной связи для регулирования давлений в деаэраторе и трубопроводах возможно благодаря заметным свойствам саморегулирования этих объектов.

Одним из недостатков данной системы регулирования, выявленным в процессе эксплуатации, является кратковременные сильные возмущения режима работы всей системы при вступлении в действие одного из предельных регуляторов уровня в деаэраторе. При этом резко изменяется подача воды в деаэратор, что вызывает колебания давления в нем и в магистрали отработавшего пара. Падение давления в деаэраторе может привести к срыву работы бустерного насоса из-за кавитации, а падение давления в магистрали отработавшего пара - к расстройству системы уплотнения турбин и падению вакуума в главном конденсаторе. Периодическое срабатывание предельных регуляторов уровня в деаэраторе, особенно регулятора нижнего уровня, неизбежно ввиду утечек рабочего вещества из цикла. Другой недостаток связан с применением поплавкового регулятора уровня и отмечался при рассмотрении предыдущей схемы. При условии поддержания среднего уровня в деаэраторе и надлежащей настройке регуляторов данная система работает вполне удовлетворительно.

Схема регулирования конденсатно-питательной системы с деаэратором при регулировании уровней в конденсаторе и деаэраторе.

В этой системе (рис. 12.3), применяемой для установки с высокими параметрами пара, конденсат откачивается из главного конденсатора 1 конденсатным насосом 2, охлаждает холодильники главных эжекторов 3, затем поступает в деаэратор 4, где деаэрируется и подогревается, после чего забирается бустерным и питательным насосами.

Рис. 12.3. Схема регулирования конденсатно-питательной системы с деаэратором при регулировании уровней в конденсаторе и деаэраторе.

Регулирование уровня в главном конденсаторе осуществляется посредством мембранного регулятора уровня 5. Чувствительный элемент этого регулятора воспринимает давление высоты столба воды между постоянным уровнем в фиксирующей трубке 6 и регулируемым уровнем в конденсаторе и тем самым измеряет уровень в конденсаторе. Гидравлический поршневой сервомотор регулятора воздействует на клапан в трубопроводе рециркуляции, изменяя количество воды, подаваемой конденсатным насосом в деаэратор, так, чтобы уровень в конденсаторе поддерживался на заданном значении. Так как регулятор имеет жесткую обратную связь, а регулирующее воздействие осуществляется со стороны отвода материальной среды из объекта, в системе поддерживается возрастающая с ростом нагрузки статическая характеристика регулирования. Величина неравномерности регулирования выбирается из условия компенсации водосодержания трубной системы котла и составляет около 150 мм вод. ст. Опыт показывает, что эта величина оказывается достаточной и для придания системе надлежащего запаса устойчивости. Если для устойчивости потребуется большая неравномерность регулирования, вместо регулятора с жесткой обратной связью можно использовать регулятор с гибкой обратной связью.

Поддержание уровня в конденсаторе по необходимой программе позволяет поддерживать постоянный уровень в деаэраторе. При этом регулятор 7 уровня в деаэраторе компенсирует некоторые изменения количества воды в цикле пар-конденсат, возникающие в результате утечек рабочего вещества и неравномерной работы испарителей. Мембранный чувствительный элемент этого регулятора измеряет давление высоты столба воды между постоянным уровнем в фиксирующей трубке 8 и уровнем в деаэраторе. Сервомотор регулятора воздействует на два регулирующих клапана 9 и 10, сблокированных так, что одновременно может быть открыт лишь один. При повышении уровня в деаэраторе регулятор открывает клапан 9, сбрасывая часть воды из напорной магистрали конденсатного насоса в цистерну запасной воды 11, при понижении - клапан 10, перепуская воду по трубопроводу 12 из запасной цистерны в конденсатор. Регулятор имеет жесткую обратную связь, необходимую для устойчивости системы; при этом неравномерность регулирования составляет около 50 мм вод. ст.

Регулирование давления в деаэраторе осуществляется так же, как и в предыдущей схеме, для чего служат астатические регуляторы перепада давления между магистралью отработавшего пара и деаэратором 13 и давления в магистрали отработавшего пара 14. В этой системе устранены недостатки предыдущей. Регулятор, поддерживающий средний уровень в деаэраторе, не вносит больших возмущений в работу системы в отличие от резко срабатывающих предельных регуляторов уровней. Применение мембранных регуляторов позволяет компенсировать с помощью грузов, подвешенных к мембранам, влияние качки судна, аналогично тому, как это делается для двухимпульсного регулятора уровня в котле (см. § 5). Достоинство данной системы состоит также в том, что она обеспечивает минимальный обмен между циклом пар - конденсат и внешними емкостями (запасные цистерны), что улучшает качество воды в отношении ее кислородосодержания. Кроме того, поддержание уровня в деаэраторе предоставляет возможность уменьшения его габаритов.