15_Truboprovody_i_armatura

420

а)

б)

в)

г)

Рис. 15.14. Неподвижные опоры: однохомутовая; б – двуххомутовая; в – приварная; г –

приварная под отвод трубы

Подвижные опоры должны поддерживать трубопровод и обеспечивать свободное его перемещение под влиянием тепловых удлинений. Подвижные опоры подразделяются на скользящие, катковые, направляющие и пружин- ные. К подвижным опорам относятся также и подвески.

Скользящие опоры (рис. 15.15), наиболее распространенные, переме- щаются вместе с трубой по поверхности несущих конструкции.

а)

Рис. 15.15. Скользящие опоры: а –

б)

с приварным ползуном; б – с хомутом из полосы

В катковых опорах (рис. 15.16), чтобы уменьшить трение между пятой опоры и опорной поверхностью, используют катки (ролики).

Направляющие опоры (рис. 15.17) применяют для того, чтобы исклю- чить поперечные (боковые) смещения трубопровода и пред отвратить по- ломку установленных на нем чугунной арматуры, сальниковых компенсато- ров и т. д.

421

Пружинные опоры (рис. 15.18) предназначены для трубопроводов, под- вергающихся вибрационным нагрузкам, а также для компенсации вертикаль- ных тепловых удлинений.

а)

б)

Рис. 15.16. Катковая опора (а) и ша- риковый блок для опор (6): 1 – пли- та; 2 – сепаратор; 3 – плита; 4 – ша-

рики

а)

б)

Рис. 15.17. Направляющие опоры с хомутами: а – из полосы; б – из круглой стали

а) б) в)

Рис. 15.18. Пружинные опоры для трубопроводов: а – вертикальных; б – горизонтальных; в – пружинный блок; 1 – траверса с тягами; 2 – гайка; 3 – стакан; 4 – тяга с ушком; 5 – пружина; 6 – гайка

Подвески (подвесные опоры) служат для крепления горизонтальных и вертикальных трубопроводов в тех случаях, когда невозможно уклады- вать их на опорные конструкции. Подвески бывают жесткие и пружинные. Различают подвески нерегулируемые, которые нельзя укорачивать или

422

удлинять, и регулируемые. Регулируемые подвески снабжают винтовыми стяжками.

Неподвижные и скользящие опоры изготовляют на заводах монтаж- ных организаций, а пружинные, катковые опоры и подвески – заказчик (монтажная организация)

15.2. Котельная арматура

Арматура – устройства, устанавливаемые на трубопроводах, бара- банах, камерах и предназначенные для: включения и отключения потока среды; изменения расхода и давления среды; предотвращения подъема давления среды сверх установленного и обратного тока среды; контроля уровня жидкости.

В связи с этим арматуру подразделяют на следующие основные ви-

ды: запорную, регулирующую, предохранительную и контрольную.

Классификация арматуры показана на рис. 15.19. Арматура также может быть классифицирована по способу управления – ручной или при- водной; последний подразделяется на пневматический, гидравлический, электрический; материалу изготовления – бронза, латунь, чугун, углеро- дистая и легированная сталь. Конструкция арматуры зависит от вида про- текающей среды – пар, вода, нефть.

Основным назначением запорной арматуры (вентиля, задвижки, кра- ны) является создание большой плотности в трубопроводе при закрытом рабочем органе.

Принципиальная разница между вентилем и задвижкой заключается в том, что при закрытом устройстве у вентиля давление жидкости переда- ется под рабочий орган, (тарелку), а у задвижки – давление боковое, на тарелку, т. е. у вентиля действие давления разуплотняющее, а у задвижки

– уплотняющее. В клиновой задвижке рабочим органом могут быть один или два диска (тарелки), которые для создания плотности распираются специальным устройством (грибком). Открытие и закрытие задвижки дос- тигается поступательным движением шпинделя, а вентиля – вращатель- ным движением.

Разница между вентилем и задвижкой заключается, кроме того, в их гидравлическом сопротивлении, которое у задвижки (ξ = 0,25) ниже по срав-

нению с вентилем (ξ = 2,5), так как в задвижке жидкость проходит прямо, а у

вентиля жидкость делает сложные повороты. Различие между вентилем и за-

движкой заключается и в соотношении подачи жидкости и степени подъема шпинделя – у вентиля эта зависимость прямолинейна, поэтому вентиль ис- пользуется и в качестве регулирующей арматуры. У задвижек нет такой пря- молинейной зависимости, в силу чего их невозможно использовать для регу- лирования.

423

Рис. 15.19. Классификация основных видов арматуры

В регулирующем вентиле рабочим органом является профилированный конус, изменяющий проходное сечение. Регулирующие клапаны в отличие от вентиля имеют иной вид рабочего органа (скалка, шибер, золотник) и способ его перемещения (поступательный, поворотный).

На рис. 15.20. показаны конструкции запорного и регулирующего вен- тилей. Как запорную арматуру вентили применяют при диаметрах прохода до

109–150 мм.

Основным показателем работы регулирующего клапана является его характеристика (зависимость относительного расхода среды от степени от- крытия клапана) (рис. 15.21).

Задвижки в основном используют в качестве запорных органов (рис. 15.22), хотя имеются и специальные конструкции регулировочных задвижек. В задвижках запирающий орган (клин, диски) перемещается в направлении, перпендикулярном потоку. По принципу прижатия запорного органа задвиж- ки разделяют на клиновые, с параллельно-принудительным затвором и само- уплотняющиеся.

424

5

6

4

б)

3

2

1

7 а)

Рис. 15.20. Запорный и регулирующий вентили высокого давления: а – запорный; б – ре- гулирующий; 1 – корпус; 2 – тарелка; 3 – шпиндель; 4 – крышка; 5 – сальник; 6 – набив- ка; 7 – седло; 8 – профилированный конус затвора

Расход

Рис. 15.21. Зависимость относительного	Рис. 15.22. Запорная задвижка
расхода среды от степени открытия клапана

425

В клиновых задвижках запирающий орган выполняют из целого или разрезного клина.

								Для	предот-
							вращения		обратного
							тока	жидкости		при
							падении давления в
							магистрали		приме-
							няются		обратные
							клапаны (см. рис.
							15.23), в частности,
а)				б)			на питательной ли-
							нии	после	питатель-
Рис. 15.23. Обратные клапаны: а – пружинный; б – клапан-							ного	насоса		перед
хлопушка							экономайзером			(ино-
							гда	и перед бараба-

ном). В рабочем состоянии вода поступает под тарелку клапана, открывая проходное сечение. С появлением нежелательного обратного тока воды – на- пример, при остановке питательного насоса и падении давления в питатель- ной магистрали – тарелка под действием пружины садится на седло, предот- вращая обратный путь воде.

Предохранительные клапаны устанавливаются для защиты оборудова- ния паровых котлов, парообразующих теплообменных аппаратов и других устройств от недопустимого повышения давления. В последнем случае кла- пан автоматически открывается, обеспечивая сброс среды и снижение давле- ния, после чего закрывается. В предохранительных клапанах прямого дейст- вия тарелка клапана прижимается к седлу за счет рычага с грузом (см. рис. 15.24) или пружины (15.25). Рычажные клапаны изготавливаются малоподъ- емными: высота подъема тарелки в них около 0,05 диаметра седла. Пружин- ные клапаны выполняются как малоподъемными, так и полноподъемными – с высотой тарелки не менее 0,25 диаметра седла, что обеспечивает большую пропускную способность для выхода пара.

Для крупных котлов применяется импульсный предохранительный кла- пан, представляющий собой комбинацию двух клапанов: малого импульсного клапана и клапана прямого действия, у которого пар давит на поршень, обес- печивая большую плотность (рис. 15.26). При повышении давления припод- нимается тарелка импульсного клапана, и пар по импульсной трубке подается в поршневую камеру главного предохранительного клапана. Площадь порш- ня больше площади тарелки главного клапана, поэтому под действием давле- ния пара в поршневой камере шпиндель опускается, открывая доступ основ- ному потоку пара. Для обеспечения открытия импульсного клапана приме- няют дополнительный импульс от реле давления, действующий на рычаг кла- пана с помощью магнитно-импульсного устройства.

426

Рис. 15.24. Рычажный предохранительный клапан: 1 – корпус; 2 – тарелка; 3 – шпиндель; 4 – рычажно-грузовой механизм

d0

d

Рис. 15.25. Пружинный предо-	Рис. 15.26. Схема импульсного предохранительного
хранительный клапан с упорным	клапана высокого давления: 1 – импульсный клапан; 2
регулировочным болтом и боко-	– соединительная труба; 3 – дренажная линия; 4 – глав-
выми окнами для выпуска пара	ный предохранительный клапан; 5 – электромагниты

427

Предохранительные клапаны, устанавливаемые на барабане котла, делятся на контрольные и рабочие. Первые должны открываться при превышении давления на 5%, вторые – на 8% при давлении в котле свыше 10 МПа. На выходном коллекторе перегревателя также устанав- ливают предохранительные клапаны, которые регулируются на откры- тие при превышении давления в месте их установки всего на 2%. При

аварийном прекращении расхода пара через турбину начинает расти давление и магистрали. Прежде всего срабатывает предохранительный клапан на перегревателе, защищая трубки перегревателя от пережога. Если давление продолжает расти, открываются клапаны на барабане. На

прямоточных котлах предохранительные клапаны устанавливаются только на выходных коллекторах перегревателей.

Количество и размеры предохранительных клапанов определяются по следующей формуле:

			n × d × h = A D ,	(15.1)
			p
где	n – число установленных клапанов; h – высота подъема клапана,
см;	D – номинальная производительность котла (кг/с); p – давление
(абсолютное) в котле (бар); d – диаметр трубопровода, см..
	Значение коэффициента A принимается для клапанов с малой вы-
сотой подъема ( h £		1	D ), равным 0,0075, а при ( h >	1 D ) A = 0,015.
	20			4
	Суммарная пропускная способность клапанов должна быть не ме-
нее часовой производительности котла.
	К контрольной арматуре относится вентили,			устанавливаемые к

манометрам, воздушные вентили, предназначенные для выпуска возду-

ха и пара в период растопки котла и устанавливаемые в верхних точках котла, а также указатели уровня воды для барабанных котлов.

Водоуказательная арматура служит для наблюдения за уровнем воды в барабанных котлах. Водоуказательные приборы с круглыми и рифлеными стеклами применяются на котлах низкого и среднего дав- ления (рис. 15.27). Верхнюю и нижнюю головки прибора посредством труб соединяют с паровым и водяным пространством барабана. Обе

головки имеют по два запорных вентиля для отключения прибора от котла. В нижней головке имеется дополнительный вентиль для перио- дической продувки прибора. При высоком давлении стекла заменяют слюдой.

Для наблюдения за уровнем воды в барабане котла на щите управ-

ления применяются сниженные указатели уровня с водомерным стеклом

428

(рис. 15.28). Работа прибора основана на принципе гидростатического равновесия двух столбов жидкости разной плотности.

Сальники

Разрез по I-I

I I

Водяной

кран

Продувочный

кран

а)

б)

Рис. 15.27. Конструкции водоуказательных		Рис. 15.28. Схема сниженного указателя
приборов: а – водоуказатель с круглым стек-		уровня воды: 1 – компенсационный со-
лом; б – водоуказатель с плоским рифленым		суд; 2 – соединительные трубки; 3 –
стекломм	а)	расширительный сосуд; 4 – нижняя во-
		доуказательная колонка; 5 – верхняя во-

доуказательная колонка

Для мощных энергетических блоков характерно наличие большого количества арматуры и разнообразие ее видов. В частности, для энерго- блока мощностью 300 МВт применено около 2400 единиц арматуры вы- соких и сверх критических параметров, около 4300 единиц арматуры средних и низких параметров, а всего с учетом контрольно- измерительных устройств на один агрегат установлено более 12000 еди- ниц арматуры. Это требует особо внимательное подхода к выбору схемы водопарового тракта энергоблоков и котлов для использования опти- мального числа единиц арматуры, что в конечном счете определяет на- дежность, безопасность и экономичность работы оборудования электро- станции.

429

15.3. Гарнитура котла

Для обслуживания топки и газоходов в обмуровочном ограждении котла предусмотрена гарнитура: взрывные клапаны, лазовые затворы, люч- ки. Гарнитура котла должна легко и плотно закрываться, чтобы защитить газовый тракт от присоса воздуха, а помещение – от выбивания продуктов сгорания.

В эксплуатации вследствие неправильных действий персонала воз- можно внезапное взрывного характера возгорание топлива, сопровождаю- щееся повышением давления (хлопок в топке и газоходах). Для предотвра- щения разрушающих последствий, вызываемых хлопками, в обмуровке котлов сделаны круглые проемы, которые оборудованы автоматически от- крывающейся дверцей при повышении давления (15.29). Во вновь проекти- руемых котлах взрывные клапаны не предусматривают, так как каркас топ- ки и газоходов рассчитывается на повышение давления, вызываемое хлоп- ком.

	Рис. 15.29. Взрывной клапан в обмуровке котла	Рис. 15.30. Лаз в обмуровке газохода
		котла

Лазовые затворы (лазы) выполняют для производства ремонта топки изнутри. Обычно их выполняют круглого или квадратного сечения эквива- лентным диаметром 450–500 мм (рис. 15.29). В месте выполнения лаза произ- водят разводку экранных труб, а амбразуру лаза и обмуровку открывающейся крышки делают из шамотобетона.