Арматура котлов, её виды и требования к ней

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Арматура котлов, её виды и требования к ней

Введение

Для нормальной, бесперебойной и безопасной работы паровой котел должен быть оборудован соответствующими устройствами, приспособлениями и приборами. Эти дополнительные устройства и приборы относятся к арматуре и гарнитуре котла.

Газовая арматура и газовое оборудование предназначаются для установки на трубопроводах применяющихся для транспортировки, снабжения и распределения голубого топлива. С помощью этих механизмов включается и отключается подача, изменение давления, количества, направления газового потока. Арматуре присущи такие основные характеристики, как номинальное давление (условное) и номинальный диаметр.

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса. (цикл «открыто-закрыто»). Сюда относятся задвижки, краны, запорные клапаны, поворотные затворы. Основное назначение запорно-регулирующей арматуры - перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду, а также обеспечивать необходимую герметичность. Завод трубопроводной арматуры следит за качеством выпускаемой продукции.

1. Арматура котельных установок. Назначение. Классификация

Устройства и приборы, служащие для управления работой частей котельного агрегата, находящихся под давлением, для включения, отключения и регулирования трубопроводов для воды и пара, основные предохранительные устройства носят название арматуры.

Арматура это устройства и приборы, обеспечивающие безопасное обслуживание, управление работой элементов котельного агрегата и теплоэнергетического оборудования, находящихся под давлением. К арматуре относят регулирующие и запорные устройства для подачи, продувки и спуска воды, включения, регулирования и отключения трубопроводов воды, пара, топлива и предохраняющие от превышения давления. К арматуре также принято относить основные контрольные и измерительные приборы - водоуказательные стекла, манометры, предохранительные клапаны. Количество арматуры, ее обязательные типы регламентированы Ростехнадзором.

По назначению арматура делится на запорную (кран, вентиль, задвижка), регулирующую, защитную. По способу соединения с трубопроводами арматуру разделяют на фланцевую и муфтовую, а по материалу - на латунную, чугунную, комбинированную. В местах соединения с фланцами устанавливаются прокладки или уплотнения.

Запорная арматура должна иметь паспорт и маркировку: завод-изготовитель, давление и температура среды, условный диаметр, направление потока.

2. Краны

Применяемые на газопроводах краны различают по способу присоединения -- муфтовые, цапковые, фланцевые и с концами под приварку; форме затвора -- конические, цилиндрические и шаровые; способу уплотнения -- натяжные и сальниковые; проходу в пробке -- полнопроходные и суженные; применению смазки -- со смазкой и без нее; приводу -- с управлением ручным, гидравлическим, пневматическим и электрическим.

Краны более компактны, чем задвижки и вентили, их уплотнительные поверхности меньше подвержены внутренней коррозии и эрозии. Конструкция кранов позволяет повышать их герметичность смазкой уплотнительных поверхностей. К недостаткам кранов относят трудность их притирки, возможность заедания пробки в корпусе и легкую повреждаемость твердыми частицами запирающих поверхностей. Эти недостатки Особенно проявляются у кранов больших размеров, поэтому при Dy > 80 мм применяют только краны с уплотняющей принудительной смазкой и шаровые.

Площадь проходного сечения пробки в газовых кранах должна составлять не менее 0,7 площади условного прохода.

Рис. 2.1. Кран натяжной муфтовый 11Б10бк-1: 1 -- конусная пробка; 2 -- шайба; 3 -- натяжная гайка; 4 -- корпус

Рис. 2.2. Кран пружинный муфтовый 11Б12бк-1: 1 -- корпус; 2 -- конусная пробка; 3 -- крышка; 4 -- пружина

Натяжные краны (рис.2.1) состоят из корпуса 4, конусной пробки 1, оканчивающейся хвостиком с винтовой нарезкой, натяжной гайки 3, расположенной на нарезке хвостика пробки, и шайбы 2. Герметичность между корпусом и пробкой достигается притиркой и прижатием их поверхности друг к другу при помощи натяжной гайки.

В конструкции муфтовых кранов (рис.2.2) предусмотрена пружина 4, которая прижимает конусную пробку 2 к уплотнительной поверхности корпуса 1. Усилие, создаваемое пружиной, регулируется изменением положения крышки 3, имеющей на поверхности шлиц. Для поворота пробки в нижнейеё части установлена ручка.

Рис. 2.3. Кран сальниковый шаровой фланцевый 11ч37п: 1 -- болт; 2-- пробка; 3 -- фторопластовые кольца; 4 -- корпус; 5 -- уплотнительная прокладка; 6 -- регулирующая гайка

Рис. 2.4. Кран, чугунный со смазкой типа КС и ручным управлением; 1 -- болт; 2, 4 -- камеры; 3 -- корпус; 5-- пробка

арматура шаровой кран котельный

Шаровой кран (рис.2.3) отличается тем, что его пробка 2 имеет сферическую форму, а герметичность затвора обеспечивается двумя фторопластовыми кольцами 3 со сферической рабочей поверхностью. Корпус 4 крана состоит из двух частей, соединяющихся с помощью четырёх болтов 1на резиновой уплотнительной прокладке 5, упругости которой достигается необходимый натяг шаровой пробки. Уплотнение шпинделя сальниковое. Подтяжку сальника производят регулирующей гайкой 6.

На газопроводах среднего и высокого давлений диаметром более 40 мм устанавливают краны с уплотняющей смазкой. Герметичность таких кранов достигается подачей смазки под давлением в канавки, имеющейся на поверхности пробки корпуса, и в зазор между конусными уплотняющими поверхностями. Конструкция крана со смазкой типа КС показана на рис.2.4. Копус 3 и пробка 5 такого крана имеют систему канавок, через которые смазка передается при ввертывании болта 1 из кармана 2 под нижний торец пробки в камеру 4. Из - за давления смазки пробка чуть приподнята, а образующаяся уплотняющая пленка между корпусом и пробкой обеспечивает герметичность затвора и уменьшает трение при повороте пробки.

3. Вентили

Для вентилей характерны обеспечение хорошей герметичности и небольшой ход тарелки клапана, необходимый для полного открытия затвора.

Вентили устанавливают на газопроводе так, чтобы поток газа был направлен под тарелку клапана. Наиболее широко вентили применяются в установках по регазификации сжиженных углеводородных газов. Применение вентилей ограничивается гидравлическим сопротивлением.

Рис. 3.1. Вентиль фланцевый 1515кч16п: 1 -- маховик; 2 -- стойка вентиля; 3 -- шпиндель; 4 -- сальник; 5 -- клапан; 6 -- корпус

Структура маркировки трубопроводной арматуры имеет вид: хх- УУ ХХХооо, где хх -- цифры, обозначающие тип арматуры; УУ -- буквы, обозначающие материал, из которого изготовлен корпус арматуры; XXX -- цифры после букв, обозначающие конструктивные особенности изделия и вид привода; ооо -- буквы, обозначающие материал уплотнительных поверхностей.

4. Задвижки

По устройству затвора различают задвижки параллельные и клиновые, по устройству подъема затвора -- задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем, по приводу -- задвижки с ручным, электрическим, пневматическим и гидравлическим управлением.

Рис. 4.1. Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем 30ч7бк: 1 -- резьбовая втулка; 2 -- маховик; 3 -- шпиндель; 4 -- сальниковое устройство; 5 -- крышка; 6 -- затвор; 7 -- распорный клин; 8-- корпус

Рис. 4.2. Задвижка клиновая с невыдвижным шпинделем 30ч17бк: 1 -- указатель; 2 -- стержень; 3 -- крышка; 4 -- корпус; 5 -- подпятник; б, 7 -- диски

В клиновых задвижках боковые поверхности затвора наклонены к вертикальной оси корпуса. Этим достигается плотное прилегание уплотнительных поверхностей клина и корпуса. Клин таких задвижек может состоять из двух шарнирно соединительных дисков или быть сплошным, причем задвижки со сплошным клином более просты и надежны в работе. Боковые поверхности клина имеют пазы для фиксирования посадки затвора на седло.

В задвижках с пневматическим и гидравлическим приводами вместо резьбового шпинделя применяют шток, а в быстродействующих задвижках с электроприводом - зубчатую рейку. В чугунном корпусе 8 параллельной задвижки с выдвижным шпинделем (ри.2.5) путь газу перекрывает затвор 6, состоящий из двух дисков. Перемещение затвора обеспечивается вращением в резьбовой втулке 1 шпинделя 3, соединенного с маховиком 2. Уплотнение прохода шпинделя через крышку 5 осуществляется сальниковым устройством 4. В корпусе задвижки имеются направляющие, по которым перемещаются диски затвора. При опускании затвора вниз до упора распорный клин 7 упирается в выступ корпуса и, раздвигая диски, прижимает их к уплотнительным поверхностям седла корпуса.

Задвижка с неподвижным шпинделем (ри.2.6) имеет двухдисковый клиновый затвор с шарнирным соединением. Плоское прилегание дисков 6 и 7 затвора к уплотнительным поверхностям седла корпуса достигается путем их распада за счет сферической формы внутренней поверхности клина: сферическая выпуклость внутренней поверхности диска 6 упирается в сферическую вогнутость подпятника 5, закреплённого винтами на диске 7. Задвижка имеет указатель 14 положения затвора, включающий в себя стержень 2, закреплённый на крышке 3 корпуса 4.

5. Запорно-регулирующая арматура

К запорным устройствам относятся трубопроводная арматура (краны, задвижки, вентили), гидравлические задвижки и затворы, а также быстродействующие (отсечные) устройства с пневматическим или магнитным приводом.

Запорные устройства должны обеспечивать: герметичность отключения; минимальные потери давления в открытом положении; удобство обслуживания и ремонта. Принципиальные схемы работы различных запорных устройств приведены на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Принципиальные схемы работы запорных устройств: а -- кран; б -- задвижка; в -- вентиль; г -- гидрозатвор; д -- гидравлическая задвижка; 1 -- корпус; 2 -- запираюший орган; 3 -- трубка для заливки воды; 4 -- плунжер

Запирающий орган (затвор) крана (рис. 1, а) представляет собой пробку, вращающуюся в корпусе вокруг своей оси. В шаровых кранах пробка имеет шарообразную форму, а в остальных -- форму усеченного конуса. Имеющееся в пробке сквозное отверстие в шаровых кранах круглое, а в остальных -- щелевидное. Для полного открытия пробку необходимо повернуть на 90°.

Проход в задвижке (рис. 1, б) перекрывается затвором, имеющим форму плоского диска или клина и передвигающимся в плоскости, перпендикулярной направлению движения газа. Для полного открытия затвор выдвигают на расстояние, равное условному диаметру прохода Dy.

Вентильный затвор (рис. 1, в) перемещается вдоль оси седла, и для полного открытия его достаточно поднять на (1 /4) Dy.

В гидрозатворе и гидравлической задвижке (рис. 5.1, г и д) затвором служит вода, высота столба которой

Н = h2 -- /г,

должна превышать максимальное давление (300 мм вод. ст.) в газопроводе.

Привод к затворам запорных устройств может быть ручным, механическим, пневматическим и гидравлическим, электрическим и электромагнитным.

На газопроводах наиболее часто используют краны и задвижки, значительно реже -- вентили с ручным приводом, гидрозатворы и гидравлические задвижки.

Автоматизация процесса сжигания газа обусловила применение вентилей и клапанов с электромагнитным приводом.

Арматура и соединительные части трубопроводов характеризуются условным и рабочим давлениями.

Под условным давлением pv понимается наибольшее избыточное рабочее давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры при температуре среды 20 °С.

Под рабочим рр понимается наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа арматуры при рабочей температуре проводимой среды.

Под пробным рпр понимается избыточное давление, при котором арматура должна подвергаться гидравлическому испытанию на прочность и плотность водой при температуре не выше 100°С.

Запорные устройства, устанавливаемые на газопроводах, должны соответствовать газовой среде.

В зависимости от условий эксплуатации (давления газа р и температуры t) на газопроводах применяют запорные устройства, изготовленные: из серого чугуна (р < 0,6 МПа; t > -30 °С); бронзы или латуни (р < 0,6 МПа; t > -30 °С); углеродистой стали (р < 1,6 МПа; t > -40 °С); легированной стали (р < 1,6 МПа; t < -400 °С).

6. Гидравлические затворы.

Применяются на подземных газопроводах низкого давления и на ответвлениях (рис. 6.1). Высота запирающего столба воды в гидрозатворе должна превышать максимальное рабочее давление в газопроводе не менее чем на 200 мм. Так как рабочее давление в сетях низкого давления не превышает 5 кПа, высоту штуцеров в гидрозатворах принимают из расчета, что рабочая разность уровней воды составляет 700 мм.

Чтобы прекратить подачу газа, т.е. закрыть затвор, открывают крышку 8 ковера, выворачивают пробку 7 трубки 2 и заливают через неё воду в корпус гидрозатвора. Высоту уровня воды в гидрозатворе измеряют мерной линейкой, опускаемой на шнурке в трубку. Открывают гидрозатвор, откачивая из него воду насосом. Верхний уровень воды в гидрозатворе должен быть ниже уровня промерзания грунта. Если гидрозатвор установлен в нижней точке газопровода, он может быть использован одновременно и как конденсаторник.

Гидрозатвор имеет простое устройство и обеспечивает герметичное отключение газа. Основной его недостаток - неудобство и длительность процессов включения и отключения газа.

Рис. 6.1. Гидравлический затвор с устройством для продувки: 1 -- корпус; 2 -- трубка; 3 -- кожух; 4 -- контактная полоса; 5 -- электрод заземления; б -- подушка; 7 -- пробка; 8 -- крышка

Верхний уровень воды в гидрозатворе должен быть ниже уровня промерзания грунта. Если гидрозатвор установлен в нижней точке газопровода, он может быть использован одновременно и как конденсатосборник.

Гидрозатвор имеет простое устройство и обеспечивает герметичное отключение газа. Основные его недостатки -- неудобство и длительность процессов включения и отключения газа.

Для измерения разности электрических потенциалов газопровод--земля к трубке 2 гидрозатвора приваривают контактную полосу 4, а в утрамбованный грунт до установки подушки 6 ковера забивают электрод заземления 5.

Иногда применяют гидрозатворы с дополнительным кожухом 3, имеющим штуцер с пробкой. Этот кожух позволяет использовать гидрозатвор и как устройство для продувки газопровода.

7. Предохранительная арматура

Предохранительный клапан -- трубопроводная арматура, предназначенная для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением, путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного. Клапан также должен обеспечивать прекращение сброса среды при восстановлении рабочего давления.

Предохранительный клапан является арматурой прямого действия, работающей непосредственно от рабочей среды, наряду с большинством конструкций защитной арматуры и регуляторами давления прямого действия.

Опасное избыточное давление может возникнуть в системе как в результате сторонних факторов (неправильная работа оборудования, передача тепла от сторонних источников, неправильно собранная тепломеханическая схема и т. д.), так и в результате внутренних физических процессов, обусловленных неким исходным событием, не предусмотренным нормальной эксплуатацией. ПК устанавливаются везде, где может это произойти, то есть практически на любом оборудовании, но в особенности они важны в сфере эксплуатации промышленных и бытовых сосудов, работающих под давлением.

Существуют и другие виды предохранительной арматуры, но клапаны используются наиболее широко вследствие простоты своей конструкции, легкости настройки, разнообразия видов, размеров и конструктивных исполнений.

Рис. 7.1. Пружинчатый клапан прямого действия

8. Контрольная арматура

Для наблюдения за движением продукта и определения его уровня служит контрольная арматура. К ней относятся пробные и трехходовые краны, указатели уровня и др.

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле ведется с помощью водоуказательных приборов, которые обычно выполняются в виде водоуказательных стекол. Простейшее водоуказательное стекло состоит из стеклянной трубки, концы которой вставлены в головки кранов, соединенных с водяным и паровым пространствами барабана. Стекло изготовляется в виде толстых рифленых и гладких пластин.

В водоуказателях котлов высокого давления (p>3,9 МПа) обычно стекла или полностью заменяют слюдой, или защищают с внутренней стороны слоем из слюды, так как слюда лучше, чем стекло, противостоит возможным изменениям температуры и менее подвержена «разъедающему» действию щелочной воды.

Рис. 8.1. Водоуказательный прибор со стеклом

Котлы с высоким расположением барабанов для удобства наблюдения за уровнем воды в них дополнительно (кроме установленных на барабане) оборудуются сниженными указателями уровня. Эти указатели работают по принципу уравновешивания двух столбов воды в сообщающихся трубках с помощью специально окрашенной жидкости с плотностью, почти в 2 раза большей, чем плотность воды.

Количество и разнообразие контрольно-измерительных приборов (КИП), устанавливаемых на котлах, зависит от их мощности. В первую очередь на котлах всех типов обязательно устанавливают манометр.

Манометр -- прибор, предназначенный для измерения давления пара и воды; присоединяется он к котлу с помощью изогнутой трубки в виде петли -- сифона. В сифоне вследствие охлаждения и конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм прибора от теплового воздействия пара. Манометр снабжается трехходовым краном с фланцем для присоединения контрольного прибора. На шкале манометра красной чертой отмечается максимально допустимое давление в данном котле, при превышении которого работа не допускается.

В паровом котле манометры устанавливают на барабане котла, а при наличии пароперегревателя -- и за ним, а также на питательной линии перед регулирующим органом. В водогрейных котлах манометры размещают на входе и выходе из котла.

Для измерения температуры воды, пара, газов и воздуха на котлах устанавливают термометры различных типов и конструкций. Для измерения расходов используют расходомеры.

Заключение

Контроль качества арматуры должен начинаться с этапа производства, материалы из которых она производится, методы производства, все должно соответствовать предписанным нормам. При производстве арматуры ее качество и параметры должны быть такими же как и у трубопровода, на котором и происходит установка.

Необходимо чтобы арматура переносила давление максимальное соответственно как и трубы систем газоснабжения. В закрытом положении она не должна пропускать газ.

Проверка герметичности. Пригодность арматуры для эксплуатации подтверждается гидравлическим испытанием на прочность и плотность металла и на герметичность соединений.

Гидравлическому испытанию арматура подвергается в процессе изготовления деталей до и после их механической обработки, а также в готовом виде. Такие испытания проводятся при ремонте арматуры, а также перед установкой на трубопровод (на заготовительных предприятиях монтажных организаций). Детали арматуры испытывают на прочность и плотность при пробном давлении, когда из полости арматуры полностью удален воздух. Арматуру обычно испытывают при 20°С с заглушечными проходными отверстиями.

Литые детали простукивают свинцовым или медным молотком массой 0,8.1 кг.

Испытанием на герметичность определяется степень прилегания уплотнительных поверхностей (герметичность) тарелки и седла затвора.

Очень важно правильно подбирать, устанавливать и эксплуатировать газовое оборудование и арматуру, от этого зависит долговечность исправность и бесперебойность работы системы газоснабжения. Так же важно уделять внимание противоаварийной арматуре, если не обеспечить систему всеми необходимыми устройствами защиты при неполадках в системе возникнут серьезные повреждения.

Список литературы:

1. Гуревич Д. Ф Трубопроводная арматура. Справочное пособие. -М.: ЛКИ, -2008. - 368 с.

2. Демидов Г.В., "Городское газовое хозяйство", 2 изд., М., 1964;

3. СНиП 2.04.08-87* "Газоснабжение"

4. Жила В.А., Ушаков М.А., Брюханов О.Н. "Газовые сети и установки". - М.: Академия, 2013г., 270 стр.

5. Соколов Б.А., Учебник "Котельные установки и их эксплуатация". Издательский центр М.: Академия 4 издание 2009 г. 429 стр.

6. Методические рекомендации по самостоятельной работе студентов по МДК.01.01.07. Эксплуатация систем топливоснабжения ПМ.01. Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло- и топливоснабжения специальность 13.02.02. Теплоснабжение и теплотехническое оборудование.

7. Чепель В.М., Шур И.А. Сжигание газов в топках котлов и печей и обслуживание газового хозяйства предприятий. - Л.: Недра, 1989, (стр. 42-53).

Размещено на Allbest.ru