Предохранительные устройства и арматура в котельной. Арматура и контрольно-измерительные приборы котла. Трубопроводы и арматура

Арматурой называются приборы и устройства, которые обеспечивают безопасную и безаварийную работу котлов и котельного оборудования.

Вся арматура по назначению подразделяется на четыре класса:

I класс - запорная арматура - для периодических отключений аппаратуры приборов или одних участков трубопровода от других. Она должна обеспечивать высокую плотность при закрывании и иметь небольшое гидравлическое сопротивление при протекании через нее воды, пара, газа.

II класс - регулирующая арматура - для изменения количества и давления протекающей по трубам среды. В качестве запорной и регулирующей арматуры используются задвижки, клапаны и краны. По конструкции задвижки подразделяются на параллельные и клиновые, с выдвижным и не выдвижным шпинделем.

III класс - предохранительная арматура - для защиты от разрушения при повышении давления среды. К ней относятся предохранительные и обратные клапаны, легкоплавкие пробки. Предохранительные клапаны делятся на грузовые, пружинные и импульсные.

IV класс - контрольная арматура - для проверки уровня жидкости в трубопроводах, котлах и других емкостях. К ней относятся водопробные и трехходовые краны, водоуказательные стекла.

По способу соединения с трубопроводами различают фланцевую, муфтовую и вварную арматуру.

По способу уплотнения корпуса арматура может быть сальниковая и бессальниковая.

Для контроля уровня воды в паровом котле применяют водоуказательные приборы . Каждый паровой котел должен иметь не менее двух водоуказателей.

На паровых котлах с давлением до 2,4 МПа используют водоуказатель с плоскими стеклами («Клингер»). Они имеют сложное устройство, но удобны и безопасны в работе. На внутренней стороне стекла имеются продольные риски, благодаря которым вода в стекле кажется темной, а пар - светлым, т.е. создается отчетливая граница между темной полосой воды и светлой полосой пара.

Для котлов с давлением 3,9 МПа применяют водоуказатели с гладкими стеклами. На них со стороны воды накладываются слюдяные пластинки для предохранения стекла от агрессивного воздействия воды и пара.

На паровых котлах с высоко расположенными водоуказательными приборами (более 6 метров от пола), когда затруднительно наблюдение за уровнем воды в водоуказательном стекле, применяют сниженные указатели уровня. Они делятся на механические и гидравлические.

Каждый паровой котел должен быть снабжен предохранительными клапанами . Их устраивают так, чтобы давление пара в котле не могло превышать допускаемое рабочее. Предохранительные клапаны выпускают излишний пар при чрезмерном повышении давления. В котлах с давлением до 3,9 МПа предохранительные клапаны могут быть рычажными или пружинными. В котлах с давлением 4,3 МПа вместо предохранительных клапанов устанавливают импульсные предохранительные устройства (ИПУ).

Арматура и системы котельных установок

Арматура предназначена для обеспечения надёжной и безопасной работы котла. Она служит для подвода к котлу питательной воды, топлива, воздуха, отвода пара к потребителям, продувки котла, отбора проб котловой воды и ввода химических реагентов, наблюдения за уровнем воды в котле, удаления из него воды и воздуха, предотвращения повышения давления пара сверх установленного значения.

Арматура парового пространства (рис. 10.1):

предохранительные клапаны 1 ; разобщительные (стопорные) клапаны 2 , 17 ; клапаны для удаления воздуха из котла 4 ; клапаны на манометры 5 ; клапаны главного и вспомогательного паропроводов 16 . Также котлы могут иметь клапаны для паротушения, к пароохладителю, для продувания пароперегревателя, подачи пара к свистку и др.

Арматура водяного пространства:

солемерный клапан 7 ; питательный клапан 8 ; клапан верхней 9 и нижней 13 продувки; клапан для введения химических реагентов 10 .

а)

Рис. 10.1 Расположение арматуры котла:

а) на пароводяном коллекторе; б) на коллекторе пароперегревателя

На рис. 10.1 также указаны следующие элементы:

3 – паровой патрубок; 6 – водоуказательный прибор; 11 – питательная труба; 12 – труба верхней продувки; 14 – манометр; 15 – клапан продувки пароперегревателя; 18 – коллектор пароперегревателя.

Стопорный клапан Предохранительный клапан

Предохранительные клапаны предназначены для обеспечения безопасного действия котла. Они сбрасывают избыток пара в случае увеличения его давления выше рабочего.

На каждом паровом котле устанавливают не менее двух пружинных предохранительных клапанов, которые могут быть прямого и непрямого (импульсного) действия.

Сдвоенный предохранительный клапан прямого действия (рис. 10.2) расположен в корпусе 4 и прикреплён к котлу фланцем 3 . Верхний конец пружины 9 фиксируется тарелкой 10 , упирающейся через втулку 12 в крышку 8 . Пружина нижним концом через тарелку 7 и шток 11 прижимает тарелку 6 клапана к седлу 5 . При повышении давления пара в котле сверх установленного значения тарелка 6 , преодолевая сопротивление пружины, отходит от седла, и избыток пара выходит в атмосферу. При снижении давления пара тарелка под воздействием пружины прижимается к седлу. Для подрыва клапана вручную имеется привод с рычагом 2 , с помощью которого, воздействуя на колпак 13 , закреплённый чекой 14 на штоке 11 , можно преодолеть сопротивление пружины. При этом шток и тарелка 6 отходят от седла 5 , и пар выходит в атмосферу.

Натяжение пружины регулируют, ввёртывая или вывёртывая втулку 12 при снятом колпаке 13 . После опломбирования инспектором Регистра клапан регулированию не подлежит (пломба 1 связывает чеку 14 с колпаком 13 ).

Котлы паропроизводительностью ниже 750 кг/ч и утилизационные могут оборудоваться только одним предохранительным клапаном.

В котлах с рабочим давлением пара 4 МПа и более рекомендуется установка предохранительных клапанов импульсного действия (устройств, состоящих из импульсного и главного предохранительных клапанов, рис. 10.3).

При регулировании предохранительных клапанов максимальное давление в котле при их действии не должно превышать рабочее более чем на 10%.

Рис. 10.3 Предохранительный клапан непрямого действия (а - импульсный; б - главный):

1. Нарезная втулка. 2. Верхняя тарелка. 3. Пружина. 4. Шток. 5. Нижняя тарелка. 6. Выпускной патрубок. 7. Тарелка кла- пана. 8. Седло клапана. 9. Впускной патрубок. 10. Выпускной патрубок (в атмосферу). 11. Вход пара от импульсного клапана. 12. Шток. 13. Поршень. 14. Пружина. 15. Полость главного клапана. 16. Впускной патрубок. 17. Тарелка клапана. 18. Седло клапана.

Рис. 10.4 Схема действия импульсного и главного предохранительного клапанов:

1. Тарелка клапана. 2. Поршень серводвигателя. 3. Пружина.

4. Импульсный трубопровод.

5. Импульсный клапан. 6. Паровой коллектор.

Стопорные клапаны (рис. 10.5) предназначены для сообщения котла с паропроводами.

Разобщительные (стопорные) клапаны главного и вспомогательного паропроводов, кроме местного управления, должны иметь дистанционные приводы.

Стопорные клапаны, сообщающие котёл с главным и вспомогательным паропроводами, называют главным и вспомогательным стопорными клапанами.

Рис. 10. 5 Угловой невозвратно-запорный стопорный клапан:

1. Маховик. 2. Шток. 3. Втулка кронштейна крышки. 4. Нажимная втулка сальника. 5. Крышка. 6. Паронитовая прокладка. 7. Седло клапана. 8. Тарелка клапана. 9. Корпус клапана. 10. Фланец для крепления к котлу.

Буквами "О" и "З" обозначены указатели положений открытия и закрытия клапана. Верхний конец штока (удлинённый квадрат над маховиком) служит для присоединения дистанционного привода.

Питательные клапаны предназначены для сообщения и разобщения котла с питательным трубопроводом (рис. 10.6).

Каждый котёл оборудуют не менее чем двумя питательными клапанами невозвратного типа. Утилизационный котёл может иметь один клапан. Для возможности разобщения невозвратного питательного клапана и котла между ними устанавливают разобщительный клапан. Невозвратный и разобщительный клапаны могут размещаться в одном корпусе.

Рис. 10.6 Питательный клапан невозвратного типа:

1. Крышка.

2. Тарелка клапана.

3. Седло клапана.

4. Корпус.

Клапан верхней продувки предназначен для удаления шлама, маслянистых веществ и других плавающих примесей, скапливающихся у зеркала испарения. Также они служат для снижения солёности котловой воды в процессе эксплуатации путём частичного удаления её за борт.

От клапана внутри котла проходит труба, заканчивающаяся воронкой или труба с обращёнными вверх отверстиями.

Клапан нижней продувки предназначен для удаления шлама и солей, оседающих в нижней части барабана огнетрубного котла или в водяных коллекторах водотрубного котла.

Трубы нижней продувки имеют отверстия по нижней образующей поверхности и соединены одним концом с клапаном (другой конец заглушен).

Воздушный клапан служит для выпуска воздуха из парового коллектора при заполнении котла водой перед его подготовкой к действию. Клапан закрывают после того, как через него будет выходить пар.

Клапаны к манометрам служат для сообщения котла с манометрами. Котёл должен иметь не менее двух манометров.

Надёжная эксплуатация парового котла возможна только при определённом уровне воды в нём. Нижний уровень воды в котле должен находиться на расстоянии не менее 150 мм над высшей точкой поверхности нагрева. Для котлов с паропроизводительностью менее 750 кг/ч это расстояние может быть уменьшено до 125 мм. Верхний уровень ограничивается необходимым паровым объёмом котла. Рабочий уровень расположен посередине между нижним и верхним уровнями.

Уровень воды контролируют с помощью водоуказательных приборов , в основе работы которых лежит принцип сообщающихся сосудов. На каждом котле, имеющем зеркало испарения, должно устанавливаться не менее двух независимых водоуказателей. На котлах с паропроизводительностью до 750 кг/ч и утилизационных агрегатах допускается устанавливать только один прибор.

Водоуказательный прибор (рис. 10.7) сообщается с водяным и паровым пространством коллектора котла клапанами 8 и 11 . Клапаны 8 имеют ручное управление, а клапаны 11 – дистанционное с помощью тяг 13 и 14 , которые рычагами 12 поворачивают штоки. В рамке 4 установлены прозрачные слюдяные пластины 2 или специальные стёкла, прижимаемые к рамке упорными планками 3 с помощью болтов. Между рамкой и пакетом пластин установлена прокладка 5 .

Рис. 10. 7 Водоуказательный прибор

Для плотности соединений корпуса 1 прибора с патрубками, сообщающими его с котлом, имеется набивка 9 . Каналы прибора закрыты пробками 6 . На планке 10 нанесены риски, отмечающие верхний, средний и нижний уровни воды. Водоуказательный прибор крепят к котлу фланцами 7 . Кран 15 служит для продувки водоуказательного прибора.

При работе котла уровень воды в водоуказательном приборе должен колебаться, отсутствие колебаний уровня свидетельствует о загрязнении каналов прибора. Водоуказательные приборы необходимо продувать не реже одного раза за вахту, а также перед проведением верхнего и нижнего продувания котла.

Порядок продувания водоуказательного прибора:

Открыть нижний клапан (или кран) продувания;

Закрыть паровой клапан;

Открыть паровой клапан и затем закрыть водяной клапан;

Открыть водяной клапан и закрыть клапан (кран) продувания.

При расположении пароводяного коллектора котла на значительной высоте, а также при управлении котельной установкой из ЦПУ применяют сниженные указатели уровня . Для этих указателей применяются жидкости, плотность которых больше плотности воды и которые с водой не смешиваются (тетрахлорид, четырёххлористый углерод и другие вещества). Для лучшей видимости тяжёлую жидкость окрашивают.

Сниженный указатель уровня (рис. 10.8) представляет собой U-образную петлю, нижняя часть которой заполнена тяжёлой жидкостью. На левой ветви установлен указатель 1 , который сообщается через клапан 5 с паровым, а через клапан 6 – с водяным пространством котла. Труба 2 заполнена конденсатом. У неё имеется неизолированная конденсационная полость 3 , откуда излишек воды из-за конденсации пара или изменения уровня через перегородку 4 стекает в трубу 7 . Таким образом, в трубе 2 уровень воды постоянен. В трубе 7 уровень соответствует уровню воды в пароводяном коллекторе. При повышении уровня воды в котле увеличивается высота столба воды в трубе 7 , из-за чего повышается давление на поверхность тяжёлой жидкости и уровень в указателе 1 поднимается.

Приборы и устройства, установленные на паровом котле и служащие для контроля, управления и регулирования его работы, называются арматурой . В зависимости от расположения на котлах различают арматуру парового пространства и арматуру водяного пространства.
К арматуре парового пространства относятся предохранительные клапаны, манометры, главный и вспомогательные стопорные клапаны и т. д.; к арматуре водяного пространства — питательные клапаны, краны (клапаны) верхней и нижней продувки, легкоплавкие пробки и т. д.
В зависимости от назначения арматуру котла разделяют на запорно-разобщительную, указательную и предохранительную.
К запорно-разобщительной арматуре , предназначенной для регулирования потоков воды, пара или воздуха, относятся стопорные паровые клапаны, питательные клапаны, клапаны продувки котла и пароперегревателя, клапаны для ввода присадок и отбора проб, спускные клапаны для манометров и устройств автоматического регулирования и т. д.
К указательной арматуре , предназначенной для контроля за процессами, протекающими в котле, относятся контрольно-измерительные приборы: манометры, термометры, пирометры, тягомеры, газоанализаторы, водоуказатели и пр.
К предохранительной арматуре , предназначенной для предотвращения повышения давления пара в котле выше допустимого, относятся предохранительные клапаны, расположенные на паровом барабане котла и на выходном коллекторе пароперегревателя.
Согласно требованиям Правил Регистра СССР всю котельную арматуру следует устанавливать на приварных специальных патрубках и штуцерах.
Все клапаны должны закрываться при вращении маховиков по часовой стрелке. Если конструкция арматуры не позволяет видеть, открыта она или закрыта, то на клапанах должны быть нанесены указатели «открыто—закрыто».
На главных и вспомогательных котлах ответственного назначения должно быть не менее двух невозвратных питательных клапанов. На остальных вспомогательных и утилизационных котлах допускается установка одного питательного клапана. Питательные клапаны служат для подачи и регулирования количества воды, поступающей в котел.

На рисунке выше показан одинарный питательный клапан. На корпусе 1 имеются два фланца 3 и 6 для крепления клапана к котлу и питательному трубопроводу. В крышке 7 — резьба, в которую ввинчивается шток клапана 8 , уплотняемый сальником, нажимной втулкой и накидной гайкой. На питательном клапане 5 имеется четыре ребра 4 , которые направляют его при посадке в гнездо 2 . Клапан открывается вращением маховика 9 против часовой стрелки до упора. Затем давление питательной воды в магистрали приподнимает невозвратный клапан 5 , в результате чего открывается проход для воды в котел. Закрытие питательного клапана осуществляется вращением маховика 9 по часовой стрелке до упора. В этом случае шток 8 упирается в клапан, в результате чего прекращается питание котла. Правила Регистра СССР разрешают изготовление питательных клапанов только из бронзы или стали.
Стопорные (разобщительные) клапаны служат для сообщения котла с паропроводом, по которому пар поступает к потребителям. Их всегда устанавливают в верхней части котла в наиболее удобном для обслуживания месте и подсоединяют таким образом, чтобы пар из котла поступал под тарелку клапана. На котлах, как правило, устанавливают невозвратные стопорные клапаны, у которых тарелка нежестко связана со штоком. Они соединяют паровое пространство котла с паропроводом главных илй вспомогательных механизмов и в зависимости от этого называются главными или вспомогательными стопорными клапанами.

Существует много конструкций стопорных клапанов, одна из них показана на рисунке выше. На корпусе клапана 1 , отлитом из стали, имеются три фланца, два из которых служат для подсоединения трубопроводов. К верхнему фланцу при помощи шпилек и гаек крепится фигурная крышка 3 , сквозь которую проходит шток клапана 5 . Он перемещается вдоль оси при помощи нарезной втулки 6 , установленной неподвижно при помощи штифта. Первый резьбовой конец штока ввинчивается в эту втулку, а второй располагается в сальнике крышки, состоящем из грундбуксы 8 , набивки и сальниковой втулки 4 . Тарелка клапана 2 соединена со штоком при помощи гайки 9 и стопорной шайбы 10 , предотвращающей ее самоотвинчивание. Посадочное место тарелки и седло клапана выполнены в виде колец 11 . Стопорный клапан открывается и закрывается поворотом маховика 7 , насаженного на квадрат штока клапана и закрепленного гайкой.
Для удаления шлама и пены на котлах имеются клапаны нижней и верхней продувки. Иногда устанавливают также и клапаны опорожнения котлов. Внутренний диаметр клапанов и труб нижней продувки согласно требованиям Регистра СССР должен быть не менее 20 и не более 40 мм. Устройство для верхней продувки (для удаления пены и шлама, плавающих на поверхности) устанавливают на котлах со свободной поверхностью испарения. Кроме этого, на паровых котлах должны быть клапаны или краны для отбора проб и клапаны для удаления воздуха, которые также ставят на пароперегревателях и экономайзерах.

На рисунке выше приведена одна из наиболее распространенных конструкций сдвоенного пружинного предохранительного клапана. В корпусе 1 клапана с помощью резьбы установлены два стальных гнезда клапанов 3 . Тарелки клапанов 4 , изготовленные из бронзы, прижимаются к седлу через шарик 2 штоком 6 , нагруженным пружиной 5 . Для регулирования натяжения пружины служит нажимная гайка 8 , опирающаяся на верхнюю тарелку пружины. Круглая гайка 9 , навинченная на верхнюю часть седла клапана, служит для регулирования момента закрытия (посадки) предохранительного клапана после его подрыва. Стопор 12 фиксирует гайку 9 от проворачивания во время работы.
После окончательного регулирования предохранительного клапана на верхнюю его часть надевается защитный колпачок 7 с ушком и прорезью для установки чеки 10 . На ушке и чеке имеются отверстия, стянутые проволокой, на концы которой инспектор Регистра СССР устанавливает пломбу. В рассматриваемой конструкции ручной подрыв осуществляется поворотом рычага 11 , упирающегося в специальный бурт защитного колпачка 7 . На котле устанавливается не менее двух предохранительных клапанов, один из которых пломбируется Регистром СССР. Предохранительные клапаны должны иметь дистанционные приводы с управлением из котельного отделения и с верхней палубы, или из других специальных помещений вне машинного отделения.
На каждом паровом котле устанавливают не менее двух, не зависимых один от другого водоуказательиых приборов. На утилизационных котлах, а также сепараторах пара и котлах с расчетной паропроизводителыюстыо не более 750 кг/ч можно установить один водоуказатель. Пробные краны или клапаны не могут заменять водоуказательные приборы.
Водоуказатели располагают со стороны переднего фронта котла и снабжают запорными устройствами со стороны парового и водяного пространств.

На рисунке выше показан водоуказательный прибор с плоским стеклом Клингера. Смотровая рамка 3 крепится к призматическому корпусу 8 при помощи шпилек и гаек. Между корпусом и рамкой устанавливается стекло Клингера 4 , уплотняемое паронитовыми прокладками. Шпильки следует обжимать осторожно и равномерно во избежание поломки стекла. Поверхность стекла, обращенная к воде,— рифленая. Она преломляет лучи таким образом, что нижняя часть стекла, заполненная водой,кажется темной, верхняя — светлой. Это значительно улучшает условия наблюдения за уровнем воды в котле. Водоуказательные приборы крепят на переднем днище котла симметрично относительно вертикальной оси при помощи фланцев 6 и 9 , штуцеров 5 и 2 , сообщающих рабочую полость водоуказательного прибора с паровым и водяным пространствами. В случае замены стекла или по другим причинам водоуказательный прибор можно отключить от котла при помощи парового 7 и водяного 10 кранов. Для продувки стекла водой или паром служит кран 1 , к которому подсоединяется трубопровод, идущий под пайолы. При продувке паром должны быть открыты краны 1 и 7 . При продувке паром и водой все три крана должны быть открыты одновременно.
Согласно требованиям Правил Регистра СССР у каждого парового котла должно быть не менее двух манометров, соединенных с паровым пространством отдельными трубами с запорными клапанами или кранами. Один из манометров устанавливают на переднем фронте котла, другой — у пульта управления главными механизмами. Исключение допускается для утилизационных котлов и котлов с расчетной производительностью менее 750 кг/ч, которые могут иметь один манометр.
На выходе из экономайзера также устанавливают манометр. Манометры на котле должны иметь соответствующую шкалу (достаточную для проведения гидравлических испытаний), на которой деление, соответствующее рабочему давлению, должно быть отмечено красной чертой.
Проверку манометров нужно производить ежегодно компетентными органами, признанными Регистром СССР. Манометры должны быть запломбированы и иметь клеймо с датой проверки.
Для определения температуры на судах применяют приборы, действие которых основано на расширении тел при нагревании, на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) при нагревании двух спаянных проволок из разных металлов и на увеличении электрического сопротивления проводника при повышении его температуры.
К первой группе относятся термометры ртутные, ртутно-га-зонаполненные и заполненные легкоиспаряющимися жидкостями. Наиболее распространенными являются ртутные термометры, которые используют для измерения температур от 30 до 750 С. Более высокие температуры измеряют при помощи термопар. Их принцип действия основан на том, что если нагревать место спайки двух проволок из разных металлов, а к другим концам — подсоединить гальванометр, то он покажет прохождение тока по цепи, ЭДС которого зависит от степени нагревания и увеличивается с увеличением температуры спайки. Термопара присоединяется к милливольтметру, имеющему соответствующую градуировку.
В термометрах сопротивления используют свойство металлических проводников изменять электрическое сопротивление в зависимости от их температуры.

Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления и подразделяются на грузовые, пружинные и импульсные.

Рычажный грузовой клапан имеет рычаг с грузом, под действием которого клапан закрывается. При нормальном давлении в котле груз прижимает клапан к седлу. При повышении давления сверх установленного клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности недопускается. Клапаны выпускаются одногрузовыми с Иу = 25, 32, 40, 80, 100 мм и двухгрузовыми с Эу = 80, 100, 125, 150, 200 мм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.

Рычажно-предохранительный клапан (контрольный), в отличие от ранее рассмотренных клапанов имеет закрытый кожух, запирающийся на замок, для предотвращения несанкционированного перемещения груза. «Подрыв» этого клапана осуществляется с помощью цепочки, прикрепленной к концу рычага.

В пружинных клапанах давление в аппаратах уравновешивается силой сжатия пружины. Эти клапаны используются на ресиверах, передвижных котлах, а в последнее время их начали использовать для установки на котлах типа Е и ДЕ. Клапаны выпускаются с Оу = 25, 40, 50, 80, 100 мм.

Импульсные клапаны устанавливаются на паровых котлах с ра- бочим давлением более 39 кгс/см (3,9 МПа).

Каждый элемент котла, внутренний объем которого ограничен запорными органами, должен быть защищен предохранительными устройствами, автоматически предотвращающими повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу.

Предохранительные клапаны устанавливают на патрубках, непосредственно присоединенных к котлу или трубопроводу без промежуточных запорных органов.

При расположении на одном патрубке нескольких предохранительных клапанов площадь поперечного сечения патрубка должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на этом патрубке.

Отбор рабочей среды через патрубок, на котором расположены предохранительные клапаны, запрещается.

Конструкция предохранительных клапанов должна предусматривать возможность проверки их действия в рабочем состоянии путем принудительного открывания клапана.

Грузы рычажных предохранительных клапанов должны быть закреплены на рычаге способом, исключающим их произвольное перемещение. Навешивать новые грузы после регулировки клапана запрещается.

Если на котле установлены два предохранительных клапана, то один из них должен быть контрольным. Контрольный клапан снабжают устройством (например, кожухом, запирающимся на замок), не позволяющим обслуживающему персоналу регулировать клапан, но не препятствующим проверке его состояния.

Предохранительные клапаны должны иметь устройства (отводные трубы) для защиты обслуживающего персонала от ожогов при срабатывании клапанов. Среду, выходящую из предохранительных клапанов, отводят за пределы помещения. Конфигурация и сечение отвода должны быть такими, чтобы за клапаном не создавалось противодавление. Отводящие трубопроводы должны быть защищены от замерзания и оборудованы устройствами для слива конденсата, причем как на отводящих трубопроводах, так и на сливных устройствах не должно быть запорных органов.

Водогрейные котлы, имеющие барабаны, а также котлы без барабанов теплопроизводительностью выше 0,4 МВт (0,35 Гкал/ч) оборудуют не менее чем двумя предохранительными клапанами с минимальным диаметром каждого 40 мм. Диаметры всех устанавливаемых клапанов должны быть одинаковыми.

Водогрейные котлы без барабанов теплопроизводительностью 0,4 МВт (0,35 Гкал/ч) и менее могут быть оборудованы одним предохранительным клапаном.

Число и диаметр предохранительных клапанов определяют расчетом.

На любых котлах (в том числе имеющих один предохранительный клапан) вместо одного предохранительного клапана допускается устанавливать обвод с обратным клапаном, пропускающим воду из котла в обход запорного устройства на выходе горячей воды. В этом случае между котлом и расширительным сосудом не должно быть другой запорной арматуры, кроме указанного обратного клапана. Допускается не устанавливать предохранительные клапаны на водогрейных котлах, работающих на газообразном и жидком топливе, оборудованных автоматическими устройствами согласно п. 5.8.2, и на водогрейных котлах с механическими топками, оборудованных автоматическими устройствами согласно п. 5.8.3. Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/кв. см), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 0 С).

Диаметр соединительного или атмосферного трубопровода расширительного сосуда должен быть не менее 50 мм. Для предотвращения замерзания воды сосуд и трубопроводы следует утеплить; расширительный сосуд нужно плотно закрывать крышкой.

В случае включения котлов в систему отопления без расширительного сосуда заменять предохранительные клапаны на котлах обводами не разрешается.

У водогрейных котлов, работающих на систему горячего водоснабжения, вместо предохранительных клапанов допускается устройство отдельной выкидной трубы, соединяющей верхнюю часть котлов с верхней частью бака для воды. На этой выкидной трубе не должно быть запорных устройств, а бак следует соединить с атмосферой. Диаметр выкидной трубы должен быть не менее 50 мм.

При наличии в котельных нескольких секционных либо трубчатых водогрейных котлов без барабанов, работающих на общий трубопровод горячей воды (если кроме запорных устройств на котлах имеются запорные устройства на общем трубопроводе), разрешается вместо предохранительных клапанов на котлах устанавливать на каждом котле обводы с обратными клапанами у запорных устройств котлов, а на общем трубопроводе горячей воды (в пределах котельной) - два предохранительных клапана между запорными устройствами на котлах и запорными устройствами на общем трубопроводе. Диаметр каждого предохранительного клапана следует принимать по расчету для одного из котлов, имеющего наибольшую теплопроизводительность, но не менее 50 мм.

Диаметры обводов и обратных клапанов должны быть приняты по расчету, но не менее:

• а) 40 мм - для котлов тешопроююдительностью до 0,28 МВт (0,24 Гкал/ч);
• б) 50 мм - для коглов тетгопроизшдигельносшо более 0,28 МВт (0,24 Гкал/ч).

Суммарная пропускная способность устанавливаемых на паровом котле предохранительных устройств должна быть не менее номинальной часовой паропроизводительности котла.

Предохранительные клапаны должны защищать котлы от превышения в них давления более чем на 10% расчетного (разрешенного).

Предохранительные клапаны должны устанавливаться:

• а) в паровых котлах с естественной циркуляцией без пароперегревателя - на верхнем барабане или сухопарнике;
• б) в водогрейных котлах - на выходных коллекторах или барабане;
• в) в отключаемых экономайзерах- не менее чем по одному предохранительному устройству на выходе и входе воды.

Проверка исправности действия предохранительных клапанов должна производиться не реже одного раза в смену на котлах с рабочим давлением до 1,4 МПа (14 кгс/кв. см) включительно и не реже одного раза в сутки на котлах с рабочим давлением свыше 1,4 МПа (14 кгс/кв. см).

На паровых котлах вместо предохранительных клапанов может устанавливаться выкидное предохранительное устройство (гидрозатвор), рассчитанное так, чтобы давление в котле не превышало избыточного рабочего давления более чем на 10%. Между котлом и выкидным предохранительным устройством и на самом устройстве установка запорных органов не допускается.

Выкидное предохранительное устройство должно иметь расширительный сосуд с трубой в верхней части для отвода пара, которая должна быть выведена в безопасное для людей место. Расширительный сосуд соединяется с нижним коллектором выкидного предохранительного устройства переливной трубой.

Для заполнения гидрозатвора водой его соединяют с водопроводной трубой, имеющей запорный вентиль и обратный клапан, и оборудуют приспособлениями для контроля за уровнем воды и спуска воды.

Выкидное предохранительное устройство должно быть защищено от замерзания в нем воды. Эксплуатация котлов с недействующим предохранительным выкидным устройством запрещается.

Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и служат для защиты оборудования от повреждений вследствие обратного потока среды. Клапаны выпускаются двух видов: подъемные и поворотные и по виду материала корпуса - чугунные, стальные и бронзовые. По способу соединения с трубопроводом- муфтовые и фланцевые.

Устройство: корпус, крышка с направляющей втулкой, седло, тарелка со штоком.

Принцип действия: под действием давления воды снизу тарелка поднимается и открывает проход. Вода направляется в (систему отопления) котел. При отсутствия давления воды снизу тарелка опускается под действием собственного веса и давления воды сверху, закрывая проход и предотвращает выход воды из котла. То есть, при движении воды в обратном направлении клапан опускается и обратное движение воды прекращается.

Обратный поворотный клапан состоит из корпуса с шарнирно закрепленным клапаном, который под давлением движущейся среды поднимается, и клапан открывается. При отключении насоса или аварийном снижении давления после клапана - клапан закрывается и обратное движение воды прекращается.

Подъемные обратные клапаны устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах, а поворотные - на горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

Обратные клапаны необходимо устанавливать на отключающем устройстве по ходу движения воды.

Обратные клапаны с муфтовым соединением изготовляются на небольшие условные проходы Оу = 15, 20, 25, 32, 40, 50, 80 мм, а с фланцевым - Оу = 20-200 мм.

Легкоплавкие пробки предназначены для предотвращения повреждений котлов ДКВР при упуске воды из барабана, имеют коническую форму с внешней резьбой и вкручиваются в нижнюю часть верхнего барабана со стороны топки.

Отверстие пробки заливается легкоплавким сплавом (90 % свинца и 10 % олова), температура плавлений которого 280-310 ° С.

При нормальном уровне воды в паровом котле легкоплавкий сплав охлаждается водой и не плавится. При упуске воды пробки не охлаждаются, а вместе с тем продолжают нагреваться продуктами сгорания топлива и легкоплавкий сплав расплавляется и через образованное отверстие пароводяная смесь под давлением с шумом выходит в топку, что служит сигналом для аварийного останова котла.

Для надежной работы пробки необходимо заменять или переза- ливать ее не реже 1 раза в 3 мес. При замене наносится клеймо с указанием даты.

Для обеспечения безопасной и бесперебойной работы котлы оборудуют соответствующей арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП). К арматуре относятся: предохранительные, питательные и обратные клапаны, вентили и задвижки, а также водоуказательные и продувочные устройства. Контрольно-измерительные приборы предназначены для наблюдения и контроля за процессом работы котла. К ним относятся: манометры, тягометры, термометры, расходомеры, газоанализаторы и другие. В зависимости от типа котла (паровой или водогрейный) на него устанавливают различную арматуру и контрольно-измерительные приборы.

Предохранительный клапан предназначен для предотвращения повышения давления в котле выше допустимого. Предохранительные клапаны бывают пружинного (рис. 5.51) и рычажного (рис. 5.52) типов.

При повышении давления в котле или трубопроводе выше допустимого тарелка клапана поднимается, освобождая седло, часть теплоносителя через выходное отверстие уходит в атмосферу, и давление падает до нормального. Шток клапана вместе с тарелкой под действием груза (рычажный) или пружины (пружинный) опускается в первоначальное положение, выходное отверстие перекрывается.

Рис. 5.50.

а - клапан вмазного типа; б - асбестовый клапан; в - клапан откидного типа; 1 - кровельная сталь; 2 - асбестовый картон; 3 - металлическая сетка; 4 - смесь шамотной глины с асбестом; 5 - металлический короб; 6 - валик; 7 - дверца; 8 - съемная рама; 9 - проволока; 10 - розетка

Рис. 5.51.

1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - пружина; 4 - рычаг ручного подрыва; 5 - шток; б - втулка направляющая; 7 - винт стопорный; ? - втулка нажимная; 9 - втулка демпферная; 10 - крышка; 11 - колпак; 12 - болт стопорный

Рис. 5.52.

а - однорычажный; б - двухрычажный

Перемещая груз по рычагу (рычажный клапан) или изменяя величину сжатия пружины (пружинный) при помощи резьбовой нажимной втулки, можно уменьшать или увеличивать давление срабатывания клапана.

Водогрейные котлы без барабанов с температурой воды до 115 °С производительностью более 405 кВт, а также котлы с барабанами независимо от их производительности должны оборудоваться двумя предохранительными клапанами, водогрейные котлы без барабанов производительностью 405 кВт и менее - одним клапаном. Для паровых котлов паропроизводительностью более 100 кг/ч один клапан (контрольный) должен пломбироваться.

Если в котельной находятся нескольких водогрейных котлов без барабанов, вместо предохранительных клапанов на котлах допускается установка двух предохранительных клапанов диаметром не менее 50 мм на трубопроводе, к которому присоединены котлы. Диаметр каждого предохранительного клапана принимают по расчету для одного из котлов наибольшей производительности и рассчитывают по формулам:

при установке котлов с естественной циркуляцией

• (5.11)
• (5.12)

10 6 пИ’

при установке котлов с принудительной циркуляцией

10 6 пИ’

где (1 - диаметр прохода клапана, см;

О - максимальная производительность котла, Вт; п - число клапанов;

Н - высота подъема клапана, см.

При установке предохранительных клапанов на общем трубопроводе горячей воды предусматривают обвод с обратным клапаном у запорного органа каждого котла.

На паровые котлы с давлением до 0,07 МПа для безопасной эксплуатации устанавливают предохранительные выкидные приспособления (гидрозатворы) или самопритирающиеся клапаны КСШ-07. Обычные рычажные или пружинные клапаны на таких котлах не ставят. Предохранительное выкидное устройство (рис. 5.53) срабатывает, когда давление пара в котле превышает рабочее более чем на 10 кПа. Устройство работает следующим образом. Через подвод I трубы 2, 3 и 6 заполняются водой до пробочного крана 7. В процессе работы котла пар вытесняет воду из трубы 2 и уровень ее понижается, а в трубах 3 и 6 повышается, и их столб воды уравновешивает давление пара. При повышении давления пара выше допустимого вода из трубы 2 вытесняется до тех пор, пока избыточный пар не выйдет в бак 4 ив атмосферу через трубу 5. Когда давление в котле понизится, вода из бака по трубе 3 вновь заполнит трубы выкидного устройства. Высота выкидного устройства Н выбирается в соответствии с рабочим давлением пара в котле: при давлении 50, 60, 70 кПа она соответственно принимается 6, 7, м. Высота заполнения И = 0,56#.

Предохранительный самопритирающийся клапан КСШ-07-810 (рис. 5.54) состоит из корпуса /, закрытого колпачком 2. Внутри клапана размещен груз-крыльчатка 3, а в трубе, которой он присоединен к паропроводу, запрессовано седло 4, на грузе-крыльчатке размещен грибок 5, закрывающий выход пара из котла. Грибок прижимается к седлу за счет массы груза-крыльчатки, которая имеет три дугообразные лопатки. При повышении установленного в котле давления пара грибок с грузом поднимается, давление пара распространяется на всю площадь груза и дно клапана, обеспечивая их подъем, затем пар уходит через отверстие в колпачке. Наличие лопаток создает крутящий момент, и груз-крыльчатка начинает вращаться. После выпуска излишнего пара грибок благодаря вращению садится в новое положение и одновременно притирается. Для проверки работоспособности клапана на нем имеются рычаг 7 и ручка 8. Для звуковой индикации срабатывания клапана на нем имеется сигнальный свисток 6.

Рис. 5.53.

Трубы от предохранительных клапанов обычно выводят за пределы котельной, и они имеют устройства для отвода воды. Площадь сечения трубы составляет не менее двойной площади сечения предохранительного клапана.

На питательном трубопроводе к паровому котлу устанавливают обратный клапан и запорное устройство (рис. 5.55).

Для контроля параметров, наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации котельной, предусматривают установку показывающих приборов: для контроля параметров, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, - сигнализирующих показывающих приборов, а для конт-

Рис. 5.54

роля параметров, учет которых необходим для анализа работы оборудования или хозяйственных расчетов, - регистрирующих или суммирующих приборов.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью менее 4 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры и давления питательной воды в общей магистрали перед котлами;
• б) давления пара и уровня воды в барабане;
• в) давления воздуха под решеткой или перед горелкой;
• г) разрежения в топке;
• д) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками.

Рис. 5.55. Запорный вентиль (1) и обратный клапан (2)

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью от 4 до 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки;
• в) температуры уходящих газов;
• д) давления пара в барабане (для котлов производительностью более 10 т/ч указанный прибор должен быть регистрирующим);
• е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки;
• л) разрежения в топке;
• н) расхода пара в общей паропроводе от котлов (самопишущий прибор);
• о) содержания кислорода в уходящих газах (переносный газоанализатор);
• п) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане устанавливают два сниженных указателя уровня, при этом один из указателей является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью более 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
• б) температуры питательной воды за экономайзером;
• в) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий):
• г) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
• д) давления пара в барабане;
• е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
• ж) давления пара у мазутных форсунок;
• з) давления питательной воды на входе в экономайзер после регулирующего органа;
• и) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
• к) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками за регулирующим органом;
• л) разрежения в топке;
• м) разрежения перед дымососом;
• н) расхода пара от котла (показывающий и регистрирующий);
• о) расхода жидкого и газообразного топлива на котел (суммирующие и регистрирующие);
• п) расхода питательной воды к котлу (показывающий и регистрирующий);
• р) содержания кислорода в уходящих газах (автоматический показывающий и регистрирующий газоанализатор);
• с) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведут наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане котла устанавливают два сниженных указателя уровня, один из которых является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара 0,17 МПа и ниже и водогрейных котлов с температурой воды 115 °С и ниже устанавливают следующие показывающие приборы для измерения:

• а) температуры воды в общем трубопроводе перед водогрейными котлами и на выходе из каждого котла (до запорной арматуры);
• б) давления пара в барабане парового котла;
• в) давления воздуха после дутьевого вентилятора:
• г) давления воздуха после регулирующего органа;
• д) разрежения в топке;
• е) разрежения за котлом;
• ж) давления газа перед горелками.

Для водогрейных котлов с температурой воды более 115 °С устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры воды на входе в котел после запорной арматуры;
• б) температуры воды на выходе из котла до запорной арматуры;
• в) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
• г) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий);
• д) давления воды на входе в котел после запорной арматуры и на выходе из котла до запорной арматуры;
• е) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
• ж) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками после регулирующего органа;
• з) разрежения в топке;
• и) разрежения перед дымососом;
• к) расхода воды через котел (показывающий и регистрирующий);
• л) расхода жидкого и газообразного топлива для котлов производительностью от 30 МВт и более (суммирующие и регистрирующие);
• м) содержания кислорода в уходящих газах (для котлов производительностью до 20 МВт - переносный газоанализатор, для котлов большей производительности - автоматические показывающие и регистрирующие газоанализаторы);
• н) температуры жидкого топлива на входе в котельную;
• о) давления в подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей (до и после грязевиков);
• п) давления воды в питательных магистралях;
• р) давления жидкого и газообразного топлива в магистралях перед котлами.

Кроме того, в котельной устанавливают регистрирующие приборы для измерения:

• а) температуры перегретого пара в общем паропроводе к потребителям;
• б) температуры воды в подающих трубопроводах систем теплоснабжения и горячего водоснабжения и в каждом обратном трубопроводе;
• в) температуры возвращаемого конденсата;
• г) давления пара в общем паропроводе к потребителю (при требовании потребителя);
• д) давления воды в каждом обратном трубопроводе системы теплоснабжения;
• е) давления и температуры газа в общем газопроводе котельной;
• ж) расхода воды в каждом падающем трубопроводе систем теплоснабжения и горячего водоснабжения (суммирующий);
• з) расхода пара к потребителю (суммирующий);
• и) расхода воды, поступающей на подпитку тепловой сети, при ее количестве 2 т/ч и более (суммирующий);
• к) расхода циркуляционной воды горячего водоснабжения (суммирующий);
• л) расхода возвращаемого конденсата (суммирующий);
• м) расхода газа в общем газопроводе котельной (суммирующий);
• н) расхода жидкого топлива в прямой и обратной магистралях (суммирующие).

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле ведут с помощью водоуказательных приборов-водоуказательных стекол (рис. 5.56). Водоуказателъное стекло представляет собой стеклянную трубку, концы которой вставлены в головки кранов, соединенных с водяным и паровым пространством барабана. При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов кроме установленных на барабане устанавливают сниженные указатели уровня (рис. 5.57). Эти указатели работают по принципу уравновешивания двух столбов воды в сообщающихся трубках с помощью специально окрашенной жидкости с плотностью, большей чем плотность воды.

Для измерения давления воды и пара на котлах устанавливают манометры. Манометр к котлу присоединяют с помощью изогнутой трубки в виде петли-сифона. В сифоне вследствие 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 отмечено максимально допустимое давление в данном котле, при превышении которого работа запрещена.

Рис. 5.56.

Для измерения температуры воды устанавливают термометры различных типов и конструкций.

Для измерения разрежения в топке и тяги за котлом устанавливают тягонапоромеры. Они, как правило, бывают жидкостными (рис. 5.58). Шкала тягонапоромера расположена вдоль наклонной трубки и с помощью винта может передвигаться для установки стрелки в нулевое положение против первоначального уровня жидкости. Заполняться прибор может подкрашенной водой или спиртом. На котле тягонапоромер устанавливают горизонтально с помощью уровня.

Для измерения расходов используют расходомеры различных видов.

Рис. 5.57.

/ - расширительный сосуд; 2 - соединительные трубки; 3, 6 - верхняя и нижняя водоуказательные колонки; 4 - конденсационный сосуд; 5 - дренажная трубка

Рис. 5.58. Жидкостный тягонапоромер ТНЖ

1 - шкала; 2 - наклонная стеклянная трубка; 3 - стеклянный сосуд; 4, 5 - штуцеры для подключения прибора; 6 - уровень; 7 - винт перемещения шкалы