Цель и виды теплотехнических испытаний
Теплотехнические испытания котла проводят с тем, чтобы установить соответствие его характеристик техническим условиям на поставку (требованиям заказчика), то есть определить пригодность испытуемого котла для энергетической установки судна. Испытания производят на полной, максимальной, минимальной и частичных нагрузках при ручном и автоматическом управлении.
При испытаниях определяют:
– спецификационные характеристики котла – расход топлива, паропроизводительность, параметры выдаваемого котлом пара, влажность насыщенного пара, коэффициент полезного действия, величину газовоздушных сопротивлений, коэффициент избытка воздуха, а также теплохимические характеристики котла (солесодержание котловой воды, перегретого пара, режим продувки и т. д.);
– надежность работы котла в целом и всех его элементов, о которой судят по температурному режиму элементов, прочности конструкции котла, плотности арматуры и обшивки, качества кирпичной кладки и изоляции, устойчивости процесса горения и поддержания уровня воды в пароводяном коллекторе и т. д.;
– маневренные характеристики котла – продолжительность разводки, подъема и сброса нагрузки, устойчивость параметров пара;
– эксплуатационные особенности котла – удобство, доступность и продолжительность разборки и сборки отдельных частей котла (горловин, лазовых затворов, внутренних частей пароводяного коллектора, коллектора ПП и др.) доступность чистки и осмотров, ремонтопригодность (удобство глушения вышедших из строя трубок, ремонта частей котла, ПП, ВЭ, ВП), эффективность сажеобдувочных устройств, удобство контроля за работой котла.
Теплотехнические испытания осуществляют в два этапа:
1) наладочные – на стенде завода-изготовителя, во время которых отрабатывают все системы управления и защиты, производят отладку процесса горения и водного режима, проверяют соответствие полученных характеристик проектным, готовят котел к сдаточным испытаниям;
2) гарантийно-сдаточные – в условиях, когда всесторонне учитывают особенности работы судовой энергетической установки (СЭУ), для которой предназначен испытуемый котел; эти испытания выполняют при номинальной и максимальной нагрузках, а также на долевых режимах, соответствующих 25-, 50-, 75-и 100%-ной нагрузкам по расходу топлива. Теплотехнические испытания утилизационных котлов проводят во время испытаний СЭУ.
Наладочным испытаниям предшествуют детальные осмотры котла и обслуживающих его систем, а также паровая проба. Ее цель – проверка плотности и прочности котла и отдельных его частей, а также деформации элементов котла при постепенном прогревании. По результатам паровой пробы настраивают предохранительные клапаны.
До начала сдаточных испытаний котел должен проработать без чистки не менее 50 ч. На основе результатов сдаточных испытаний окончательно устанавливают все характеристики котла и корректируют документацию; технические условия на поставку, технический формуляр, описание и инструкции по эксплуатации.
Схема стендовой установки для проведения теплотехнических и теплохимических испытаний показана на рис. 8.1.
Пар из пароводяного коллектора котла 1 поступает через дроссельно-увлажнительное устройство 2 в конденсатор 6, откуда конденсатный насос 7 направляет конденсат в мерные баки 9. Обычно один бак наполняют, а из другого насосом 10 осуществляется питание котла. Стрелкой 5 отмечена подпитка котла добавочной водой. Для возможности изменения химического состава котловой воды имеются мерные баки 5, которые заполнены растворами различных химических реагентов. Подача реагентов может осуществляться и непосредственно в котел специальными дозаторами-вытеснителями.
Для обеспечения котла топливом и замера его расхода имеются мерные топливные баки 13, один из которых заполнен топливом, а из другого топливо подается через фильтры 15 насосом 14 к форсунке. При работе котла на мазутах и моторных топливах используется топливоподогреватель и система рециркуляции для предварительного подогрева топлива до температуры 65–75°С. Воздух в котел поступает от вентилятора 18.
На главном паропроводе установлено пароотборное устройство, из которого проба пара направляется в конденсатор 3. Полученный конденсат поступает непосредственно в солемер, либо в колбу 4 и далее – в лабораторию для химического анализа. Результаты анализа позволяет определить влажность пара. Отбор проб котловой воды осуществляется через холодильник 17, из которого охлажденная вода сливается в сосуд 16 для дальнейшего химического анализа. Состав продуктов сгорания определяют с помощью газоанализатора. Эти данные используют для расчета коэффициента избытка воздуха. Вода, удаленная из котла при верхнем и нижнем продувании, через холодильник 12 поступает в мерную емкость 11. Параметры пара, питательной воды, воздуха, продуктов
Условные обозначения приборов
<жиннь/й монометр для замера (г) давлений пара р} топлива р?л
TJ~ образный нанометр Зля замера ^2 статических давлений ВВоздуш-ном коробе Ъ.в,ВтопкеЪ.Г)Вдымна-
®иеЬ,А Термометры (термопары) для is мера температур воздуха trBj7ion/lu-ва t7fi,уходящих газов й^х.
Рис. 8.1. Принципиальная схема стенда для проведения теплотехнических и теплохимических испытаний котлов
сгорания измеряют с помощью приборов, часть которых имеют устройства для автоматической записи показаний. Для того чтобы определить теплотехнические и эксплуатационные характеристики котла в широком диапазоне нагрузок, проводят его балансовые испытания при стационарном режиме работы.
Паропроизводительность котла определяют по расходу питательной воды при неизменном уровне воды в пароводяном коллекторе и плотно закрытых клапанах верхнего и нижнего продувания, в этих условиях .
Расходы питательной воды и топлива измеряют с помощью заранее тарированных мерных баков. Для этого необходимо замерить изменение уровня воды (топлива) в баке за время .
Тогда расход питательной воды (топлива) можно рассчитать по формуле
, |
где | – | тарировочный коэффициент, численно равный объему, соответствующему единице шкалы указателя уровня; | |
– | плотность воды (топлива). |
Расход пара определяют также с помощью расходомерных диафрагм, установленных на главном паропроводе. Температуру воды, топлива, воздуха измеряют техническими ртутными термометрами, а температуру уходящих газов – термопарами; давление пара, питательной воды и топлива – пружинными манометрами, а давление в газовоздушном тракте – U-образными водяными манометрами. Показания всех приборов стенда фиксируют по общему сигналу через 10–15 мин. Продолжительность выхода на стационарный режим – 2 ч. Режим считают стационарным (установившимся), если показания приборов, измеряющих основные параметры, не выходят за пределы допускаемых отклонений от среднего значения. При измерениях допускаются отклонения: давление пара ±0,02 МПа, давления газов и воздуха ±20 Па; температура питательной воды и уходящих газов ±5°С. Средние значения показаний приборов во времени находят как среднеарифметические за время испытаний. В расчет не принимают значения, отличающиеся от среднего, более допустимого. Если число таких показаний превышает 17% общего числа произведенных замеров, то опыт повторяют.
К. п. д. котла определяют по формулам (3.13) и (3.14), тепловые потери с уходящими газами и от химического недожога формулам (3.3), (3.24), (3.26) и (3.27), а потери в окружающую среду , рассчитывают по уравнению теплового баланса
Для расчета коэффициента избытка воздуха а используют данные газового анализа и расчетные зависимости (2.35)–(2.41). По результатам испытаний строят графики (Рис. 8.2), представляющие собой зависимости от расхода топлива В. Такой полный объем испытаний предназначен для вновь разработанных котлов. Для серийных образцов объем испытаний может быть сокращен, что предусматривается специальными программами.
Высокоэкономичная и безопасная эксплуатация котла на судне может быть обеспечена при условии выполнения всех требований Регистра СССР, который осуществляет надзор за их реализацией. Этот надзор начинается с рассмотрения технической документации, чертежей, расчетов, технологических карт и т. д. Надзору подлежат все главные, вспомогательные и утилизационные котлы, их перегреватели, экономайзеры с рабочим давлением 0,07 МПа и более.
Представители Регистра СССР подвергают котлы освидетельствованию, которые могут совпадать по времени с освидетельствованием судна в целом или проводиться самостоятельно. Они бывают первоначальные, очередные и ежегодные.
Первоначальное освидетельствование проводят для того, чтобы установить возможность присвоения класса судну (при этом учитывают техническое состояние и год постройки судна, механизмов, в том числе и котлов), очередное,– чтобы возобновить класс судну и проверить соответствие технического состояния механического оборудования и котлов требованиям Регистра СССР; ежегодное освидетельствование необходимо для контроля работы механизмов и котлов. После ремонта или аварии судно проходит внеочередное освидетельствование. Во время освидетельствований представитель Регистра может производить внутренние и наружные осмотры, гидравлические испытания котлов, регулировку и проверку на срабатывание предохранительных клапанов; осмотр средств подготовки и подачи питательной воды, топлива и воздуха, арматуры, контрольно-измерительных приборов, систем автоматики; проверку срабатывания защиты и т. д.
Пробные давления гидравлических испытаний составляют обычно , но не меньше, чем МПа ( рабочее давление). Для пароперегревателей и их элементов если они работают при температуре , равной 350°С и выше.
0,1 0,2 0,3 В,кг/с
Рис. 8.2. Характеристики котла
рар =
= 1,5/?
Паровой котел и его элементы (ПП, ВЭ и ПО) выдерживают при пробном давлении в течение 10 мин, затем давление снижают до рабочего и продолжают осмотр котла и его арматуры. Гидравлические испытания считаются успешными, если пробное давление в течение 10 мин не снижалось, а при осмотре не обнаружены течи, видимые изменения формы и остаточные деформации деталей котла.
Регулировка предохранительных клапанов должна быть выполнена на следующие давления открытия: для МПа; для МПа. Максимальное давление при действии предохранительного клапана .
При освидетельствовании производят наружные осмотры котлов вместе с трубопроводами, арматурой, механизмами и системами при рабочем давлении пара.
Результаты освидетельствования заносят в регистровую книгу парового котла и главного паропровода, которая выдается инспектором Регистра СССР при первоначальном освидетельствовании каждого котла.
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 2569;