Контрольно-измерительные приборы, арматура, предохранительные устройства и их расчет

Технологические трубопроводы аппаратов, работающих под давлением, по назначению можно разделить на:

- главный паропровод, предназначенный для централизированного подвода пара в паровую рубашку от парогенератора;

- паро-пропускной трубопровод для перепуска отработанного пара от одного сосуда в другой, если в этом есть необходимость;

- выпускной трубопровод, используемый для выпуска пара в атмосферу;

- трубопровод уплотненный, необходимый для подвода пара или воды к уплотнительным прокладкам;

- конденсатоотводящий трубопровод для удаления конденсата.

На каждом технологическом трубопроводе для управления подачей рабочей среды (пара) в оборудование, поддержания заданных технологических режимов тепловой обработки продукции, обеспечения надежности и безопасности при эксплуатации устанавливают:

- специальную арматуру (задвижки, вентили, обратные клапаны);

- регулирующие органы (редукционные клапаны, регулирующие клапаны);

- конденсатоотводящие устройства (конденсационные горшки, конденсатоотводчики непрерывного действия, предохранительные устройства).

На главном и пароперепускном паропроводах, выпускном и конденсатоотводящем трубопроводах должны быть установлены запорные вентили и задвижки.

Во избежание гидравлических ударов все участки паропровода, которые могут быть отключены запорными органами, снабжают дренажными устройствами для удаления конденсата. На дренажных трубопроводах устанавливают не менее двух запорных органов.

Задвижки и вентили используют для полного отключения и включения паропроводов и конденсатопроводов.

В отличие от задвижек и вентилей обратные клапаны предназначены для прекращения подачи воды или пара в обратном направлении. Обратные клапаны устанавливают на паропропускных и конденсатоотводящих трубопроводах вблизи аппаратов, чтобы предотвратить поступление в открытый автоклав пара и конденсата.

Для управления арматурой трубопроводов (задвижкой, вентилем) используют приводы (рис. 2.1.). Они могут осуществлять дистанционное управление арматурой с пульта управления.

Рис. 2.1. Кинематическая схема электропривода

1,2 – кулачки; 3 – шестерня; 4 – маховик; 5 – первый микропереключатель; 6 – первый рычаг; 7 – кулачки валика; 8 – валик; 9 – второе червячное колесо; 10 – второй червяк; 11,13 – цилиндрические шестерни; 12 – приводной вал; 14 – первое червячное колесо; 15 – шлицевой вал; 16 – пружина; 17 – второй рычаг; 18 – второй микропереключатель; 19 – шайба; 20 – первый червяк; 21, 22 – полумуфты; 23 – электродвигатель.

При пуске электродвигателя вращение через полумуфты передается шлицевому валу и первому червяку, который передает вращение первому червячному колесу. После того как зазор между кулачками будет выбран, начинается вращение приводного вала, соединенного с вентилем. Одновременно через пару цилиндрических шестерен, второй червяк и второе червячное колесо вращение передается валику, на котором закреплены кулачки, которые, нажав на первый рычаг, освобождают кнопку первого микропереключателя, после чего цепь катушки пускателя размыкается. При этом электродвигатель отключается от сети.

Для ограничения крутящего момента, развиваемого электроприводом при закрывании вентиля, в конструкции электропривода предусмотрена муфта, ограничивающая крутящий момент.

Основными приборами и средствами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию котлов и автоклавов, являются манометры, указатели воды, предохранительные клапаны, регулирующая арматура и автоматические устройства безопасности. На рис.2.2. представлена схема расположения арматуры и контрольно-измерительных приборов на котлах.

а б

Рис. 2.2. Расположение арматуры и

контрольно-измерительных приборов на котлах

а – паровом; б – водяном; 1 – вентиль для спуска воды; 2 – спускной кран для продувки; 3 – водяной кран; 4 – указатель уровня воды; 5 – паровой кран; 6 – манометр; 7 – парозапорный вентиль; 8 – питательный вентиль; 9 – обратный клапан; 10 – предохранительный клапан;

11 – термометр; 12 – водоразборный вентиль.

При тепловой обработке пищевой продукции в автоклавах строго требуется соблюдать режим подъема, выдержки и снижения температуры, что определяет качество выпускаемой продукции. В связи с этим автоклавы оснащают программными регуляторами или автоматическими системами теплового регулирования, которые обеспечивают автоматизацию режима тепловой обработки.

Для исключения возможности открытия крышки при наличии давления в оборудовании, служит реле давления (рис. 2.3.). Чувствительным элементом реле является резиновая мембрана зажатая между нижней плитой и крышкой. Давление подводимое к штуцеру, изгибает мембрану. Под действием мембраны, преодолевая сопротивление пружины, поднимается шток, который действует на микропереключатель, замыкает электрическую цепь управления. Микровыключатель закрывается кожухом.

Рис. 2.3. Схема реле давления

1 – кожух; 2 – крышка; 3 – резиновая мембрана; 4 – шток;

5 – штуцер; 6 - микропереключатель.

Для предупреждения аварий и взрывов аппаратов, работающих под давлением служат автоматические предохранительные клапаны. При увеличении давления газа или пара в аппарате выше установленного предела поднимается клапан и давление снижается. Сминание паровой рубашки аппарата в результате конденсации пара предотвращается вакуумным клапаном, поднимающимся под действием разности между атмосферным давлением и давлением в паровой рубашке.

Число предохранительных клапанов, их размеры и пропускную способность определяют по расчету с условием, чтобы в автоклаве не могло возникнуть давление, превышающее рабочее более чем на 15%.

где n – число предохранительных клапанов;

d – диаметр седла клапана в свету, мм;

h – высота подъема клапана, мм (полноподъемные – h ³ 1/4 d, низко подъемные - h ³ 1/20 d )

Q – максимальная теплопроизводитель оборудования, кДж/ч;

к=135 – теплопроизводительность, коэффициент для низкоподъемных клапанов;

к = 70 – для полноподъемных;

r – максимально допустимое давление в оборудовании при полном открытии клапана, МПа;

i – теплосодержание насыщенного пара при максимально допустимом давлении в сосуде, кДж/кг;

t_вх – температура воды, входящей в сосуд, ⁰С.

Все котлы и автоклавы, рассчитанные на давление, которое меньше давления в подводящем паропроводе от парогенераторов, оснащают редуцирующим устройством, автоматически перепускающим пар из полости более высокого давления в полость более низкого давления с поддержанием постоянства давления в одной из полостей. Редукционные клапана устанавливают на горизонтальном участке трубопровода.

Для предотвращения аварий при эксплуатации паровых котлов на предприятиях действуют автоматические системы регулирования подачи воды в котлы и сигнализации предельных уровней.

Большинство сигнализаторов уровня воды с автоматическим регулированием ее подачи основано на принципе электропроводности воды. При понижении воды в котле ниже установленного предела электрическая цепь размыкается, звуковая сигнализация свидетельствует об утечке воды. Одновременно автоматически включается питательный насос. При повышении установленного уровня воды в котле питательный насос автоматически отключается.