Уравнительный сосуд для барабана котла
Разделительные сосуды предназначены для предохранения внутренних полостей измерительных приборов от воздействия агрессивных измеряемых сред, а также предотвращения поступления вязких сред в эти полости. Отделение прибора от измеряемой среды происходит посредством разделительной жидкости.
Конструктивное исполнение разделительного сосуда не сложное (рис. 8.15,а): к стальному сосуду приварены подводящий, отводящий и контрольный патрубки. В одной части (верхней или нижней) разделительного сосуда находится измеряемая жидкость (например, газ), поступающая от измеряемого пространства, в другой – иная, не смешивающаяся с измеряемым веществом жидкость, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к заполнению внутренней полости прибора.
Рис. 8.15. Внешний вид (а) и схема подсоединения (б) разделительного сосуда:
а – вид сосуда; б – схема подсоединения; 1 – металлический объем; 2 – присоединительный патрубок; 3 – трубопровод; 4 – разделительный сосуд; 5 – измерительный прибор
Применение разделительного сосуда поясняет рис. 8.15,б. Если по трубопроводу протекает мазут, попадание которого во внутренние полости прибора из-за его высокой вязкости (а при низкой температуре и застывании) не желательно, то на выходе пробоотбора через коренной клапан устанавливается разделительный сосуд. Расстояние между ними невелико. Этот сосуд с отводящим трубопроводом и измерительным прибором наполовину заполняется водой. Разогретый мазут из-за более низкой плотности заполняет верхнюю часть разделительного сосуда, а в нижней его части остается вода. Изменение давления приводит к варьированию уровня раздела мазута и воды. При значительно превосходящем объеме сосуда относительно объема внутренней полости чувствительного элемента измерительного прибора варьирование уровня разделения в сосуде мало.
В табл. 8.3 приведены основные параметры и размеры разделительных сосудов.
Таблица 8.3
Основные параметры и усредненные размеры
разделительных сосудов
Внутренний объем сосуда, см3 | Внутренний диаметр, мм | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
1100 | 140 | 530 | 280 | 210 |
470 | 90 | 490 | 230 | 160 |
90 | 35 | 440 | 175 | 100 |
По рабочему давлению сосуды производятся для измерений давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
Рис. 8.13,б иллюстрирует применение разделительного сосуда при условии, что измеряемое вещество легче разделительной жидкости. Если удельный вес измеряемой среды выше удельного веса разделительной жидкости, то разделительный сосуд и измерительный прибор устанавливаются выше пробоотбора.
В качестве разделительной жидкости могут использоваться вода, глицерин, водоглицериновые смеси, минеральные масла.
Для разделения измеряемой среды и полости чувствительного элемента применяют также устройства, используемые в качестве разделительных камер кислородсодержащих сред (см. п.2.2.3).
Уравнительные сосуды применяются для исключения влияния на результат измерения дифманометров-расхо-домеров и перепадомеров, а также дифманометров-уровнемеров столба жидкости в импульсных подводящих линиях. Причем величина такого воздействия столба может определяться как его высотой, так и плотностью находящейся в нем жидкости. Плотность жидкости в значительной степени зависит от ее температуры. Этим обусловлена необходимость прокладки обеих импульсных линий («плюсовой» и «минусовой») в одинаковых температурных условиях.
Необходимость применения уравнительных сосудов при измерении перепада давления на сужающем устройстве можно продемонстрировать рис. 8.16. Измерительный преобразователь разности давлений с мембранными коробками в качестве чувствительного элемента установлен на трубопроводе с сужающим устройством. Измеряемая среда в трубопроводе – газ. В определенный момент времени при оптимальном заполнении импульсных линий рабочей жидкостью и дифференциальном давлении, равном нулю, «минусовая» и «плюсовая» камеры имеют одну степень объемной деформации. При увеличении перепада на сужающем устройстве возрастает давление в импульсной линии «плюсового» давления, и «плюсовая» камера сжимается, вытесняя рабочую жидкость в «минусовую». При этом из-за уменьшения объема «плюсовой» камеры снижается уровень рабочей жидкости в импульсной линии «плюсового» давления на величину h. Соответственно выходной сигнал преобразователя будет, согласно выражению (3.6), пропорционально уменьшен на величину hrg. При увеличении перепада давления будут возрастать h и погрешность проводимых измерений. Этим обстоятельством обусловлена необходимость применения уравнительных сосудов.
Конструктивная особенность уравнительного сосуда состоит в значительном превышении его площади поперечного сечения над площадью поперечного сечения импульсной линии. Механизм этого явления более подробно описан в 3.2 (о чашечных манометрических приборах), где показана возможность снижения погрешности из-за варьирования гидростатическим столбом путем увеличения поперечного сечения сосуда. Таким образом, конструкция уравнительного сосуда предусматривает значительную площадь его поперечного сечения. Эти сосуды устанавливаются как основная цилиндрическая образующая вертикально.
Рис. 8.16. Схема работы измерительного преобразователя разности давлений на трубопроводе:
а – при отсутствии перепада давления; б – при воздействии дифференциального давления; 1 – трубопровод с сужающим устройством; 2 – измерительный преобразователь разности давлений; 3, 4 – «плюсовая» и «минусовая» камеры соответственно
Размеры уравнительных сосудов, а они по конструкции идентичны разделительным (рис. 8.15а), приведены в табл. 8.4.
Меньший уравнительный сосуд предназначается для работы в комплекте с сильфонными и мембранными дифманометрами, больший – для поплавковых измерителей.
При использовании современных дифманометров из-за незначительного объема их «плюсовой» и «минусовой» камер применять уравнительные сосуды нецелесообразно.
Таблица 8.4
Основные параметры и усредненные размеры
уравнительных сосудов
Внутренний диаметр сосуда, мм | Объем вытесняемой жидкости, см3 | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
90 | 250 | 320 | 210 | 160 |
140 | 610 | 360 | 260 | 210 |
По рабочему давлению уравнительные сосуды аналогичны разделительным и производятся для измерения давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
В паровых средах для обеспечения заполнения подводящих к измерителю импульсных линий жидкой фазой, поддержания этого заполнения постоянным применяются уравнительные конденсационные сосуды. их отличительной особенностью служит горизонтальное расположение образующего сосуд цилиндра (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Схема уравнительного конденсационного сосуда
Отводящий патрубок расположен снизу по оси цилиндра. Его ось для увеличения высоты рабочего пространства сосуда смещена вверх. Диаметр сосуда составляет 89 или 108 мм, длина – 200…270 мм. Рабочее давление – 4 или 10 МПа. Для более высоких давлений уравнительные конденсационные сосуды изготавливаются по документации, определяемой межведомственными нормами.
Импульсные линии, особенно в условиях измерения давления пара, не должны теплоизолироваться. Это требуется для охлаждения жидкости, контактирующей с измерительным прибором, до допустимой температуры, а также для конденсации жидкости из измеряемого пара и заполнения импульсных линий.
Источник
Харитонов Н.В. филиал Нижегородская ГРЭС –«ОАО ТГК-6»,
Федоров В.Л., ОАО «ТЕПЛОПРИБОР», г. Рязань
Журнал «Новости теплоснабжения», №1, 2010 г., https://www.ntsn.ru
«Узким местом» в вопросах технологического контроля и полной автоматизации пусковых режимов энергетических барабанных котлов (а так же подогревателях высокого и низкого давления паровых турбин) остается измерение и поддержание норме уровня котловой воды в барабане котла. Это осложнение обусловлено изменением плотности воды в процессе ее нагревания до рабочих параметров.
В настоящее время технологический контроль осуществляется путем оснащения барабанов смотровыми колонками прямого действия и датчиками-перепадомерами с электрической схемой дистанционной передачи показаний на электронные приборы (регистратор уровня, регуляторы уровня (основной и резервный) и не менее двух показывающих приборов, задействованных в схеме технологической защиты котлоагрегата), расположенных на тепловых щитах управления. Уровень в барабане энергетического котла высокого давления в подавляющем большинстве случаев измеряется гидростатическим методом (измерение перепада давления в конденсационном сосуде):
S = ∆ p,
где S – показания прибора, мм; ∆p– перепад давления в преобразователе;
∆ p= ρ·(Н– h),
где ρ – плотность воды; h – высота столба питательной воды в барабане котла; Н – высота столба питательной воды в конденсационном сосуде.
Плотность воды при изменении ее термодинамического состояния по границе линии насыщения определяется уравнением формуляции,
ее изменение представлено в таблицах М.П. Вукаловича «Теплофизических свойств воды и водяного пара).
С высокой степенью точности уровень питательной воды в барабане будет определяться по формуле
S = р (Н – h)·ά,
где ά – коэффициент относительной плотности воды, ά = ρ*/ρ;
ρ – плотность воды при нормальных условиях;
ρ* – то же в переходном состоянии.
Принципиальная схема измерения уровня представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема измерения уровня:
1 – уравнительный сосуд, соединенный с паровым пространством барабана;
2 – импульсная трубка;
3 – импульсная трубка, соединенная с водяным пространством барабана;
4 – преобразователь давления
Для уменьшения погрешностей измерения, вызванных охлаждением питательной воды в уравнительном сосуде 1, применяются теплоизолированные обогреваемые конденсационные сосуды, показанные на рис. 2.
Рис. 2. Теплоизолируемые обогреваемые конденсационные сосуды
В настоящее время специалисты цеха ТАИ проводят лабораторную калибровку характеристик датчиков-преобразователей перепада давления на рабочие параметры питательной воды
(для котла ТП‑230‑2 плотность питательной воды составляет 671кг/м3)
В переходных режимах в течении всего времени растопки (расхолодки) котла гидростатический метод измерения уровня не работает вследствие большой погрешности измерительного комплекта (более 30%). Предлагаемая система измерения уровня воды в барабане энергетического котла гидростатическим методом предусматривает создание измерительной схемы с применением многопараметрического преобразователя давления, оснащенного следующими электронными устройствами:
сенсором перепада давления;
сенсором абсолютного давления в одной из камер;
электронным блоком измерения электрических импульсов на выходе сенсоров, их преобразование в цифровой сигнал и дальнейшую коррекцию сигнала перепада давления в конденсационном сосуде в зависимости от плотности питательной воды по значению избыточного давления в барабане котла (по линии насыщения), с формированием стандартного токового сигнала 4 – 20 мА или дискретного на выходе.
За основу многопараметрического преобразователя был принят надежный и проверенный отечественный дифференциальный преобразователь давления типа САПФИР‑22МР‑ДД, серийно выпускаемый Рязанским приборостроительным заводом ОАО «ТЕПЛОПРИБОР» (рис. 3).
Рис. 3. Принципиальная схема многопараметрического преобразователеля давления:
1 – электронный преобразователь; 2 – гермоввод; 3 – прокладки; 4 – тензопреобразователь измерения перепада давления; 5 – тяга; 6 – центральный шток; 7 – плюсовая камера; 8 – мембраны; 9 – основание; 10 – фланцы; 11 – замкнутая полость, заполненная кремнийорганической жидкостью; 12 – минусовая камера; 13 – гермоввод; 14 – тензопреобразователь; 15 – тяга; 16 – мембрана
Дополнительный контур измерения избыточного давление р состоит из мембраны 16, соединенной тягой 15 с тензопреобразователем, который через герметичный ввод 13 связан с электронным преобразователем 1.
В контуре измерения перепада давления ∆р (см. рис. 1) разность давлений в плюсовой 7 и минусовой 8 камерах вызывает прогиб мембраны 9, который через тягу 10 и центральный шток передается на тензопреобразователь 11. Деформация тензопреобразователя 11 приводит к изменению его сопротивления, при этом меняется значение напряжения U∆р, которое передается в электронный преобразователь 12. Таким образом, выходной сигнал от тензопреобразователя 11 поступает на вход электронного преобразователя 12.
В контуре измерения избыточного давления р изменение давления в минусовой камере 8 вызывает прогиб мембраны 13, который посредством тяги 14 передается на второй тензопреобразователь 15. Деформация последнего приводит к изменению его сопротивления, при этом меняется значение напряжения Uр, которое передается в электронный преобразователь 12.
Электронный блок 1 состоит из блока индикатора и двух плат: клемной и платы микропроцессора. На клемной плате установлена клемная колодка для присоединения жил кабелей питания и нагрузки. На плате микропроцессора расположен микроконтроллер, который оцифровывает сигнал от измерительного блока, ступенчато в пределах класса точности датчика корректирует его, отображает на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ) и преобразует из цифрового формата в стандартный выходной токовый сигнал.
На верхней поверхности корпуса электронного блока под откидной крышкой расположены четыре колодца, в каждый из которых может быть введен манипулятор ручного управления для контроля и программирования преобразователя.
На подсвечиваемом ЖКИ можно отобразить параметры технологических измерений:
уровня;
дифференциального и абсолютного давления;
значения выходного токового сигнала;
температуры собственно электронного блока.
Воздействием магнитного манипулятора вводятся (задаются) или корректируются данные верхних пределов диапазонов измерений, перепада давлений, абсолютного давления, время демпфирования, метрологическая информации о данном датчике. Так же предусматривается корректировка значений уровня и выходного сигнала, включение функции самотестирования преобразователя.
Комбинированный преобразователь САПФИР-22МР является многопредельным (см. таблицу) и может перенастраиваться на любой тип барабанов котла (с различным избыточным давлением и расстояниями между отверстиями для импульсных отборов на сосуд постоянного уровня), также он может использоваться для измерения уровня в пароводяных теплообменниках (подогревателях высокого и низкого давления турбогенераторов).
| Измеряемый параметр | Код | Верхний предел измерений | Предел допускаемой основной погрешности ±γ, % | |||
| кПа | МПа | кгс/см² | кгс/м² | |||
| Разность давлений | 27ХХ | 1,00 | 100 | 0,25 | ||
| 1,60 | 160 | 0,25 | ||||
| 2,50 | 250 | 0,25 | ||||
| 4,00 | 400 | 0,25 | ||||
| 6,30 | 630 | 0,20; 0,25 | ||||
| 10,00 | 1000 | 0,20; 0,25 | ||||
| 37ХХ 38ХХ | 4,00 | 400 | 0,25 | |||
| 6,30 | 630 | 0,25 | ||||
| 10,00 | 1000 | 0,25 | ||||
| 16,00 | 1600 | 0,20; 0,25 | ||||
| 25,00 | 2500 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||||
| 40,00 | 4000 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||||
| 47ХХ 48ХХ | 25,00 | 0,25 | 0,25 | |||
| 40,00 | 0,40 | 0,25 | ||||
| 63,00 | 0,63 | 0,20; 0,25 | ||||
| 100,00 | 1,00 | 0,20; 0,25 | ||||
| 160,00 | 1,60 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||||
| 250,00 | 2,50 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||||
| Абсолютное (избыточное) давление | (YY21) | 1,00 | – | – | 100 | 0,25 |
| 1,60 | – | – | 160 | 0,25 | ||
| 2,50 | – | – | 250 | 0,25 | ||
| 4,00 | – | – | 400 | 0,25 | ||
| 6,30 | – | – | 630 | 0,20; 0,25 | ||
| 10,00 | – | – | 1000 | 0,20; 0,25 | ||
| YY30 (YY31) | 4,00 | – | – | 400 | 0,25 | |
| 6,30 | – | – | 630 | 0,25 | ||
| 10,00 | – | – | 1000 | 0,25 | ||
| 16,00 | – | – | 1600 | 0,20; 0,25 | ||
| 25,00 | – | – | 2500 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| 40,00 | – | – | 4000 | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| YY40 (YY41) | 25,00 | – | 0,25 | – | 0,25 | |
| 40,00 | – | 0,40 | – | 0,25 | ||
| 63,00 | – | 0,63 | – | 0,20; 0,25 | ||
| 100,00 | – | 1,00 | – | 0,20; 0,25 | ||
| 160,00 | – | 1,60 | – | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| 250,00 | – | 2,50 | – | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| YY50 (YY51) | – | 0,25 | 2,50 | – | 0,25 | |
| – | 0,40 | 4,00 | – | 0,25 | ||
| – | 0,63 | 6,30 | – | 0,25 | ||
| – | 1,00 | 10,00 | – | 0,25 | ||
| – | 1,60 | 16,00 | – | 0,25 | ||
| – | 2,50 | 25,00 | – | 0,25 | ||
| (YY61) | – | 1,60 | 16,00 | – | 0,25 | |
| – | 2,50 | 25,00 | – | 0,25 | ||
| – | 4,00 | 40,00 | – | 0,20; 0,25 | ||
| – | 6,30 | 63,00 | – | 0,20; 0,25 | ||
| – | 10,00 | 100,00 | – | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| – | 16,00 | 160,00 | – | 0,15; 0,20; 0,25 | ||
| (YY71) | – | 10,00 | 100,00 | – | 0,25 | |
| – | 16,00 | 160,00 | – | 0,25 | ||
| – | 25,00 | 250,00 | – | 0,20; 0,25 | ||
| – | 40,00 | 400,00 | – | 0,20; 0,25 | ||
В период 2006 – 2008 гг. на ОАО «ТЕПЛОПРИБОР», г. Рязань, были проведены работы по созданию и изготовлению опытно промышленных образцов многопараметрического преобразователя САПФИР-22МР. В 2008 г. данное устройство успешно прошло опытно-промышленные испытания на котлах, станционные № 6 и 8, Игумновской ТЭЦ Дзержинского филиала ТГК-6.
К положительным результатам применения схемы измерения уровня в барабане энергетического котла гидростатическим методом с использованием многопараметрического преобразователя давления САПФИР-22 МР-К нужно отнести следующее:
исключение человеческого фактора в контроле за уровнем в барабане котлоагрегата в переходных режимах (растопка);
Обеспечение точного измерения уровня в переходных режимах (растопка), т.е выполнение требований п. 4.3.13. ПТЭ;
возможность использования сигнала преобразователя для полной автоматизации растопки котла;
простота лабораторной калибровки и применения, надежность и меньшая стоимость по сравнению с другими электронными вычислителями уровня.
Для модернизации существующих систем контроля, защиты и регулирования в барабане котлов достаточно просто реализовать замену существующих перепадомеров на датчик САПФИР-22МР –К
соответствующей модификации без существенных изменений измерительной схемы.
Ряд энергетических организаций (ОАО «Инженерный центр ЕЭС» Филиал «Нижегородский Теплоэлектропроект», Департамент генеральной инспекции по эксплуатации электростанций) дали положительную оценку датчику САПФИР -22 МР-К с рекомендациями о возможности применения датчика на электростанциях.
Источник
I. Назначение сосудов СУ, СР, СК
II. Технические характеристики СУ, СР, СК
III. Чертежи габаритно-присоединительные
IV. Прайс-лист на сосуды (на обновлении, цены на пересчете, базовая цена СК, СУ-25/40МПА-Сталь 20 – от 3990руб.+ндс)
I. Назначение сосудов СУ, СР, СК
1. Сосуды уравнительные конденсационные
Заводской номер 3.5055.037
Сосуды уравнительные конденсационные предназначены для поддержания постоянства и равенства уровней конденсата в системе, передающей перепад давления от диафрагмы к дифманометру, при измерении расхода водяного пара.
Сосуды выпускаются по ТУ 25-7439.0018-90.
Габаритные и присоединительные размеры сосудов СК указаны на рис.
2. Сосуды уравнительные
Заводской номер 3.5055.038
Сосуды уравнительные предназначены для исключения влияния на результат измерений высоты столба жидкости в импульсной линии путем поддержания постоянного уровня жидкости в сосуде по отношению к измеряемому переменному уровню в резервуарах при измерении дифманометрами уровня жидкости в резервуарах, а также перепада давления или расхода жидкостей с температурой свыше 100 °С для обеспечения равенства плотностей жидкости в импульсных линиях.
Сосуды выпускаются по ТУ 25-7439.0018-90.
Габаритные и присоединительные размеры сосудов СУ указаны на рис.
3. Сосуды разделительные
Заводской номер 3.5055.039
Сосуды разделительные предназначены для защиты внутренних полостей дифманометров от непосредственного воздействия измеряемых агрессивных сред путем передачи измеряемого давления через разделительную жидкость.
Сосуды выпускаются по ТУ 25-7439.0018-90.
Основные характеристики указаны в таблице.
Габаритные и присоединительные размеры сосудов СР указаны на рис.
4. Сосуды уравнительные двухкамерные
Сосуды уравнительные двухкамерные предназначены для измерения уровня воды в барабанах паровых котлов с условным давлением 25 МПа, в комплекте с дифманометрами-уровнемерами с пределами измерений уровня, указанными в табл.
Сосуды выпускаются по ТУ 25-05.2802-81
Основные характеристики указаны в табл.
Габаритные и присоединительные размеры сосудов указаны на рис.
II. Технические характеристики сосудов уравнительных и разделительных
Условное обозначение | Условное давление, МПа | Марка стали | Обозначение материала при заказе | Обозначение при заказе | ТУ |
Сосуды уравнительные конденсационные СК-25, СК-40 | |||||
СК-25 | 25 | 20 | А | СК-25-А(Б) | 25-7439.0018-90 |
12Х18Н10Т | Б | ||||
СК-40 | 40 | 20 | А | СК-40-А(Б) | |
12Х18Н10Т | Б | ||||
Сосуды уравнительные СУ-25, СУ-40 | |||||
СУ-25 | 25 | 20 | А | СУ-25-А(Б) | 25-7439.0018-90 |
12Х18Н10Т | Б | ||||
СУ-40 | 40 | 20 | А | СУ-40-А(Б) | |
12Х18Н10Т | Б | ||||
Сосуды разделительные СР-25, СР-40 | |||||
СР-25 | 25 | 20 | А | СР-25-А (Б) | 25-7439.0018-90 |
12Х18Н10Т | Б | ||||
СР-40 | 40 | 20 | А | СР-40-А (Б) | |
12Х18Н10Т | Б | ||||
Сосуды уравнительные двухкамерные 3.5055.570 | |||||
Условное обазначение | Размеры, мм | Масса, кг | Предел измерений, мм | Марка стали | |
А ± 10 | В Max | ||||
3.5055.570 | 400 | 456 | 10,5 | ± 200 | 20 |
3.5055.570-01 | 630 | 686 | 14,6 | ± 315 | |
3.5055.570-02 | 1000 | 1056 | 20,7 | ± 500 | |
3.5055.570-03 | 1600 | 1656 | 32,5 | ± 800 | |
3.5055.570-04 | 630 | 686 | 14,6 | ± 315 | 12Х18Н10Т |
3.5055.570-05 | 2500 | 2556 | 47,5 | ± 1250 | 20 |
III. Чертежи
Канавка только у сосудов СК-40. Присоединение импульсных линий с помощью сварки по диаметру 16. Назначение резьбы – технологическое. Габаритные и присоединительные размеры сосудов уравнительных конденсационных СК.
Канавка только у сосудов СУ-40. Присоединение импульсных линий с помощью сварки по диаметру 14. Габаритные и присоединительные размеры сосудов уравнительных СУ.
Сосуд для измерения уровня в паровых котлах
Схема установки сосуда для измерения уровня в барабане парового котла
Copyright © 2008 ТеплоКИП. ГК Промприбор. КИПиА: Сосуды СУ, СР, СК-25/40-А/Б (уравнительные, разделительные, конденсационные)
Как купить, наличие, цена прайс-лист (SU, SR, SK).
Источник