Курс Трубопроводная арматура. Модуль-кейс Выбор регулирующей арматуры по критерию надежности регулирования

Игольчатый клапан состоит из корпуса, крышки, затвора и штока (шпинделя). Управление клапаном может осуществляться вручную или при помощи исполнительного механизма – привода. От рукоятки или привода крутящий момент передается к штоку, который приводит в движение затвор. В результате клапан открывается или закрывается. Рабочая среда проходит через отверстие седла – неподвижного элемента конструкции, расположенного внутри корпуса. Для обеспечения надежной герметичности клапана место соприкосновения затвора и седла уплотняется, чтобы не оставалось зазоров [9].

Рис.1.19. Игольчатый клапан

Основные достоинства игольчатых клапанов – их высокая герметичность, небольшие габариты, быстрое срабатывание, возможность применения в различных средах при широком диапазоне давлений и температур. К недостаткам можно отнести большое гидравлическое сопротивление, противодавление рабочей среды и относительно большое усилие на привод для передачи крутящего момента.

Затвор

Дисковый затвор

Дисковый поворотный затвор регулирует поток при помощи специального элемента – диска, закреплённого на валу, и поворачивающегося вокруг своей оси. Также как и шаровой кран, дисковый затвор способен осуществить перекрытие за достаточно короткое время, так как диск осуществляет такой же оборот на 90°, из-за чего этот затвор называют также четвертьоборотным [5]. Пример дискового затвора приведен на рис.1.20.

Рис.1.20. Дисковый затвор

Дисковые поворотные затворы характеризуются: легкостью веса, простотой конструкцией, и компактными размерами. Но из-за материалов, используемых при производстве, могут возникать ограничение их применение при очень высоких температурах, или крайне агрессивных средах. Наиболее часто это касается уплотнений затвора, изготовляемых из полимерных материалов.

Таким образом, с целью анализа вариантов выбора регулирующей арматуры были рассмотрены различные варианты трубопроводной арматуры, и принцип их работы.

2. Критические контуры регулирования в энергетике

Определение критичности оборудования играет одну из главных ролей в реализации многочисленных производственных и технологических процессов. К критическому оборудованию может относиться критичность оборудования для ТЭС или котла в целом, для отдельных технологических объектов управления, технологического процесса и отдельных операций. Она влияет на периодичность и глубину ТО, частоту проверки и настройки оборудования, уровень внимательности диспетчеров, ремонтного персонала и др. К сожалению, проблема критичности оборудования, его классификации и разработки путей оптимизации оборудования по критерию критичности практически не изучена. Особенно эта проблема касается определения критичности технологических процессов, контуров регулирования и наиболее важного элемента системы регулирования – регулирующих клапанов.

Критический контур регулирования – это контур, в котором небольшое изменение входных параметров приводит к недопустимо большому колебанию выходных параметров, которые не могут с достаточной степенью точности быть устранены контуром регулирования, в основном из-за недостаточной точности регулирующих органов и исполнительных механизмов.

Среди множества контуров регулирования можно выделить те, которые определяют технологию. В тоже время достаточно много участков технологии, в которых установленные на них контуры регулирования не являются определяющими для технологии или качества выпускаемой продукции.

Могут быть и другие контуры. Так, например, сгущение на участках флотации отходов представляет собой с точки зрения контуров регулирования сложную динамическую взаимосвязь нескольких качественно различных контуров. Но в результате сгущения технологически могут быть утеряны достоинства работы предшествующих технологических ступеней, например, фракционирования. Это равносильно тому, как если бы пригодную фракционированную среду слить в один бак. Для получения того же качества среды после такого сгущения придется практически заново проводить технологические операции.

Наибольшую долю в погрешность регулирования контура вносят регулирующие клапаны [1], рис.2.1.

Рис. 2.1. Погрешности преобразования различных частей контуров управления

2.1. Типовые критические контуры котельных и ТЭЦ

Особенности работы контуров котельных и ТЭЦ.

Цель работы котельных и ТЭЦ – отпуск теплового агента в виде пара или горячей воды с определенным параметрами расхода, температуры и обеспечение тепловодяного баланса. Дополнительными требованиями являются само качество воды, степень ее жесткости и насыщенность неконденсирующимися газами.

В работе ТЭЦ возникает множество возмущающих воздействий, от изменения погодных условий при работе на обогрев, до особенностей изменения работы теплопотребляющих агрегатов. Основными показателями, характеризующими технологический режим ТЭЦ, являются температура Т, напор, Н и расход Q теплового агента.

Основным оборудованием с точки зрения регулирования являются: котлы, иногда их может быть несколько, работающих параллельно. Сетевые насосы, обеспечивающие циркуляцию теплового агента рециркуляционные насосы в линии рециркуляции воды от выхода с котлов на их вход.

Регулирующий клапан линии перепуска, подающий воду с выхода сетевых насосов непосредственно в напорный трубопровод с предварительным смешиванием с горячей водой после котлов.

Регулирующий клапан линии рециркуляции.

Насос подпитки в линии подпитки, обеспечивающий стабильное давление в обратном трубопроводе путем восполнения потерь теплового агента за счет подачи деаэрированной воды.

Дополнительными контурами являются контуры химводоочистки и водоподготовки, деаэрирования, подачи реагентов, удаления стоков, золоудаления, мазута и др.

Основных задач регулирования – две. Это регулирование выходных параметров пара и воды для потребителей и регулирование собственного тепловодяного баланса котельной или ТЭЦ.

Для решения первой задачи регулируются выходные параметры – Твых, Нвых, Qвых, в обратном трубопроводе Тобр, Нобр, Qобр.

Для решения второй задачи регулирования и обеспечения тепловодяного баланса регулируют следующие параметры:

Qк – расход воды через включенные котлы, что обеспечивает допустимый диапазон расходов через них.