RU2119117C1 - Steam boiler emergency governor - Google Patents
Steam boiler emergency governor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2119117C1 RU2119117C1 RU95105465/06A RU95105465A RU2119117C1 RU 2119117 C1 RU2119117 C1 RU 2119117C1 RU 95105465/06 A RU95105465/06 A RU 95105465/06A RU 95105465 A RU95105465 A RU 95105465A RU 2119117 C1 RU2119117 C1 RU 2119117C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- boiler
- level
- cavity
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а конкретно к котлостроению, и предназначено для защиты парового котла от аварии при отключении питания котловой водой. The invention relates to a power system, and specifically to boiler building, and is intended to protect a steam boiler from an accident when the boiler is powered off.
По данным Инспекции морского флота Регистра России из общего количества аварий судовых котлов более 70% приходится на аварии, связанные с пережогом котельных труб по причине упуска котловой воды. Несмотря на то, что котлы оборудованы системами автоматической защиты, реагирующими на снижение уровня воды ниже допустимого, последние не являются достаточно эффективными и надежными средствами, исключающими аварии. По этой причине только по Дальневосточному региону России в течение года происходит несколько аварий судовых котлов из-за упуска воды. В связи с изложенным разработка эффективных и надежных технических средств, автоматически предотвращающих аварии котлов при упуске котловой воды, является назревшей общественной необходимостью. According to the Inspectorate of the Navy of the Register of Russia, of the total number of accidents of ship's boilers, more than 70% are accidents associated with burnout of boiler pipes due to loss of boiler water. Despite the fact that the boilers are equipped with automatic protection systems that respond to lower water levels than permissible, the latter are not sufficiently effective and reliable means to eliminate accidents. For this reason, only in the Far Eastern region of Russia during the year there are several accidents of ship boilers due to leakage of water. In connection with the above, the development of effective and reliable technical means that automatically prevent boiler accidents when boiler water is lost is an urgent social need.
Известны автоматические системы защиты котлов по нижнему уровню воды (Д. Х. Милтон, Р.М.Лич. Судовые паровые котлы. М., "Транспорт, 1985, с. 187-188, 207-08), содержащие датчик, установленный в камере во внутренней полости котла либо в наружном устройстве, соединенном с паровой и водяной полостями коллектора, и игольчатый клапан, сообщенный со свистком и механизмом отключения подачи топлива к форсункам котла. Датчик выполнен в виде поплавка. При снижении уровня воды до опасного предела игольчатый клапан под действием поплавка открывается, обеспечивая поступление пара для подачи звукового сигнала и привода исполнительного механизма отключения топлива. Known automatic boiler protection systems for lower water levels (D.H. Milton, R.M.Lich. Ship steam boilers. M., "Transport, 1985, p. 187-188, 207-08) containing a sensor installed in a chamber in the internal cavity of the boiler or in an external device connected to the steam and water cavities of the collector, and a needle valve in communication with the whistle and the fuel shut-off mechanism to the nozzles of the boiler.The sensor is made in the form of a float.When the water level drops to a dangerous limit, the needle valve under action of the float opens, providing steam damping for sounding and actuating the fuel shut off actuator.
Известно выполнение таких поплавков с магнитоуправляемыми контактами, а исполнительных механизмов отключения топлива - с электрическим приводом (см. там же). Поплавок в этом случае соединен с постоянным магнитом, который расположен напротив такого же магнита в корпусе устройства (реле). При работе одноименные полюса этих магнитов отталкиваются один от другого через стенку корпуса реле, переключая контакты в процессе отслеживания поплавком уровня воды. It is known to carry out such floats with magnetically controlled contacts, and actuators for shutting off fuel - with an electric drive (see ibid.). The float in this case is connected to a permanent magnet, which is located opposite the same magnet in the device case (relay). During operation, the same poles of these magnets repel one from the other through the wall of the relay housing, switching contacts during the float tracking of the water level.
Известны реле и с вертикальным расположением оси поплавка (см. там же). Relays with a vertical arrangement of the axis of the float are also known (see ibid.).
Известные автоматические системы защиты котлов (по предельному нижнему уровню воды в барабане) данного поплавкового типа обеспечивают при снижении уровня до предельного значения две основные функции, не более: подачу сигнала на пост управления и прекращение подачи топлива в котел. The well-known automatic boiler protection systems (according to the lowest water level in the drum) of this float type provide, when the level is reduced to the limit value, two main functions, no more: signaling to the control station and stopping the fuel supply to the boiler.
Недостатками их являются низкая эффективность предотвращения пережога котла и недостаточная надежность, увеличивающая, в свою очередь, вероятность вывода котла из строя. Their disadvantages are the low efficiency of preventing burnout of the boiler and lack of reliability, which, in turn, increases the likelihood of the boiler failing.
Проверка технического состояния и уход за известной системой сопряжены обычно с выводом котла из действия, что не всегда возможно, выдержкой времени на остывание конструкции, вскрытием либо самого барабана, либо наружного устройства, чисткой и уходом за элементами системы, на что требуется немалое количество времени. Checking the technical condition and maintenance of a known system is usually associated with the decommissioning of the boiler, which is not always possible, by holding the time to cool the structure, opening either the drum itself or the external device, cleaning and caring for the elements of the system, which takes a considerable amount of time.
Проверка взаимодействия и точности функционирования элементов известной системы защиты котла в процессе его работы не обеспечивает ухода за элементами и опасна, т.к. требует снижения уровня воды до проверяемого значения - предельно допустимого, когда возможно нарушение циркуляции и недопустимый перегрев элементов поверхностей нагрева. Checking the interaction and accuracy of the elements of the known boiler protection system during its operation does not provide care for the elements and is dangerous, because requires lowering the water level to a test value - the maximum permissible when there may be a violation of circulation and unacceptable overheating of the elements of the heating surfaces.
В связи с этим проверка технического состояния известных автоматических систем защиты котлов, как судовых, так и стационарных, находящихся практически всегда в рабочем состоянии, выполняется, как правило, через большие промежутки времени, что не обеспечивает систематический качественный контроль за их состоянием и способствует накоплению массы отклонений и неисправностей, воздействующих друг на друга в работе (заклинивание поплавков при загрязнении камеры, обрывы связей поплавков, скопление и попадание влаги в электрические цепи, обрывы электроцепей и пр.). Все это снижает надежность срабатывания автоматических систем защиты котлов в чрезвычайной ситуации и увеличивает вероятность выхода котлов из строя. In this regard, checking the technical condition of known automatic boiler protection systems, both ship and stationary, which are almost always in working condition, is carried out, as a rule, at large intervals, which does not provide a systematic quality control of their condition and contributes to the accumulation of mass deviations and malfunctions affecting each other in operation (jamming of floats when the camera is dirty, breaks in the connections of floats, accumulation and ingress of moisture into electrical circuits, arr You circuits, etc.). All this reduces the reliability of operation of automatic boiler protection systems in an emergency and increases the likelihood of boiler failure.
Известен автомат безопасности котла паротурбинной установки, выбранный по достигаемому техническому эффекту за прототип, содержащий конденсационные сосуды, датчики перепада давлений, реле давления и сигнализации, реле защиты по предельному нижнему уровню, механизм управления топливным быстрозапорным клапаном, регулятор уровня воды в котле, водоуказатели и табло "Низкий уровень" (Д.Х. Милтон, Р.М.Лич. Судовые паровые котлы. М. "Транспорт", 1985, с 207-208). A well-known automatic safety boiler of a steam turbine installation is selected for the achieved technical effect for the prototype, which contains condensation vessels, differential pressure sensors, pressure switches and alarms, a safety relay for the lower limit level, a fuel quick-release valve control mechanism, a boiler water level regulator, water indicators and a display "Low level" (D.H. Milton, R.M.Lich. Ship steam boilers. M. "Transport", 1985, from 207-208).
Каждый из датчиков, входы которых соединены соответственно с нижней частью коллектора котла и нижними частями конденсационных сосудов, измеряет разность давлений, создаваемых столбами воды, высота одного конденсационного сосуда постоянна, а высота другого изменяется в зависимости от уровня воды в коллекторе котла. Сигналы с выходов этих датчиков поступают в систему регулирования уровня воды в котле на одноименный регулятор, в систему сигнализации по уровню воды на реле давления и сигнализации и далее на табло "Низкий уровень воды", а также в систему дистанционного водоуказателя на одноименный указатель. Известное техническое решение обладает большей надежностью, нежели предыдущие, однако обеспечить полную безопасность работы котла оно не может. Each of the sensors, the inputs of which are connected respectively to the lower part of the boiler manifold and the lower parts of the condensation vessels, measures the pressure difference created by the water columns, the height of one condensation vessel is constant, and the height of the other varies depending on the water level in the boiler manifold. The signals from the outputs of these sensors enter the water level control system in the boiler to the controller of the same name, to the water level alarm system to the pressure and alarm switches, and then to the “Low water level” display, as well as to the remote water indicator to the indicator of the same name. The well-known technical solution has greater reliability than the previous ones, but it cannot ensure complete safety of the boiler.
Как известно, при срабатывании системы защиты горение топлива в котле прекращается, содержание пара в пароводяной смеси и уровень воды в котле снижаются до опасного предела, а т.к. процесс теплообмена в топке из-за наличия раскаленных поверхностей кирпичной кладки не прекращается и не прекращается подача пара потребителям, то уровень воды в котле продолжает снижаться, и он может выйти за пределы допустимого, что сопряжено с возможностью выхода котла из строя. В таком случае правила эксплуатации требуют вывода котла из действия с последующей проверкой его герметичности, на что требуется достаточное количество времени и что, однако, не гарантирует еще его исправность. As you know, when the protection system is activated, the combustion of fuel in the boiler stops, the steam content in the steam-water mixture and the water level in the boiler decrease to a dangerous limit, and since the heat transfer process in the furnace due to the presence of hot masonry surfaces does not stop and the steam supply to consumers does not stop, the water level in the boiler continues to decrease, and it may go beyond the permissible limit, which is associated with the possibility of the boiler breaking down. In this case, the operating rules require the boiler to be taken out of action and then checked for leaks, which requires a sufficient amount of time and that, however, does not guarantee its serviceability.
В силу этого известное техническое решение, как и другие изложенные менее совершенные технические решения - автоматические системы защиты котлов, является: во-первых, недостаточно надежным функционально, а во-вторых, по существу пассивным регистратором опасного снижения уровня воды в котле, неспособным обеспечить автоматический экстренный вывод котла из критически опасного состояния, обуславливающего его тяжелые аварии (пережог). Указанный вывод котла обеспечивается обслуживающим персоналом после срабатывания системы зашиты и сигнализации в течение определенного промежутка времени, что отнюдь не гарантирует его исправность. При отказе же в работе котла системы питания и неудовлетворительном техническом состоянии системы защиты котел подвергается разрушению с последующим заводским ремонтом или заменой. Because of this, the well-known technical solution, like the other less sophisticated technical solutions, automatic boiler protection systems, is: firstly, it is not sufficiently reliable functionally, and secondly, it is essentially a passive recorder of dangerous reduction of the water level in the boiler, unable to provide automatic emergency withdrawal of the boiler from a critically dangerous condition, causing its severe accidents (burnout). The indicated output of the boiler is provided by maintenance personnel after the system of protection and alarm is triggered for a certain period of time, which does not guarantee its serviceability. If the boiler of the power supply system fails and the technical condition of the protection system is unsatisfactory, the boiler is destroyed with subsequent factory repair or replacement.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и эффективности автоматических средств защиты паровых котлов - автоматов безопасности - при упуске воды, обеспечивающее полную безопасность работы котла. The task to which the claimed invention is directed is to eliminate these drawbacks, namely, increasing the reliability and efficiency of automatic means of protecting steam boilers - automatic safety devices - in case of water leakage, ensuring complete safety of the boiler.
Указанная техническая задача достигается тем, что в известном автомате безопасности котла, содержащем замкнутый сосуд, устройство сигнализации по нижнему предельному уровню воды в пароводяном барабане котла и механизм отключения подачи топлива к форсункам котла, в отличие от него в заявляемом дополнительно содержится расположенный под сосудом набор полых, коаксиально размещенных горизонтальных цилиндров, состоящий из наружного, внутреннего и промежуточного цилиндров, образующих соответственно наружную, внутреннюю и промежуточную обособленные полости и жестко закрепленных по периметру каждой из своих оконечностей к вертикальной стенке с одной из сторон набора и аналогично по периметрам оконечностей наружного и промежуточного цилиндров набора к другой вертикальной стенке с противоположной стороны набора. Вторая вертикальная стенка имеет отверстие с диаметром, несколько превышающим наружный диаметр внутреннего цилиндра, и центром, расположенным на уровне оси коаксиальных цилиндров. На наружную поверхность второй вертикальной стенки коаксиально ее отверстию предложено установить корпус разобщительного клапана, надклапанная полость которого имеет сообщение с промежуточной полостью набора цилиндров через упомянутое отверстие стенки, а шток самого клапана сопряжен с оконечностью внутреннего цилиндра. Стенка внутреннего цилиндра на оконечности со стороны разобщительного клапана имеет ряд отверстий, а промежуточный цилиндр снабжен компенсатором линейного расширения. Наружная полость набора цилиндров с одной из сторон посредством приемного трубопровода сообщена с замкнутым сосудом на уровне его нижней кромки, а с другой - сливным трубопроводом с пароводяным барабаном на уровне его нижней кромки, а каждая из остальных полостей набора - и внутренняя, и промежуточная - посредством переливного трубопровода - соответственно либо с пароводяным барабаном на уровне, несколько превышающем срез его опускных труб, либо с замкнутым сосудом на уровне его верхней кромки. При этом полость под клапаном содержит связанную с ним пружину и сообщена посредством подающих трубопроводов с сигнальным устройством и механизмом отключения подачи топлива к форсункам котла, замкнутый сосуд и набор цилиндров расположены над пароводяным барабаном, а сам замкнутый сосуд в верхней части снабжен клапаном для выпуска воздуха. Причем надклапанную полость разобщительного клапана предложено выполнить в виде полости, снабженной трубопроводом с запорным клапаном, имеющим сообщение с пароводяным барабаном в его верхней части. The specified technical problem is achieved by the fact that in the well-known safety device of the boiler, containing a closed vessel, an alarm device for the lower limit water level in the steam and water drum of the boiler and a shutdown mechanism for supplying fuel to the nozzles of the boiler, in contrast to it, the inventive device additionally contains a set of hollow coaxially placed horizontal cylinders, consisting of the outer, inner and intermediate cylinders, forming respectively the outer, inner and intermediate o hollow cavities and rigidly fixed along the perimeter of each of its extremities to a vertical wall from one of the sides of the set and similarly along the perimeters of the ends of the outer and intermediate cylinders of the set to another vertical wall from the opposite side of the set. The second vertical wall has a hole with a diameter slightly larger than the outer diameter of the inner cylinder, and a center located at the level of the axis of the coaxial cylinders. It is proposed to install an uncoupling valve body on the outer surface of the second vertical wall coaxially with its opening, the supravalve cavity of which has a communication with the intermediate cavity of the cylinder set through the said wall opening, and the valve stem is connected to the tip of the inner cylinder. The wall of the inner cylinder at the end on the side of the isolation valve has a number of holes, and the intermediate cylinder is equipped with a linear expansion compensator. The outer cavity of the set of cylinders on one side through the receiving pipe is in communication with a closed vessel at the level of its lower edge, and on the other hand, a drain pipe with a steam-water drum at the level of its lower edge, and each of the other cavities of the set is internal and intermediate by overflow pipeline - respectively, either with a steam-water drum at a level slightly higher than the slice of its lowering pipes, or with a closed vessel at the level of its upper edge. At the same time, the cavity under the valve contains a spring connected with it and is communicated by means of supply pipelines with a signal device and a mechanism for shutting off the fuel supply to the boiler nozzles, a closed vessel and a set of cylinders are located above the steam-water drum, and the closed vessel in the upper part is equipped with a valve for releasing air. Moreover, the supravalvated cavity of the uncoupling valve is proposed to be made in the form of a cavity equipped with a pipeline with a shut-off valve in communication with the steam-water drum in its upper part.
Заявленная совокупность признаков позволяет достигнуть предложенному автомату безопасности котла высокой надежности и эффективности защиты, обеспечивающих полную безопасность работы котла. The claimed combination of features allows the proposed automatic safety boiler to achieve high reliability and protection efficiency, ensuring complete safety of the boiler.
Наличие сообщения пароводяного барабана котла на уровне, превышающем несколько срез его опускных труб, т.е. на нижнем аварийном уровне воды, с одной из полостей набора цилиндров - внутренней либо промежуточной - позволяет в общей совокупности обеспечить поступление в нее в критический момент, т.е. при падении уровня воды до предельного, пара. Жесткое крепление по периметру каждой из оконечностей коаксиальных цилиндров набора к вертикальной стенке с одной из сторон и аналогичное по периметрам оконечностей только наружного и промежуточного цилиндров набора к другой вертикальной стенке с противоположной стороны набора позволяет в общей совокупности обеспечить возможность свободного теплового линейного расширения внутреннего цилиндра и его оконечности от воздействия на них температуры поступившего в этот критический момент во внутреннюю либо промежуточную полости пара. Наличие отверстия во второй вертикальной стенке с центром, расположенным на уровне оси коаксиальных цилиндров, и диаметром, превышающим несколько наружный диаметр внутреннего цилиндра, наряду с подпружиненным разобщительным клапаном, шток которого сопряжен с оконечностью внутреннего цилиндра, обеспечивает в совокупности возможность механического перемещения - открытия клапана в данный момент. Сообщение полости под клапаном с сигнальным устройством и механизмом отключения подачи топлива к форсункам котла, наличие ряда отверстий на оконечности внутреннего цилиндра (т.е. сообщающих его внутреннюю полость с промежуточной полостью набора), сообщение промежуточной полости, благодаря тому, что диаметр отверстия второй стенки превышает диаметр внутреннего цилиндра, с надклапанной полостью разобщительного клапана, в совокупности обеспечивают подачу пара в данный момент и звуковую сигнализацию с прекращением подачи топлива. The presence of the message of the steam-water drum of the boiler at a level exceeding a few cut of its lowering pipes, i.e. at the lower emergency water level, with one of the cavities of the set of cylinders - internal or intermediate - it allows in the aggregate to ensure entry into it at a critical moment, i.e. when the water level drops to the limit, steam. Rigid fastening along the perimeter of each of the ends of the coaxial set cylinders to a vertical wall on one side and similar along the perimeters of the ends of only the outer and intermediate set cylinders to the other vertical wall from the opposite side of the set makes it possible in the aggregate to allow free linear thermal expansion of the inner cylinder and its extremities from exposure to the temperature of the steam entering at this critical moment in the internal or intermediate cavity. The presence of a hole in the second vertical wall with a center located at the level of the axis of the coaxial cylinders and a diameter larger than a few outer diameters of the inner cylinder, along with a spring-loaded disconnect valve, the stem of which is coupled to the tip of the inner cylinder, provides the possibility of mechanical movement - opening the valve this moment. The communication of the cavity under the valve with the signaling device and the mechanism for shutting off the fuel supply to the nozzles of the boiler, the presence of a number of holes at the tip of the inner cylinder (i.e., communicating its internal cavity with the intermediate cavity of the set), the message of the intermediate cavity, due to the hole diameter of the second wall exceeds the diameter of the inner cylinder, with a supravalve cavity of the isolation valve, in the aggregate, they provide steam at the moment and an audible alarm with the fuel supply being cut off.
Снабжение промежуточного цилиндра компенсатором линейного расширения позволяет избежать в этот момент его линейного температурного удлинения по оконечностям, т.к. обе его оконечности по периметрам имеют жесткое закрепление к своим вертикальным стенкам, а сама промежуточная полость в данный момент находится в зоне относительно высоких температур. The supply of the intermediate cylinder with a linear expansion compensator allows avoiding at this moment its linear temperature extension along the extremities, since both its ends along the perimeters are rigidly fixed to their vertical walls, and the intermediate cavity itself is currently in the zone of relatively high temperatures.
Наличие замкнутого сосуда, предназначенного для хранения запаса подпиточной воды, и расположенного под ним набора коаксиальных цилиндров в совокупности с приемный трубопроводом, соединяющим нижнюю часть сосуда с наружной полостью набора с одной из его сторон, сливным трубопроводом, соединяющим эту полость набора с противоположной стороны с нижней частью пароводяного барабана, переливными трубопроводами, соединяющими внутреннюю и промежуточную полости набора либо с пароводяным барабаном котла на уровне, превышающем несколько срез его опускных труб, либо с замкнутым сосудом на уровне его верхней кромки, а также в совокупности с наличием уровня и сосуда, и набора коаксиальных цилиндров выше уровня пароводяного барабана позволяет создавать и хранить во всех этих элементах запас подпиточной котловой воды и подавать ее в нужный момент на пароводяной барабан. При понижении уровня котловой воды в пароводяном водяном барабане ниже предельного допустимого, т.е. выше уровня среза его опускных труб, вне связи с техническим состоянием системы защиты котла по нижнему аварийному уровню, характерной для известных технических решений, переливной трубопровод в пароводяном барабане сообщается с паровым пространством барабана, и пар, в силу закона гидростатики перечисленных, сообщающихся сосудов, поступая в данный переливной трубопровод и внутреннюю либо промежуточную полости набора, обуславливает одновременно слив статического столба воды переливных трубопроводов в пароводяной барабан и слив в него воды из замкнутого сосуда по приемному трубопроводу набора цилиндров, наружной полости набора цилиндров и сливной трубопровод. Это обеспечивает подпитку пароводяного барабана котловой водой в необходимом количестве воды, причем хранимого в автомате безопасности постоянно в течение всей эксплуатации, и предохраняет таким образом котел от упуска воды при его работе в течение того промежутка времени, пока производится слив воды из замкнутого сосуда. Наличие в верхней части замкнутого сосуда клапана для выпуска воздуха обеспечивает возможность полного заполнения сосуда питательной водой из пароводяного барабана в период подготовки устройства к работе при подготовке котла к работе из сухого хранения и позволяет в совокупности с набором, трубопроводами и пароводяным барабаном обеспечить работоспособность системы в целом. Таким образом достигается повышение надежности и эффективности автоматических технических средств защиты паровых котлов при упуске воды, обеспечивающее полную безопасность работы котла. The presence of a closed vessel designed to store a supply of make-up water and a set of coaxial cylinders located beneath it in combination with a receiving pipe connecting the lower part of the vessel with the external cavity of the set on one of its sides, a drain pipe connecting this set cavity on the opposite side with the lower part of the steam-water drum, overflow pipelines connecting the internal and intermediate cavities of the set or with the steam-water drum of the boiler at a level exceeding a few cut about lowering pipes, or with a closed vessel at the level of its upper edge, as well as in conjunction with the presence of a level and vessel, and a set of coaxial cylinders above the level of a steam-water drum allows you to create and store in all these elements a stock of make-up boiler water and supply it at the right time on a steam-water drum. When lowering the boiler water level in the steam-water water drum below the maximum permissible, i.e. above the cut-off level of its downpipes, regardless of the technical state of the boiler protection system at the lower emergency level, characteristic of known technical solutions, the overflow pipe in the steam-water drum communicates with the steam space of the drum, and steam, by virtue of the hydrostatic law of the listed communicating vessels, into this overflow pipe and the internal or intermediate cavity of the set, simultaneously causes the discharge of the static column of water of the overflow pipelines into the steam-water drum and the discharge into water from the closed vessel set at a receiving conduit cylinders, the outer set of cylinder cavity and the drain conduit. This ensures that the steam-water drum is replenished with boiler water in the required amount of water, which is stored continuously in the safety machine during the entire operation, and thus protects the boiler from water leakage during its operation for the period of time while the water is drained from the closed vessel. The presence of a valve in the upper part of the closed vessel for air exhaust makes it possible to completely fill the vessel with feed water from the steam-water drum during the preparation of the device for operation when preparing the boiler for operation from dry storage and, together with the set, pipelines, and the steam-water drum, can ensure the operability of the system as a whole . Thus, an increase in the reliability and efficiency of automatic technical means of protecting steam boilers during water leakage is achieved, which ensures complete safety of the boiler.
Заявленное техническое решение поясняется следующими графическими материалами: на фиг.1 представлена схема общего вида автомата безопасности парового котла; на фиг.2 показан узел "А" фиг.1. The claimed technical solution is illustrated by the following graphic materials: figure 1 presents a diagram of a General view of the safety device of a steam boiler; figure 2 shows the node "A" of figure 1.
Автомат безопасности котла показан на примере конкретного его исполнения для судового котла типа КАВ 2,5/7 с параметрами: паропроизводительность 2,5 т/час, избыточное давление пара 0,7 МПа. The boiler safety automat is shown on the example of its specific design for a ship boiler of the KAV 2.5 / 7 type with parameters: steam output 2.5 t / h, steam overpressure 0.7 MPa.
Автомат безопасности содержит замкнутый сосуд 1, в котором сосредоточен запас котловой подпиточной воды, и размещенное под ним автоматическое устройство 2, предназначенное для автоматического подвода подпиточной воды в пароводяной барабан 3, подачи пара на паровой тифон (не показан) и быстрозапорный топливный клапан (не показан). И сосуд 1, и устройство 2 размещены выше пароводяного барабана 3. Автоматическое устройство 2 состоит из прямых труб 4,5 и 6, коаксиально размещенных одна в другой и жестко закрепленных посредством сварки по периметру каждого из торцов труб 4, и 5, и оконечности трубы 6 к фланцу 7 с одной стороны и торцов труб 4 и 5 к фланцу 8 с противоположной их стороны. Фланец 8 имеет отверстие 9, диаметр которого несколько превышает наружный диаметр трубы 6, центр которого находится на одном уровне с осью коаксиальных труб 4,5 и 6. The safety device contains a closed vessel 1, in which the supply of boiler feed water is concentrated, and an automatic device 2 located under it, designed to automatically supply make-up water to the steam-water drum 3, to supply steam to a steam typhon (not shown) and a quick-closing fuel valve (not shown ) Both the vessel 1 and the device 2 are placed above the steam-water drum 3. The automatic device 2 consists of
На фланец 8 коаксиально его отверстию 9 установлен корпус 10 разобщительного клапана 11, надклапанная полость 12 которого через отверстие 9 имеет сообщение с полостью между промежуточной 5 и внутренней трубой 6 (промежуточной полостью), а шток 13 клапана 11 через гайку 14 сопряжен с оконечностью внутренней трубы 6. Труба 6 со стороны фланца 8 имеет ряд отверстий 15, а промежуточная труба 5 снабжена компенсатором линейного удлинения 16. On the
Полость между наружной 4 и промежуточной 5 трубами (наружная полость) устройства 2 с одной из сторон посредством приемного трубопровода 17 сообщена с замкнутым сосудом 1 на уровне его нижней кромки, а с другой - сливным трубопроводом 18 с пароводяным барабаном 3 на уровне его нижней кромки. Полость внутри внутренней трубы 6 (внутренняя полость) посредством переливного трубопровода 19 через фланец 7 сообщена с пароводяным барабаном 3 на уровне, несколько превышающем срез его опускных труб (не показаны), т.е. на уровне нижнего аварийного уровня воды (НАУВ). Полость между трубами 5 и 6 (промежуточная полость) посредством переливного трубопровода 20 сообщена с замкнутым сосудом 1 на уровне его верхней кромки. Полость 21 под клапаном 11 содержит связанную с ним пружину 22 и сообщена посредством подающего пар трубопровода 23 с паровым тифоном (не показан) и механизмом отключения быстрозапорного топливного клапана (не показан). Замкнутый сосуд 1 в верхней части снабжен клапаном 24 для выпуска воздуха. Надклапанная полость 12 разобщительного клапана 11 посредством трубопровода 25 с запорным клапаном 26 имеет сообщение с пароводяным барабаном 3 в его верхней части. При нормальной работе систем котла уровень котловой воды в пароводяном барабане 3 поддерживается на отметке среднего уровня (СУВ) с колебаниями от верхнего уровня (ВУВ) до нижнего уровня (НУВ). При отказе системы регулирования уровня (не показана) или питательной системы ( не показана) уровень воды может достигнуть нижнего аварийного уровня (НАУВ). The cavity between the outer 4 and intermediate 5 pipes (outer cavity) of the device 2 is on one side connected to a closed vessel 1 at the level of its lower edge by means of a receiving pipe 17 and, on the other hand, by a drain pipe 18 with a steam-water drum 3 at the level of its lower edge. The cavity inside the inner pipe 6 (inner cavity) through the
Автомат безопасности парового котла используют следующим образом. При включении котла в работу из сухого хранения вначале через систему питания (не показано) подают в котел питательную воду до среднего уровня воды (СУВ). С заполнением котла водой до среднего уровня включают подачу воздуха и топлива на котел и осуществляют выпуск воздуха из образовавшихся воздушных подушек в верхних частях пароводяного барабана 3 и замкнутого сосуда 1, используя у последнего клапан 24. При появлении пара на выходе из воздушного клапана (не показан) пароводяного барабана 3 его закрывают и начинают подъем давления пара в котле. При этом вода из пароводяного барабана 3 в до 500 кг в связи с тем, что клапан 24 замкнутого сосуда в данный момент открыт, давлением пара через трубопроводы 18, 17, 19 и 20 устройство 2 вытесняется в замкнутый сосуд 1, и последний полностью заполняется запасом котловой воды. При появлении воды на выходе из клапана 24 его закрывают. С этого момента автомат безопасности котла заполнен подпиточной водой полностью и готов к работе по защите котла от упуска воды. Уровень воды в барабане 3 при исправной работе системы регулирования уровня (не показана) находится в пределах эксплуатационных значений с колебаниями от верхнего уровня (ВУВ) до нижнего уровня (НУВ). Трубопроводы 18, 17, 19 и 20 и устройство 2 также заполнены питательной водой. При нормальной работе средств питания (не показано) и регулирования уровня котел работает в своем обычном режиме, а имеющийся запас котловой воды в замкнутом сосуде 1, трубопроводах 18, 17, 19 и 20 и устройстве 2 охлаждается до уровня температуры окружающей среды. Automatic safety boiler is used as follows. When the boiler is turned on from dry storage, first feed water to the boiler to the average water level (SUV) is supplied through the power system (not shown). When the boiler is filled with water to an average level, air and fuel are supplied to the boiler and air is released from the formed air cushions in the upper parts of the steam-water drum 3 and the closed vessel 1, using the valve 24 at the last. When steam appears at the outlet of the air valve (not shown ) steam-water drum 3 close it and begin to rise in steam pressure in the boiler. In this case, water from the steam-water drum 3 in up to 500 kg due to the fact that the valve 24 of the closed vessel is currently open, by the pressure of the steam through the
При отказах в работе системы питания котла уровень воды в котле начнет снижаться и в какой-то момент достигнет отметки нижнего аварийного уровня НАУВ (выше среза опускных труб), как показано на фиг.1. При этом в любом случае, вне связи с техническим состоянием системы защиты котла по нижнему аварийному уровню (НАУВ), характерной для известных технических решений, нижний срез переливного трубопровода 19 сообщается с паровым пространством барабана, и пар, в силу стремления к равновесию гидростатических сил, действующих в данной системе сообщающихся сосудов и обеспечивающих слив статического столба воды в трубопроводах 17 и 18, начинает поступать по трубопроводу 19 во внутреннюю трубу 6, проходит через отверстия 15 в полость между трубами 6 и 5 и далее по переливному трубопроводу 20 попадает в верхнюю часть замкнутого сосуда 1. Причем исключение статического столба воды в переливных трубопроводах 19 и 20 обеспечивает одновременно слив воды из замкнутого сосуда 1 по приемному трубопроводу 17, полости между трубами 4 и 5, через сливной трубопровод 18 в пароводяной барабан 3. Это, в свою очередь, обеспечивает его подпитку в необходимом количестве воды и предохраняет таким образом котел от упуска воды при его работе, первоначально с горением топлива, в течение определенного промежутка времени, пока осуществляется подпитка котла из замкнутого сосуда 1. Данный промежуток времени определяется как
где VАБК - запас воды в сосуде 1, равен 500 кг;
D - паропроизводительность котла на данном режиме номинальной погрузки, равна 0,7 кг/с, откуда τ = 720, с =12 мин.In case of failures in the operation of the boiler feed system, the water level in the boiler will begin to decline and at some point it will reach the level of the lower emergency level of the NAUV (above the cut of the downpipes), as shown in Fig. 1. Moreover, in any case, regardless of the technical condition of the boiler protection system at the lower emergency level (NAUV), which is characteristic of known technical solutions, the lower section of the
where V ABA - the supply of water in vessel 1 is 500 kg;
D - boiler steam output in this nominal loading mode is 0.7 kg / s, whence τ = 720, s = 12 min.
При поступлении пара с температурой до 165 oC во внутреннюю полость трубы 6 последняя через определенный промежуток времени нагревается и при нагреве удлиняется. Это обеспечивается свободным, не закрепленным жестко положением оконечности трубы 6 у фланца 8. Полость между трубами 4 и 5 (наружная полость) остается холодной за счет слива холодной воды из замкнутого сосуда 1, проходящего через эту полость, остается холодной и труба 4. Труба 5, находящаяся за счет протока пара по трубе 6 в зоне средних температур, через некоторый промежуток времени несколько нагревается и также удлиняется. Т.к. трубы 4 и 5 жестко связаны между собой по оконечностям посредством фланцев 7 и 8, то данное удлинение трубы 5 компенсируется компенсатором 16.Upon receipt of steam with a temperature of up to 165 o C in the internal cavity of the
Т. к. три трубы 4, 5 и 6 жестко связаны между собой только с одной стороны - посредством фланца 7, - то с противоположной стороны оконечность трубы 6 относительно оконечности трубы 5 удлиняется и через гайку 14 перемещает шток 13 клапана 11. Клапан 11 открывается и сообщает надклапанную полость 12 клапана с полостью 21 под ним. Пар из полости 12, связанной посредством отверстия 9 с полостью между трубами 5 и 6, в свою очередь сообщенной отверстиями 15 с внутренней полостью трубы 6, поступает через полость 21 к трубопроводу 23, подающему пар в систему сигнализации (паровой тифон - не показан) и на механизм отключения быстрозапорного топливного клапана (не показан). Подача топлива прекращается. Полный перепуск запаса воды из замкнутого сосуда 1 в пароводяной барабан 3 обеспечивает поступление пара в полость между трубами 4 и 5 (наружную полость) с нагревом трубы 4. При этом относительное удлинение трубы 6 относительно трубы 4 исчезает, и клапан 11 под действием пружины 22 закрывается, прекращая доступ пара к паровому тифону и на быстрозапорный топливный клапан. Тифон прекращает звуковую работу, топливный клапан открывается, подача топлива в котел может быть возобновлена. После восстановления работоспособности системы питания котла подпитка замкнутого сосуда 1 котловой водой осуществляется из барабана 3 по трубопроводам 18, 17, 19 и 20 автоматически за счет избыточного давления в нем пара по мере конденсации пара в замкнутом сосуде 1 за счет теплообмена с окружающей средой. Через некоторое время, соответствующее периоду охлаждения воды в замкнутом сосуде 1 и не превышающее 10 мин, автомат безопасности снова готов к работе по подпитке котла в случае отказа системы питания или неисправности в системе регулирования уровня. Таким образом, автомат безопасности обеспечивает 100% гарантию защиты котла от упуска воды с последующим пережогом труб в случае возникновения неисправностей в системах питания или регулирования уровня и дает запас времени обслуживающему персоналу по принятию решений в аварийных ситуациях. При этом с устранением неисправности системы питания или с переходом на ручное управление котел может быть сразу запущен в работу без отключения потребителей. Since three
Проверка работоспособности автомата безопасности в действии осуществляется открытием запорного клапана 26. При этом пар из пароводяного барабана 3 поступает в полость 12 над разобщительным клапаном 11, проходит через отверстие 9 в полость между трубами 5 и 6 (промежуточную полость) и через отверстия 15 во внутреннюю полость трубы 6, а вода из переливного трубопровода 19 и внутренней полости трубы 6 сливается в барабан 3, а из промежуточной полости между трубами 5 и 6 и переливного трубопровода 20 поступает в замкнутый сосуд 1, данное перетекающее количество воды по трубопроводам 17 и 18 сливается в барабан 3. Внутренняя труба 6 от пара нагревается. За счет разности температур труб 4 и 6 происходит перемещение (открытие) разобщительного клапана 11 с соответствующей подачей пара на паровой тифон и механизм управления быстрозапорным топливным клапаном, срабатывание которых свидетельствует об исправной работе автомата. Последующим закрытием запорного клапана 26 автомат безопасности котла приводят в исходное рабочее состояние. Автомат безопасности после срабатывания при работе питания котла автоматически полностью переходит в свое первоначальное рабочее состояние и способен срабатывать многократно, обеспечивая постоянную и надежную защиту котла от упуска в течение всего времени эксплуатации. The operation of the safety automatic device in action is checked by opening the shut-off valve 26. In this case, steam from the steam-water drum 3 enters the
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95105465/06A RU2119117C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Steam boiler emergency governor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95105465/06A RU2119117C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Steam boiler emergency governor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95105465A RU95105465A (en) | 1997-01-27 |
| RU2119117C1 true RU2119117C1 (en) | 1998-09-20 |
Family
ID=20166600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95105465/06A RU2119117C1 (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Steam boiler emergency governor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2119117C1 (en) |
-
1995
- 1995-04-11 RU RU95105465/06A patent/RU2119117C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Милтон Д.Х. и др. Судовые паровые котлы. - М.: Транспорт, 1985, с.207, 208, р.9.11. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95105465A (en) | 1997-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4104119A (en) | Emergency feed system for cooling nuclear reactor installations | |
| US3812872A (en) | System to prevent freezing of heating units such as boilers | |
| US4119087A (en) | Solar water heating system | |
| RU2429993C2 (en) | Wiring system for overheat protection of installation for supply of air withdrawn from aircraft engine and installation for supply of withdrawn air containing this system | |
| US4705060A (en) | Detecting leaks in plumbing systems | |
| US20020101951A1 (en) | Boiling water reactor nuclear power plant | |
| US5791147A (en) | Power plant performance management systems and methods | |
| GB2117436A (en) | Pipework frost protection system | |
| JPH0712957Y2 (en) | Emergency water supply equipment for steam generators | |
| RU2119117C1 (en) | Steam boiler emergency governor | |
| US3940058A (en) | Steam generating system including means for reinitiating the operation of a steam bound boiler feed pump | |
| KR101768856B1 (en) | Alternative seal cooling system for reactor coolant pumps of nuclear power plants | |
| JP3775705B2 (en) | Hot water system | |
| RU2050025C1 (en) | Emergency cooling system of reactor installation | |
| KR20170017699A (en) | Passive cooling system of nuclear power plant using phase change material | |
| US4212628A (en) | Recovery furnace safety system | |
| JP3892193B2 (en) | Reactor containment vessel water injection equipment | |
| JPH03246492A (en) | Emergency condenser system | |
| JPH09159782A (en) | Reactor containment | |
| CN220417283U (en) | Steam generator and liquid level control device | |
| JPS6336310Y2 (en) | ||
| JP2000310346A (en) | Temperature limited safety relief valve for hot water supply device | |
| KR102550140B1 (en) | Passive auxiliary feedwater supply system of nuclear power plant using overcooling prevention apparatus | |
| RU2295669C1 (en) | Device for automatic protection of steam boiler against leakage | |
| JPS58108396A (en) | Protector for heat exchanger |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060814 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070412 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081120 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100412 |