ТОПЛИВО, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, ТЕПЛОРЕЗЕРВЫ ЭКОНОМИИ
МЕЛЬНИКОВ Б. Н„ канд. техн. наук. Дальневосточный политехнический институт
Непрерывная продувка — одна из основных систем, обеспечивающих качество котловой воды и, следовательно, надежность работы барабанного котла. Особенностью условий работы регулирующего клапана непрерывной продувки является обеспечение необходимой расходной характеристики и одновременно срабатывание большого перепада давления на участке барабан — сепаратор-расширитель.
На большом числе котлов регулирующий клапан работает ненадежно, из-за этого затрудняется автоматизация процесса продувки. В некоторых случаях бесконтрольный расход воды в продувку может привести к аварийной перегрузке и повреждению сепараторов-расширителей. Обеспечение эффективной работы узла непрерывной продувки особенно важно при модернизации барабанных котлов с повышением их паропроизводительности сверх номинальной.
В противоаварийном циркуляре Минэнерго Ц-05-85(Т) «О повышении надежности защиты сепараторов непрерывной продувки барабанных котлов от превышения в них давления» предлагается схема защиты сепараторов. В настоящей статье приведены методические рекомендации по выбору режимных и расчету конструктивных параметров регулирующего клапана, расходомера и дросселей ограничителей (рис. I) с учетом реальных условий эксплуатации.
Рис. 1. Принципиальная схема узла непрерывной продувки: СУ — сужающее устройство расходомера; РК — регулирующий клапан продувки; ДР1 дроссель-ограничитель продувки; ДР2 — вспомогательный дроссель
Основной дроссельный патрон ДР1 служит для ограничения пропуска воды продувки. Ее расход должен составлять не более 5 % номинальной паропроизводительности котла D" при максимально возможном давлении перед дросселем. Такая ситуация возникает при полностью открытой арматуре, в том числе (это следует подчеркнуть) при открытом байпасе регулирующего клапана.
В патроне ДР1 могут быть выполнены одна — четыре ступени в зависимости от гидравлических сопротивлений сужающего устройства водомера Арсу и линии продувки
от дросселя до сепаратора-расширителя Дрс (рис. 2). При малом диаметре труб от патрона до сепаратора гидравлическое сопротивление этого участка при предельно допустимом расходе может быть столь большим, что дроссель вообще не потребуется. Ливия сама «запирает» продувку, особенно для наиболее удаленного от сепаратора котла.
Максимальная пропускная способность регулирующего клапана и шкала рабочего расходомера продувки принимаются исходя из расхода, установленного правилами технической эксплуатации, или из фактического расхода при номинальной производительности котла, обеспечивающего требуемое качество котловой воды. Расчетный перепад давления на клапане Дррк. при максимальной пропускной способности принимается равным 30 % суммарных потерь давления «а регулируемом участке.
При большом рабочем расходе воды в продувку (2 — 3 %) дроссель ДР1 улучшает расходную характеристику регулирующего клапана я повышает его надежность. При малом расходе в продувку перепад давления на дросселе ДР2 и линии служит дополнительным гидравлическим сопротивлением для приведения в соответствие расчетной и рабочей пропускной способности регулирующего клапана.
Выполнение требований циркуляра о ежегодной проверке фактической максимальной пропускной Способности дросселя-ограничителя по шкале рабочего расходомера практически трудно осуществимо из- за большого различия рабочего (0,5—1,0%) и максимально допустимого (5 %) расходов.
При большом рабочем расходе воды в продувку (2 — 3 %) указанную проверку можно выполнить без замены сужающего устройства расходомера, потребуется только замена датчика и шкалы, при малом рабочем расходе замены сужающего устройства не избежать.
Требование о ежегодной проверке максимальной пропускной способности дросселя-ограничителя представляется не совсем обоснованным. Дроссельный патрон — конструктивно простой узел, работающий, как правило, при расходах (и соответственно перепадах) значительно меньших расчетных. Например, при осмотре и обмере плоских шайб из стали 1Х18Н10Т с цилиндрическими отверстиями, расположенными несоосно, после годичной эксплуатации на котле БКЗ-75-ЗЭ патрона внутренним диаметром 50 мм заметных изменений не обнаружено. Можно ограничиться проверкой пропускной способности дросселя-ограничителя на стадии первоначальной наладки и ежегодной ревизией патрона с обмером шайб.
Одна из особенностей расчета геометрических размеров элементов системы непрерывной продувки — необходимость учета изменения фазового состава среды при дросселировании, поскольку на входе в систему вода находится в состоянии насыщения.
Сужающее устройство расходомера можно рассчитать в соответствии с ДР 50-213-80, для труб с внутренним диаметром менее 50 мм — в соответствии с РД 50-411-83. При рабочем расходе в продувку Опр расчетный перепад на сужающем устройстве водомера Арсу = =25-^-100 кПа, и влияние образующейся паровой фазы незначительно. При максимальном расходе в продувку перепад на сужающем устройстве можно приближенно определить по формуле 
Проходное сечение клапана для регулирования расхода конденсата, имеющего температуру насыщения, определяется по существующим методическим указаниям. Результаты расчета по различным методикам отличаются на 5 —15 % в зависимости от доли паровой фазы перед клапаном (разница возрастает с увеличением доли паровой фазы).
Для расчета регулирующего клапана и шайб дросселя-ограничителя можно использовать методику расчета проходного сечения регулирующих клапанов в соответствии с «Временными методическими указаниями по наладке автоматических регуляторов на тепловых электростанциях» 1976 г. издания. Достоинством ее является универсальность. В конкретном случае расчет дросселя сводится к следующему рис.
давление в камере за ступенью
дросселя (/= 1-т-З) 
Рис. 3. Расчетная схема дросселя
где £»« — номинальная паропроизводительность котла, т/ч; h{pi), HPi)> r(Pi)< xi—энтальпия, теплота парообразования и степень сухости пара при соответствующем давлении;
р°. р"—плотность воды и пара перед сечением дросселя, кг/м3; qt — приведенный безразмерный расход.
При Dnp = 0,05 £>“ р=0,577;
ОС — 0,6.
Для расчета гидравлического сопротивления линии от дросселя до сепаратора-расширителя можно рекомендовать справочник Идельчика Е. И.
На основании изложенного целесообразна следующая последовательность расчета элементов продувки.
- Расчет расходомера продувки на рабочий расход (выбор перепада, шкалы и размеров диафрагмы).
- Определение сопротивления диафрагмы водомера продувки ДРсу при максимально допустимом расходе в продувку.
- Определение числа ступеней дросселя-ограничителя ДР1 с учетом сопротивлений диафрагмы водомера А р“у и линии от дросселя до сепаратора при открытом байпасе регулирующего клапана (расчетное сопротивление линии по параметрам пара за дросселем при числе ступеней начиная с нуля должно быть равно ДРс , при меньшем сопротивлении добавляется ступень в патрон и расчет повторяется).
- Определение геометрических характеристик ступеней дросселя для условий, приведенных в п. 3.
- Определение сопротивлений дросселя ДР1 и линии при рабочем (через регулирующий клапан) расходе воды в продувку по параметрам за регулирующим клапаном (подбирается перепад давления на ступень дросселя ДР1, соответствующий определенной в п. 4 площади сечения). Расчет при необходимости дополнительного дросселя ДР2 (рис. 1, 2) методом последовательных приближений (перепад давления на ступень ДР2 берется меньше критического, в остальном методика аналогична расчету ДР1\ при этом необходимо заново определять сопротивления ДР1 и линии по параметрам за дросселем ДР2),
Основные неопределенности, вносимые в гидродинамический расчет дроссельного патрона, вызываются заданием коэффициента расхода; предположением процесса «истого» дросселирования и его равновесностью; раздельным определением проходного сечения шайбы для пара и воды.
Эти допущения зависят от диаметра и формы шайб в ступенях дросселя, объема и конструкции камеры восстановления. Отклонения режима работы дроссельного патрона от расчетного могут быть установлены я скорректированы на стадии наладки.
Предлагаемая методика позволяет обоснованно подойти к выбору и конструктивному расчету элементов, регулирующих непрерывную продувку, и повысить надежность их работы. Точность расчета в данном случае не играет решающей роли.
