какое давление в барабане котла
Виды давления в котле
При проектировании, изготовлении и эксплуатации современных паровых и водогрейных котлов используют специфические понятия, связанные с различными видами давления в котле.
Четкие определения видов давления в котле дает технический регламент таможенного союза ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».
«Давление внутреннее», «Давление наружное» — избыточное давление, действующее на внутренние или наружные поверхности стенки оборудования.
«Давление пробное» — избыточное давление, при котором производится испытание оборудования на прочность и плотность.
В целях проверки плотности и прочности оборудования под давлением, а также всех сварных и других соединений проводят гидравлическое (пневматическое) испытание пробным давлением.
Значение пробного давления устанавливают Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (далее ФНП ОРПД): «Минимальное значение пробного давления Pпр при гидравлическом испытании паровых и водогрейных котлов (за исключением электрокотлов), автономных пароперегревателей и экономайзеров, а также трубопроводов в пределах котла следует принимать:
а) при рабочем давлении не более 0,5 МПа — 1,5 рабочего давления, но не менее 0,2 МПа;
б) при рабочем давлении более 0,5 МПа — 1,25 рабочего давления, но не менее, чем рабочее давление плюс 0,3 МПа».
«Давление рабочее» — максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.
Рабочее давление относится к основным параметрам котла и характеризует состояние рабочего тела (пара, воды) в котле.
«Давление расчетное» — давление, на которое производится расчет на прочность оборудования.
Под расчетным давлением следует понимать избыточное давление рабочей среды, по которому производится расчет на прочность данной детали.
Расчетное давление должно быть равно максимальному давлению рабочей среды, возможному для данной детали в нормальных условиях эксплуатации, или больше его.
Расчетное давление принимается в соответствии с указаниями РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды».
«Давление разрешенное» — максимально допустимое избыточное давление для оборудования (элемента), установленное на основании оценки соответствия и (или) контрольного расчета на прочность.
Более подробное определение разрешенного давления приведено в ФНП ОРПД:
Давление разрешенное рабочее (разрешенное давление, максимально допустимое рабочее давление) — максимальное значение избыточного рабочего давления, допустимое для оборудования или его элемента, установленное на основании первичной оценки его соответствия после изготовления (реконструкции), а также оценки фактического технического состояния периодически в процессе эксплуатации по результатам технического освидетельствования и (или) диагностирования и контрольного расчета на прочность.
Величина разрешенного давления оборудования, находящегося в исправном состоянии, соответствует рабочему давлению, указанному изготовителем в паспорте.
ГОСТ 23172-78 «Котлы стационарные. Термины и определения» уточняет определение рабочего давления и дает определение номинального давления:
Рабочее давление пара в стационарном котле — давление пара непосредственно за пароперегревателем или при его отсутствии на выходе из стационарного котла при расчетных режимах.
Номинальное давление пара в стационарном котле — давление пара, которое должно обеспечиваться непосредственно за пароперегревателем, а при его отсутствии — непосредственно перед паропроводом к потребителю пара, при номинальной паропроизводительности стационарного котла.
Номинальные значения рабочего давления приведены:
— для паровых котлов в ГОСТ 3619-89 «Котлы паровые стационарные. Типы и основные параметры»
— для водогрейных котлов в ГОСТ 21563-2016 «Котлы водогрейные. Общие технические требования»
ГОСТ 25720-83 «Котлы водогрейные. Термины и определения» дает более полное определение рабочего давления для водогрейных котлов:
Рабочее давление воды в водогрейном котле — максимально допустимое давление воды на выходе из водогрейного котла при нормальном протекании рабочего процесса.
Минимальное рабочее давление воды в водогрейном котле — минимально допустимое давление воды на выходе из водогрейного котла, при котором обеспечивается номинальное значение недогрева воды до кипения.
Отличительной чертой котлов этого типа, считается наличие нескольких барабанов, имеющих разделительную фиксированную границу между питающей водой и генерируемым паром.
Характеристика барабанных котлов
Тепло передаётся носителю от сжигаемого топлива, приводящего к его закипанию. Образуемая, таким образом, пароводяная смесь перенаправляется в барабан, где и осуществляется разделение носителя и генерируемого продукта. Благодаря такому принципу работы барабанные котлы обеспечивают высокий уровень производительности, а их КПД достигает 90%.
Рис. 1 Внешний вид барабанного котла
Характерной особенностью котлов, оборудованных барабанами, считается возможность получения низкотемпературного пара, благодаря чему холодный запуск агрегата существенно упрощается. Требования, относящиеся к качеству используемой воды умеренные, ведь есть возможность выведения солей посредством непрерывной продувки. Котлы с барабанами имеют повышенную аккумулирующую способность, благодаря чему исключаются резкие изменения нагрузки, в процессе частотной регуляции сети.
Есть несколько аспектов в устройстве барабанных котлов, требующих модернизации:
Устройство барабанных паровых агрегатов
Универсальное устройство барабана котла, обеспечивающего высокий КПД, включает ряд компонентов:
Котлы, помимо указанных элементов, обеспечивающих выполнение основных операций, комплектуются пароперегревателем, горелками, топкой и зольником. Предусматривается лаз, используемый с целью очистки внутреннего пространства, днище и экранный боковой коллектор.
Ключевым элементом в устройстве котла считается барабан, соединяемый с опускными, питательными и кипятильными трубами. Достижение нужного уровня функциональности агрегатов с естественной циркуляцией, обеспечивается посредством контрольно-измерительной аппаратуры. Безопасность работы гарантируется наличием предохранительных устройств.
Барабан котла изготавливают с применением листовой стали, имеющей толщину 13 – 40мм (точный параметр, зависит от уровня давления пара, то есть эксплуатационных условий). Диаметр листов достигает 100см, у них штампованные днища, которых проделывается лаз. Барабан служит вместилищем сепарационных устройств.
Принцип действия барабанного котла
Уяснить принцип работы барабанного котла, позволит детальное рассмотрение всех процессов, проходящих в ходе генерирования низкотемпературного пара. Основным питающим компонентом служит вода, поступающая в экономайзер, а если устройство конкретной модификации не предусматривает его наличия, то в питательный трубопровод. Оттуда жидкость перемещается в барабан, в котором происходит её смешивание с заполняющей его водой. Верхний сегмент объёма наполняется паром, а нижняя часть используется с целью аккумуляции воды. Разделяющая их поверхность получила название зеркала испарения.
Рис. 3 Принцип действия барабанного котла
Именно подобное устройство позволяет добиться быстрого опускания смеси котловой и барабанной жидкости по необогреваемым трубам в распределительный коллектор, а затем и в топочные экраны, выполняющие функцию испарительной поверхности.
Подобный принцип работы выражается в следующем:
Функционируя по такому принципу, барабанные котлы с естественной циркуляцией обеспечивают высокий КПД.
Устройство барабана, предполагает разделение внутреннего объёма, посредством зеркала испарения. Находящийся в паровом объёме носитель перенаправляется к пароперегревателю, по трубам, находящимся в верхнем сегменте барабана. Оставшийся в водяном объёме носитель, смешивается с питательной водой, которая перенаправляется из экономайзера, после чего снова циркулирует в опускные трубы.
Универсальное устройство барабана котла, обеспечивает эффективный принцип работы. Определяющее значение имеет уровень жидкости в барабане, колеблющийся между верхним и нижним положением. Нижний уровень формируется за счёт непрерывного поступления жидкости, доставляемой в опускные трубы. Верхний уровень поддерживается благодаря препятствованию проникновения воды во внутреннее пространство пароперегревателя. Работа по подобной схеме, обеспечивает функционирование барабанного котла в течение определённого времени без дополнительных поступлений питающего носителя.
Вода, поступающая парообразующие трубы в течение одного прохода не испаряется полностью. Удаётся добиться преобразования 25% жидкости в пар.
Благодаря работе по указанной схеме, удаётся добиться следующих преимуществ:
Принцип естественной циркуляции жидкости
Естественная циркуляция жидкости, обусловленная специфическим устройством барабанного котла, называется замкнутой системой, включающей следующие элементы:
Рабочее тело многократно перемещается по указанным элементам, благодаря чему эта схема получила название естественного циркуляционного контура. Динамика среды обеспечивается разницей, возникающей между массой столба жидкости, находящегося в опускных трубах и смеси пара с водой, циркулирующей в подъёмных трубах. Именно этот процесс и считается естественной циркуляцией.
Циркуляционные контуры характеризуются возникновением перепада давления. Указанное явление носит название динамичного напора циркуляции, зависящего от разности плотности жидкости и смеси воды с паром, высоты контура. Циркуляционный контур позволяет преодолеть сопротивление, препятствующее продвижению потоков по трубам. Величина давления в паровых барабанных котлах, работающих по принципу естественной циркуляции, не превышает 0.1Мпа.
Благодаря такому устройству циркуляционные контуры, имеют следующие особенности:
Благодаря этому будет, достигнут истинный принцип естественной циркуляции.
Продувка котлов
Несмотря на универсальное устройство барабанных котлов с естественной системой циркуляции, они всё же нуждаются в периодическом профилактическом обслуживании, заключающемся в процессе непрерывной продувки. Технология продувки сводится к отведению из парового агрегата избыточных солей, аккумулирующихся в котловой жидкости и придающих избыточную жёсткость, наряду со шламом и щелочами. Выполняя непрерывную продувку барабанного котла, производят замену воды, добавляя жидкость, содержащую меньшое количество солей.
Рис. 5 Технология продувки котла
Непрерывная методика продувки
Предпочтение отдаётся непрерывному процессу продувки, способствующему постоянному выводу избыточных солей.
Преимущественно барабанные котлы с естественной циркуляцией подвергаются продувке в следующем порядке:
Преимущественно процесс связан с выведением воды, находящейся в верхнем барабане. Непрерывность процесса продувки, обеспечивается особенностями устройства барабанного котла, выражающимися в наличии специальной запорной арматуры в виде задвижек и вентилей.
Трубопровод, используемый в процессе непрерывной продувки, оснащается регулирующими устройствами, последовательно за которыми монтируется запорная арматура. Устройство оборудования, предусматривает использование в ходе непрерывной продувки отдельных трубопроводов на каждый барабанный котёл.
Периодическая технология продувки
Альтернативой непрерывной методике, считается периодическая продувка, осуществляется через временные промежутки. Метод продувки направлен на устранение шлама, аккумулирующегося в нижних точках барабанного котла. Процесс периодической продувки поделён на несколько кратковременных операций, в ходе которых осуществляется крупный сброс жидкости, увлекающей за собой шлам, удаляемый через барботер. Выведенная посредством продувки в расширитель вода охлаждается и сбрасывается в канализацию.
Правила выполнения продувки
Есть несколько основных условий выполнения продувки паровых агрегатов циркуляционного типа:
Правильно выполнив продувку парового барабанного котла, удастся надолго избавить агрегат от пагубного воздействия щелочей и солей, которые будут эффективно отведены, вместе с прочими примесями.
Схема котлов барабанного типа
Наглядно понять порядок выполнения продувки, можно взглянув на наглядную схему барабанного котла, представленную следующими элементами:
Неотъемлемыми компонентами схемы парового циркуляционного агрегата, принято считать следующие компоненты:
Обязательно в состав стандартной схемы входит нижний коллектор, относящийся к экрану топки.
Рис. 6 Схема парового котла
Подобная схема парового барабанного котла применима к оборудованию, работающему на пылевидном топливе. Детально разобрав схему парового агрегата, можно понять, каким образом, выполняется продувка и важен этот процесс, продлевающий эксплуатационный срок барабанного котла. Зная устройство оборудования, возможно выполнение продувки более эффективно.
Ремонтные работы, по восстановлению функциональности барабанных котлов
Если пренебрегать продувкой в качестве профилактической операции, возможно возникновение неполадок, устранить которые получится, только проведя квалифицированный ремонт барабанного котла.
Рис. 7 Паровой котёл в разрезе
Основные дефекты парового оборудования
Проводя ремонт парового агрегата, следует детально изучить его схему и устройство, без чего приступать к выполнению мероприятий, направленных на восстановление целостности оборудования нецелесообразно. Основной проблемой паровых барабанных котлов, считается коррозия металла, преимущественно выражающаяся в формировании отдельно расположенных раковин, подлежащих завариванию.
Внимание! Если размер раковины больше 4см, то ремонт, посредством заваривания можно проводить только в случае, отдаления коррозийных элементов друг от друга на расстоянии 12см.
Основной проблемой, требующей срочного ремонта барабанных котлов, считается возникновение трещин на обечайках барабанов и листах днища. Причиной таких дефектов, могут стать остаточные напряжения, неизбежно возникающие в ходе эксплуатации.
Возникают трещины на паровых барабанных котлах в следующих местах:
Методы и инструменты, используемые в процессе ремонта
Устройство барабанного котла предопределяет возникновение дефектов в районе кольцевых и стыковых швов, проявляющихся в виде трещин, шлаковых включений, пор. Если возникшие остаточные включения не снимаются в ходе термической обработки, то трещины возникают и на внутренних поверхностях. Специфика ремонта барабанных котлов, в случае возникновения таких дефектов, зависит от глубины трещин, составляющей 1 – 6 мм. Ремонт парового агрегата, будет состоять в снятии поверхностного металлического слоя толщиной до 8мм.
Внимание! Выполнять после этого наплавку не следует, ведь прочность барабанного котла не снижается.
Удаление слоя металла осуществляется, посредством шлифовальной машины. Обеспечить полноценный ремонт, поможет абразивный круг, имеющий зернистость 50мкм. Устранение дефектов проводится под контролем ультразвуковой, а порой и магнитопорошковой дефектоскопии.
Внимание! Рекомендуется в процессе ремонта использовать травление с применением водного раствора (20%), смешанного с азотной кислотой (15%).
Выполнив выборку дефекта, требуется проверить прочность элементов парового агрегата, подвергшихся удалению слоя металла. Проводится ремонт барабанов котлов посредством сварки, с использованием следующих электродов: УОНИ-13/55 (сталь 16ГНМ), УОНИ-13/45 (сталь 22К).
Метод ремонта парового агрегата зависит от размеров дефектов. Если трещина имеет глубину 6мм, то она просто вырубается посредством пневматического зубила, а впоследствии зачищается абразивным кругом. Когда трещина такого размера появляется на трубном отверстии, её ремонт проводится методом рассверливания и расточки. Ускорить ремонт парового агрегата, позволит использование фрезерных станков, посредством которых осуществляется выборка трещин.
Внимание! Строго запрещено выводить трещины огневым способом.
Правила выполнения ремонта паровых агрегатов
Осуществляя ремонт, необходимо придерживаться следующих правил:
Внимание! Когда делают ремонт указанным способом, предусмотрительно расширяют зону подогрева относительно области наплавки, приблизительно на 150мм с каждой из сторон. Контроль над температурными показателями в процессе ремонта парового агрегата осуществляют с использованием термопар, которые привариваются на границах зон.
Если ремонт проводится методом однослойной наплавки, то валики следует располагать перпендикулярно барабанной оси, каждый последующий из них, должен перекрывать предыдущий на 1/3. Осуществляя ремонт по технологии многослойной наплавки, отдают предпочтение чередованию слоёв. Ремонт по технологии многослойной наплавки, направлен на увеличение толщины стенок на 3-5мм.
Внимание! Требуется добиться объёма наплавляемой стали на уровне 400см3/м2.
Методики измерения уровня воды в котельном барабане
Измерение уровня в барабане котла осуществляется посредством колонок водосмотрового типа, характеризующихся прямым действием. Дополнительно устанавливаются датчики, измеряющие перепады давления, комплектуемые вторичными электронными приборами. Период растопки контролируется посредством сельсиновых датчиков, одновременно с этим уровень в барабане поддерживается регулирующими клапанами.
Рис. 8 Измерение уровня воды в барабане
Дистанционное измерение уровня воды, связано с использованием электрической станции, подсоединённой к паровому агрегату вертикальными трубками, произведёнными с использованием немагнитных материалов.
Трубка выполняет функцию вместилища, содержащего следующие элементы:
Внимание! Измерение уровня посредством подобного устройства, считается не очень надёжным из-за присутствия в его конструкции динамичных поплавков.
Оптимальной методикой измерения уровня, считается гидростатическая методика, представленная в виде следующей системы:
Измерение уровня по этой системе не может быть полностью автоматизировано в случае работы котла в различных режимах. Устройство парового агрегата, позволяет добиться высокого уровня КПД. Износ основных деталей минимальный, а если своевременно выполнять продувку, то можно избежать ремонта оборудования. Обеспечить полноценное функционирование техники, поможет непрестанное измерение уровня воды в барабане. Соблюдая правила эксплуатации и профилактических процедур, можно существенно повысить производительность оборудования, снизив затраты на обслуживание и ремонт.
Рабочее давление в системе отопления в частном доме — какое должно быть, инструкция как выставить норму, правила регулировки, контроль
Индивидуальные газовые котлы – это способ обеспечить свой дом теплом в любое время года. Поэтому сегодня их устанавливают все чаще, но при этом лишь некоторые владельцы понимают, как правильно обращаться с данным оборудованием.
Допускать ошибок в процессе эксплуатации нельзя. Особенно важно поддерживать давление в системе отопления частного дома на нужном уровне. Рассмотрим подробнее, как именно этого можно добиться.
Содержание
Зачем нужно давление в системе отопления
Как только в доме будет установлена автономная система отопления, ее можно будет начать использовать. Но, прежде чем это сделать, важно запомнить некоторые основные понятия, а также усвоить нюансы работы этой системы, чтобы не сделать роковую ошибку, которая станет причиной выхода из строя котла.
Как правило, давление указывают в атмосферах. Но иногда встречаются и другие обозначения – бары и мегапаскали. Следует заранее выяснить, какое обозначение использует производитель.
После того как котел был выключен, он все равно продолжает поддерживать давление. Этот вид давления принято называть статическим. Оно создается не самим котлом, а водой или любым другим теплоносителем, который используется в оборудовании. Обратите внимание, что давление воды в системе отопления при неисправности котла тоже будет расти даже в случае, если он выключен.
Динамическое давление создается не какой-то деталью оборудования, а водой. Во время движения жидкости по контуру отопления создается давление, которое оказывает влияние на элементы сети. Воздействие при этом производится изнутри.
В инструкции производители указывают такой параметр как предельно допустимое давление. Это максимальное давление, которое способна выдержать система отопления. Если данный показатель будет превышен, наступит аварийная ситуация.
Скачки давления негативно влияют на радиатор, который находится внутри котла. Данная деталь способна выдерживать относительно невысокие скачки давления – до 3 атмосфер. Многое, конечно, зависит от того, какая модель была приобретена. Существуют радиаторы, которые не выдерживают и меньшей нагрузки.
Некоторые владельцы котлов опасаются, что и батареи с трубами не в состоянии выдержать скачки давления, как и радиатор. Поэтому пытаются узнать, какое давление должно быть в системе отопления.
Однако, данные элементы системы являются менее хрупкими. И поэтому они способны выдерживать более существенную нагрузку. Тем не менее, не будет лишним поинтересоваться у мастера, какие именно батареи лучше использовать в комбинации с конкретной моделью котла.
Как определить рабочее давление в системе отопления
Рабочее давление – это крайне важная величина. Она определяет ту нагрузку, которую должен спокойно выдерживать котел, находясь в рабочем состоянии. Она неспособна нанести вред системе и представляет собой абсолютно нормальное явление. Данный показатель для разных моделей котлов и систем является разным.
Рассчитывают рабочее давление еще на этапе проектирования. Поскольку для того, чтобы вычислить данную величину, необходимо учесть несколько важных факторов:
Если речь идет об установке котла в двух или трехэтажном доме, то это не означает, что следить за давлением не нужно.
Более того, необходимо помнить о том, что здесь рабочее давление будет отличаться. Оно должно находиться в пределах 1,5-2 атмосфер. Соответственно, если количество этажей в здании больше, то и показатель рабочего давления увеличится.
Разумеется, специалисты рекомендуют в таком случае установить дополнительный манометр давления для системы отопления или даже несколько. Это позволит постоянно контролировать давление.
Особенности систем отопления в частном доме
Котлы могут быть двух видов. Первая категория – это открытые системы. Вода в них циркулирует благодаря естественной конвекции.
Как только жидкость начинает нагреваться, она поднимается до определенного уровня. После остывания жидкость вновь опускается. Вторая категория – это закрытые системы, которые полностью изолированы от атмосферы. И поэтому для циркуляции воды система использует насос.
Наиболее часто используемой системой отопления является все-таки закрытая. Если котел монтируют в многоэтажном доме, то необходимо дополнительно установить насос, чтобы поддерживать рабочее давление на должном уровне.
Обычно давление при этом остается на отметке в 1,2 – 2 атмосфер. Однако, оно может меняться из-за большого количества радиаторов или протяженного контура.
Если падает давление в системе отопления, то это повод не просто задуматься, а обратиться за помощью к специалисту. Поскольку подобное указывается на то, что котел неисправен. Существуют допустимые колебания,
Регулировка давления в системе отопления своими руками (инструкция)
Недостаточно просто знать, каким должно быть давление в котле. Необходимо научиться его регулировать. Ведь могут возникать ситуации, когда оно понижается или повышается. Разумеется, такие колебания, особенно, если они являются частыми, совершенно нежелательны. Нельзя забывать о том, что подобное может спровоцировать аварийную ситуацию.
Помните, что чем современнее модель используемого котла, тем меньше вероятность наступления аварийной ситуации. Поскольку такие модели оснащены серьезной системой защиты, которая способна самостоятельно справиться с большинством поломок.
Но это не значит, что можно не держать на контроле рабочее давление в системе отопления и не проверять его время от времени. На самом деле это не так. Необходимо понимать, что проверка давления должна стать привычкой после установки котла.
Прежде чем начать пытаться изменить давление, его необходимо сначала измерить.
Все современные котлы, независимо от модели и производителя, обязательно должны быть оснащены манометром. Его стрелка показывает уровень давления в котле. Время от времени данный прибор следует проверять. Поскольку может случиться так, что показатели окажутся неверными.
Но если устройство работает исправно, а давление продолжает расти, необходимо попытаться выяснить причину этого. Причин, конечно, может быть множество. Например, кран был неплотно закрыт и из-за этого в котел постоянно поступает лишняя жидкость. В любом случае, для того чтобы снизить давление, необходимо сперва определить, что именно послужило причиной его повышения.