Арматура и гарнитура котельных установок

К арматуре относятся устройства и приборы, обесцвечивающие безопасное обслуживание, управление работой элементов котельного агрегата и теплоэнергетического оборудования, находящихся под давлением. Арматура – это регулирующие и запорные устройства для подачи, продувки и спуска воды, истечения, регулирования и отключения трубопроводов воды, пара, топлива и предохраняющие от превышения давления. К арматуре также принято относить основные контрольные и измерительные приборы – водоуказательные стекла, манометры, предохранительные клапаны. Количество арматуры, ее обязательные типы регламентированы Правилами Госгортехнадзора.

По назначению арматура делится на запорную (кран, вентиль, задвижка), регулирующую (редукционный клапан), защитную (предохранительный и обратный клапан).

По способу соединения с трубопроводами арматуру разделяют на фланцевую и муфтовую, а по материалу – на латунную, чугунную, комбинированную. В местах соединения с фланцами устанавливаются прокладки или уплотнения. Запорная арматура должна иметь паспорт и маркировку: завод-изготовитель, давление и температура среды, условный диаметр, направление потока.

Вентиль – состоит из корпуса, внутри которого имеется перегородка с горизонтальным седлом, из клапана, шпинделя маховика, коронки, сальниковой гайки и втулки (рис. 8.1). Вентиль для воды имеет клапан с мягким уплотнителем (кожа, резина, фибр), а для пара уплотнений нет. Маховик вентиля окрашивается красной краской для пара и голубой – для воды. Теплоноситель всегда должен подаваться под клапан, для чего на корпусе имеется стрелка.

Задвижка – стальная или чугунная, имеет корпус, два вертикальных седла, два диска, клин, шпиндель маховика, коронку, сальник, втулки (рис. 8.2). При вращении маховика с гайкой шпиндель перемещается вниз или вверх по отношению гайки крышки с подвешенными на шпинделе дисками. Когда диски полностью перекроют отверстие в корпусе, хвостовик клина, вставленного между дисками, упирается в дно корпуса задвижки, раздвигает диски и происходит уплотнение их с бронзовыми кольцами корпуса. Теплоноситель может двигаться в любом направлении.

Возможные неисправности: нет маховика, погнут шпиндель, разбит корпус, отсутствует сальниковая набивка, негерметичность прилегания дисков к корпусу.

Запорный кран устанавливают обычно на газопроводе. Кран имеет корпус, внутри которого установлена коническая пробка с отверстием для прохода газа, а в верхней части – риска для указания направления движения газа. В сальниковых кранах пробка прижимается сверху крышкой сальника, а в натяжных – снизу натяжной гайкой.

Возможные неисправности: разбит корпус, отсутствует риска, сорвана резьба или ограничитель уровня поворота, или отсутствует натяжная гайка.

Обратный клапан служит для пропуска рабочей среды в одном направлении. Состоит из корпуса, внутри которого имеется перегородка с горизонтальным седлом, клапана, штока, крышки. При повышении давления под клапаном он вместе со штоком перемещается вверх и пропускает рабочую среду (основное рабочее положение). При падении давления в трубопроводе или сосуде до обратного клапана рабочая среда (вода) давит на клапан, и он садится на седло, перекрывая тем самым проход рабочей среды. Работу обратного клапана можно определить по стуку клапана и штока о крышку.

Предохранительный клапан – устройство для автоматического предотвращения повышения давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу (или в дренаж). Клапаны бывают рычажно-грузовые или пружинные и должны защищать котлы, пароперегреватели, экономайзеры от превышения в них давления более чем на 10 %. Методика их регулирования и начальное давление их открытия должны быть указаны предприятием-изготовителем в инструкции. Предохранительные клапаны устанавливаются на паровых котлах на верхнем барабане, в пароперегревателях – на стороне выхода пара, в экономайзерах – по одному на входе и выходе, на водогрейном котле – на выходных коллекторах. Предохранительных клапанов должно быть установлено не менее двух, один из которых контрольный (закрыт металлическим кожухом с замком или пломбой). Диаметр прохода предохранительных клапанов должен быть не менее 20 мм. Оператор с рабочего места воздействует на рычаг предохранительного клапана (через систему блоков) и проверяет его методом принудительного кратковременного открытия «подрывом»: для котлов с давлением до 1,4 МПа не реже одного раза в смену, а с давлением от 1,4 до 4 МПа – одного раза в сутки.

Рычажно-грузовой предохранительный клапан состоит из корпуса с фланцами, внутри которого имеется перегородка с горизонтальным седлом и запрессованной втулкой, клапана с тарелкой, шпинделя с шарниром, трех направляющих вилок, рычага с шарниром и груза.
В пружинном клапане вместо рычага и груза на штоке установлена пружина. Сила от веса груза (или пружины) через рычаг и шпиндель (шток) давит тарелкой сверху, и клапан садится на седло, а снизу под клапан давит пар (или вода). Если сила от давления рабочего тела (пара или воды) начинает превышать силу груза (пружины), то клапан поднимается и выпускает пар в атмосферу (воду в дренаж). После снижения давления до рабочего клапан автоматически закрывается. Пар, выходящий из клапана, выводится трубой на крышу котельной (в атмосферу) во избежание ожогов персонала.

Возможные неисправности: а) клапан открывается раньше или после предельного давления, когда сдвинут груз; рычаг застревает в вилке или заржавел шарнир; б) клапан пропускает, когда между тарелкой и седлом либо попала грязь, накипь, либо тарелка плохо притерта к седлу или изношена, или перекошена; в) клапан не открывается, когда тарелка прикипела к седлу или заклинен рычаг, или груз чрезмерно велик, а также возможно засорение (замерзание) пароотводящей или дренажной трубы.

Редукционный клапан – применяется для понижения давления пара поддержания сниженного давления в определенных пределах. Он состоит из корпуса с тарелкой, свободно скользящей по штанге, на нижнем конце которой укреплен поршень с резиновым уплотнительным кольцом. Над цилиндром поршня находится поперечина, служащая опорой пружины. Пар выходит в отверстие под тарелку и одновременно проникает в цилиндр, где производит давление вверх – на тарелку и вниз – на поршень. При одинаковых диаметрах тарелки и поршня (площади их одинаковы) и свободном состоянии пружины клапан уравновешен. При вращении по часовой стрелке маховика штанга с тарелкой поднимается, и в образовавшийся зазор между седлом и тарелкой начнет поступать пар, давление которого повысится до предела, соответствующего натягу пружины, а установка клапана на требуемое понижение давления достигается вращением маховика. До и после редукционного клапана должны быть установлены запорные устройства, а за клапаном – предохранительный клапан и манометр.

Гарнитурой называют устройства, позволяющие безопасно обслуживать топочную камеру, газоходы котельного агрегата и газовоздушный тракт, с помощью которых осматривают, очищают от внешних загрязнений элементы котла, осуществляют визуальное наблюдение за процессом горения. К ней относят: топочные дверцы и лазы в обмуровке; гляделки для визуального наблюдения за горением и состоянием поверхностей нагрева, футеровки и торкрета; шиберы и заслонки для регулирования тяги и дутья; лючки для обдувки, а также взрывной предохранительный клапан.

В процессе неправильного розжига и нарушения эксплуатации котельного агрегата возможно создание избыточного давления топочных газов (хлопок), что может привести к разрушению обмуровки котла, газоходов и дымовой трубы. Взрывные предохранительные клапаны служат для предохранения этих элементов и обычно устанавливаются на обмуровке топки, газоход водяного экономайзера и на борове (подземном канале движения топочных дымовых газов) перед дымовой трубой, в местах, исключающих травмы персонала.

Взрывной предохранительный клапан выполнен в виде металлической рамки (500×500 мм), закрытой листом асбеста. Асбест выдерживает высокие температуры, но не выдерживает избыточного давления. При взрыве топочной смеси (хлопок) создается избыточное давление внутри топочной камеры и в газоходах, в результате чего асбест разрывается и выпускает часть топочных газов в атмосферу через специальный канал, а обмуровка оборудования при этом остается не нарушенной. Если асбест нарушен, то пропадает тяга и в этом случае необходимо установить новый лист асбеста и повторить розжиг. Взрывной предохранительный клапан устанавливают на котлах, работающих без наддува, и в процессе работы он проверяется визуально.