Редукционно-охладительные установки инжекционного типа
Типы инжекционных РОУ
Наиболее часто встречаются следующие типы инжекционных РОУ:
РОУ инжекционного типа с паропреобразующим клапаном.
В паропреобразующем клапане реализованы две функции: редуцирование давления и регулирование температуры пара (рис.1). Охлаждающая вода впрыскивается непосредственно в корпус клапана на делитель потока, что обеспечивает её быстрое испарение.
Рис. 1. Паропреобразующий клапан с впрыском охлаждающей воды в корпус клапана.
РОУ инжекционного типа с использованием охладителя пара.
Охладитель пара представляет собой устройство, предназначенное для впрыска в пар охлаждающей воды. Охладитель может представлять собой как просто форсунку, интегрированную в участок паропровода (рис. 2), так и специальное устройство позволяющее распылять воду и эффективно перемешивать её с паром в широком диапазоне скоростей и расходов (рис. 3.).
Рис. 2. Охладитель пара с форсункой
Рис. 3. Охладитель пара с соплом
Казалось бы, использование паропреобразующего клапана будет наиболее оптимальным, так как в одном устройстве реализованы две функции, однако прежде, чем делать такой вывод, давайте проведем более детальное сравнение.
Паропреобразующий клапан критичен к температуре охлаждающей воды и температуре пара, а потому, для обеспечения нормальной работы и долговечности данного типа РОУ необходимо обеспечить подачу воды строго определенной температуры.
Охладители пара в силу отсутствия подвижных внутренних деталей менее чувствительны к температуре охлаждающей воды. Таким образом, температурные расширения не будут оказывать влияние на работоспособность РОУ. Разделение функций регулирования давления и температуры также повысит надёжность системы в целом.
Перед выбором определенного типа РОУ следует обратить внимание на ряд важных моментов:
• Давление и температура пара, поступающего на РОУ.
• Давление и температура пара за РОУ.
• Наличие охлаждающей воды в необходимом количестве, с требуемым давлением, температурой, а также необходимого качества.
• Существующий расход пара, а также перспективы его увеличения в будущем.
• Динамический диапазон РОУ - отношение максимально возможного расхода пара к минимально возможному.
• Возможность обеспечения стабильного регулирования по пару и воде в пределах требуемого динамического диапазона.
• Необходимость интеграции систем регулирования РОУ в существующую систему АСУТП.
• Конструктивные особенности охладителя пара, обеспечивающие эффективный впрыск и распыление охлаждающей воды, сопротивление к эрозионному износу, а также требования к диаметру и длине участка трубопровода за охладителем пара, необходимого для полного испарения охлаждающей воды.
Ответы на эти вопросы дадут возможность учесть все необходимые факторы и позволят спроектировать наиболее оптимальную РОУ для конкретного применения.
Основные элементы РОУ
Типовая схема РОУ включает: дренажные карманы паропровода до и после устройства впрыска охлаждающей воды, контур регулирования давления, контур регулирования температуры, необходимую трубопроводную арматуру, предохранительный клапан и, наконец, сам охладитель пара - устройство впрыска охлаждающей воды.
Рис. 4. Вид типичной РОУ
Дренаж паропровода
Как до, так и после РОУ, должны быть организованы дренажи паропровода.
Перед РОУ дренаж необходим по следующим причинам:
- При пуске паропровода и прогреве системы пар, поступающий на РОУ, будет интенсивно конденсироваться на холодных поверхностях труб и арматуры. Наличие конденсата в паропроводе увеличивает риск возникновения гидроударов, повышает эрозионный износ труб и арматуры.
- Такое же образование конденсата возможно и в случае прекращения подачи пара и остывания паропровода.
Дренаж паропровода за РОУ не менее важен.
- Если РОУ по каким-либо причинам работает некорректно, в паропровод может попадать большое количество воды, часть которой будет испаряться, охлаждая пар, а часть будет скапливаться в нижней части паропровода, что неизбежно приведет к снижению его пропускной способности и риску возникновения гидроудара;
- Трубопровод за устройством впрыска воды должен иметь уклон в сторону движения пара (прибл. 20 мм/м), а в качества устройства отделения влаги рекомендуется использовать сепаратор пара.
Контур регулирования давления (регулирующий клапан с пневмо- или электроприводом, а также редукционный клапан прямого действия (рис. 5)).
Редукционный клапан прямого действия можно использовать если:
• Давление перегретого пара на входе в РОУ, а также расход пара в процессе эксплуатации не будут изменяться в широких пределах;
• Не требуется точного поддержания давления и температуры пара за РОУ;
• Не требуется интеграция оборудования РОУ в АСУТП предприятия.
Регулирующий клапан с электроприводом можно использовать только в том случае, если давление пара на входе в РОУ и расход пара будут постоянны или меняться в процессе работы медленно.
Во всех остальных случаях необходимо использовать регулирующие клапаны, с пневмприводами. Будучи оснащенным электропневматическим позиционером в совокупности с электронным контроллером и датчиком давления, клапан будет точно поддерживать давление за РОУ, в том числе и на переменных, быстро меняющихся нагрузках.
Рис. 5. Контур регулирования давления с дренажами и запорной арматурой.
Контур регулирования температуры
Для регулирования температуры пара (рис. 6.) используют регулирующие клапаны с пневмо- или электроприводами.
При выборе оборудования и проектировании системы регулировании температуры необходимо обращать внимание на следующие моменты:
• Для каждого типа охладителя пара существует минимальное значение давление воды, при котором он будет эффективно распылять её. Так для охладителя пара с соплом Вентури необходимо чтобы давление воды было как минимум на 1,0 бар выше давления пара, поддерживаемого за РОУ.
• Перепад давления на регулирующем клапане не должен быть слушком большим во избежание кавитации и обеспечения точного регулирование подачи воды во всем диапазоне работы.
• Если охлаждающая вода имеет слишком большое давление, то перед регулирующим клапаном необходимо установить редукционный клапан, снижающий давление воды до приемлемого уровня.
Для защиты оборудования, установленного на линии подачи охлаждающей воды от попадания туда пара, за регулирующим клапаном должен быть установлен обратный клапан
Особое внимание следует уделить чистоте охлаждающей воды. Если существует вероятность того, что в охладитель будет поступать вода ненадлежащего качества, перед регулирующим клапаном необходимо установить фильтр.
Рис. 6. Контур регулирования температуры с запорной арматурой.
Охладитель пара и участок трубопровода за ним
Диаметр охладителя пара инжекционного типа выбирается таким образом, чтобы обеспечить высокую скорость потока пара, как на участке самого охладителя, так и за ним. Считается, что при расчётном расходе пара его скорость в охладителе должна находиться в диапазоне от 40 до 60 м/c. Это обеспечивает интенсивное перемешивание и испарение воды на участке паропровода за охладителем, диаметр которого должен быть таким же, как у охладителя на длине как минимум 5-6 м, а желательно 7-8 м. Именно на этом расстоянии, а не сразу за охладителем пара надо измерять давление и температуру потока. Измерение этих параметров сразу за охладителем может дать неверные результаты, так как полное испарение воды и снижение температуры произойдёт не ближе приведённого выше расстояния. В конечном итоге это расстояние определяется остаточным перегревом: так, при остаточном перегреве в 50оС датчик температуры можно устанавливать на расстоянии 3,7 м за охладителем. При перегреве в 15оС это расстояние уже будет равно 6,25 м.
На рис. 7 приведена типичная схема РОУ, однако комплектация и выбор оборудования могут варьироваться в зависимости от параметров, назначения и условий применения.
Рис. 7. РОУ с регулятором давления прямого действия и охладителем пара инжекционного типа.
Итак, подробно рассмотрев различные типы инжекционных РОУ, а также особенности их проектирования и эксплуатации, мы убедились, что выбор РОУ - задача, требующая очень внимательного отношения и учета большого числа факторов. Надеемся, что наши рекомендации помогут читателю принять правильное решение при выборе оборудования или комплексной инженерной системы и снизить для себя все возможные риски.
Наиболее часто встречаются следующие типы инжекционных РОУ:
РОУ инжекционного типа с паропреобразующим клапаном.
В паропреобразующем клапане реализованы две функции: редуцирование давления и регулирование температуры пара (рис.1). Охлаждающая вода впрыскивается непосредственно в корпус клапана на делитель потока, что обеспечивает её быстрое испарение.
Рис. 1. Паропреобразующий клапан с впрыском охлаждающей воды в корпус клапана.
РОУ инжекционного типа с использованием охладителя пара.
Охладитель пара представляет собой устройство, предназначенное для впрыска в пар охлаждающей воды. Охладитель может представлять собой как просто форсунку, интегрированную в участок паропровода (рис. 2), так и специальное устройство позволяющее распылять воду и эффективно перемешивать её с паром в широком диапазоне скоростей и расходов (рис. 3.).
Рис. 2. Охладитель пара с форсункой
Рис. 3. Охладитель пара с соплом
Казалось бы, использование паропреобразующего клапана будет наиболее оптимальным, так как в одном устройстве реализованы две функции, однако прежде, чем делать такой вывод, давайте проведем более детальное сравнение.
Паропреобразующий клапан критичен к температуре охлаждающей воды и температуре пара, а потому, для обеспечения нормальной работы и долговечности данного типа РОУ необходимо обеспечить подачу воды строго определенной температуры.
Охладители пара в силу отсутствия подвижных внутренних деталей менее чувствительны к температуре охлаждающей воды. Таким образом, температурные расширения не будут оказывать влияние на работоспособность РОУ. Разделение функций регулирования давления и температуры также повысит надёжность системы в целом.
Перед выбором определенного типа РОУ следует обратить внимание на ряд важных моментов:
• Давление и температура пара, поступающего на РОУ.
• Давление и температура пара за РОУ.
• Наличие охлаждающей воды в необходимом количестве, с требуемым давлением, температурой, а также необходимого качества.
• Существующий расход пара, а также перспективы его увеличения в будущем.
• Динамический диапазон РОУ - отношение максимально возможного расхода пара к минимально возможному.
• Возможность обеспечения стабильного регулирования по пару и воде в пределах требуемого динамического диапазона.
• Необходимость интеграции систем регулирования РОУ в существующую систему АСУТП.
• Конструктивные особенности охладителя пара, обеспечивающие эффективный впрыск и распыление охлаждающей воды, сопротивление к эрозионному износу, а также требования к диаметру и длине участка трубопровода за охладителем пара, необходимого для полного испарения охлаждающей воды.
Ответы на эти вопросы дадут возможность учесть все необходимые факторы и позволят спроектировать наиболее оптимальную РОУ для конкретного применения.
Основные элементы РОУ
Типовая схема РОУ включает: дренажные карманы паропровода до и после устройства впрыска охлаждающей воды, контур регулирования давления, контур регулирования температуры, необходимую трубопроводную арматуру, предохранительный клапан и, наконец, сам охладитель пара - устройство впрыска охлаждающей воды.
Рис. 4. Вид типичной РОУ
Дренаж паропровода
Как до, так и после РОУ, должны быть организованы дренажи паропровода.
Перед РОУ дренаж необходим по следующим причинам:
- При пуске паропровода и прогреве системы пар, поступающий на РОУ, будет интенсивно конденсироваться на холодных поверхностях труб и арматуры. Наличие конденсата в паропроводе увеличивает риск возникновения гидроударов, повышает эрозионный износ труб и арматуры.
- Такое же образование конденсата возможно и в случае прекращения подачи пара и остывания паропровода.
Дренаж паропровода за РОУ не менее важен.
- Если РОУ по каким-либо причинам работает некорректно, в паропровод может попадать большое количество воды, часть которой будет испаряться, охлаждая пар, а часть будет скапливаться в нижней части паропровода, что неизбежно приведет к снижению его пропускной способности и риску возникновения гидроудара;
- Трубопровод за устройством впрыска воды должен иметь уклон в сторону движения пара (прибл. 20 мм/м), а в качества устройства отделения влаги рекомендуется использовать сепаратор пара.
Контур регулирования давления (регулирующий клапан с пневмо- или электроприводом, а также редукционный клапан прямого действия (рис. 5)).
Редукционный клапан прямого действия можно использовать если:
• Давление перегретого пара на входе в РОУ, а также расход пара в процессе эксплуатации не будут изменяться в широких пределах;
• Не требуется точного поддержания давления и температуры пара за РОУ;
• Не требуется интеграция оборудования РОУ в АСУТП предприятия.
Регулирующий клапан с электроприводом можно использовать только в том случае, если давление пара на входе в РОУ и расход пара будут постоянны или меняться в процессе работы медленно.
Во всех остальных случаях необходимо использовать регулирующие клапаны, с пневмприводами. Будучи оснащенным электропневматическим позиционером в совокупности с электронным контроллером и датчиком давления, клапан будет точно поддерживать давление за РОУ, в том числе и на переменных, быстро меняющихся нагрузках.
Рис. 5. Контур регулирования давления с дренажами и запорной арматурой.
Контур регулирования температуры
Для регулирования температуры пара (рис. 6.) используют регулирующие клапаны с пневмо- или электроприводами.
При выборе оборудования и проектировании системы регулировании температуры необходимо обращать внимание на следующие моменты:
• Для каждого типа охладителя пара существует минимальное значение давление воды, при котором он будет эффективно распылять её. Так для охладителя пара с соплом Вентури необходимо чтобы давление воды было как минимум на 1,0 бар выше давления пара, поддерживаемого за РОУ.
• Перепад давления на регулирующем клапане не должен быть слушком большим во избежание кавитации и обеспечения точного регулирование подачи воды во всем диапазоне работы.
• Если охлаждающая вода имеет слишком большое давление, то перед регулирующим клапаном необходимо установить редукционный клапан, снижающий давление воды до приемлемого уровня.
Для защиты оборудования, установленного на линии подачи охлаждающей воды от попадания туда пара, за регулирующим клапаном должен быть установлен обратный клапан
Особое внимание следует уделить чистоте охлаждающей воды. Если существует вероятность того, что в охладитель будет поступать вода ненадлежащего качества, перед регулирующим клапаном необходимо установить фильтр.
Рис. 6. Контур регулирования температуры с запорной арматурой.
Охладитель пара и участок трубопровода за ним
Диаметр охладителя пара инжекционного типа выбирается таким образом, чтобы обеспечить высокую скорость потока пара, как на участке самого охладителя, так и за ним. Считается, что при расчётном расходе пара его скорость в охладителе должна находиться в диапазоне от 40 до 60 м/c. Это обеспечивает интенсивное перемешивание и испарение воды на участке паропровода за охладителем, диаметр которого должен быть таким же, как у охладителя на длине как минимум 5-6 м, а желательно 7-8 м. Именно на этом расстоянии, а не сразу за охладителем пара надо измерять давление и температуру потока. Измерение этих параметров сразу за охладителем может дать неверные результаты, так как полное испарение воды и снижение температуры произойдёт не ближе приведённого выше расстояния. В конечном итоге это расстояние определяется остаточным перегревом: так, при остаточном перегреве в 50оС датчик температуры можно устанавливать на расстоянии 3,7 м за охладителем. При перегреве в 15оС это расстояние уже будет равно 6,25 м.
На рис. 7 приведена типичная схема РОУ, однако комплектация и выбор оборудования могут варьироваться в зависимости от параметров, назначения и условий применения.
Рис. 7. РОУ с регулятором давления прямого действия и охладителем пара инжекционного типа.
Итак, подробно рассмотрев различные типы инжекционных РОУ, а также особенности их проектирования и эксплуатации, мы убедились, что выбор РОУ - задача, требующая очень внимательного отношения и учета большого числа факторов. Надеемся, что наши рекомендации помогут читателю принять правильное решение при выборе оборудования или комплексной инженерной системы и снизить для себя все возможные риски.