ТРУБОПРОВОДЫ КОТЕЛЬНОЙ

Steam, его создание и использование от Babcock & Компания Wilcox входит в серию книг HackerNoon. Вы можете перейти к любой главе этой книги здесь. ТРУБОПРОВОДЫ КОТЕЛЬНОЙ

ТРУБОПРОВОДЫ КОТЕЛЬНОЙ

При проектировании паровой установки трубопроводной системе следует уделить самое пристальное внимание. Помимо конструктивных деталей, хорошая практика которых довольно хорошо известна, важными факторами являются размер используемого трубопровода и методы, используемые для предотвращения проблем, связанных с наличием в системе конденсационной воды, и средства, используемые для ее снижения. радиационные потери.

Мнения инженеров значительно различаются по вопросу о материале труб и фитингов для разных видов работ, и следующее предлагается просто как предложение того, что представляет собой хорошую репрезентативную практику.

Все трубы должны быть из кованого железа или мягкой стали. В настоящее время трубы изготавливаются из «стандартной» и «особо прочной»[76] и «двойные сверхсильные» веса. До недавнего времени строилась четвертая трубка, примерно на 10 процентов легче стандартной и известная как «Купцы», но использование этой трубы в значительной степени вышло из практики. Размеры труб, если не указано иное, указаны в единицах номинального внутреннего диаметра. Таблица 62 содержит размеры и некоторые общие данные для стандартных и сверхпрочных кованых изделий. железная труба.

Размеры являются номинальными и, если не указано иное, указаны в дюймах.

Что касается размеров труб, можно найти Таблицу 63, в которой приведены определенные данные о трубах. быть полезным.

Размеры являются номинальными и, если не указано иное, указаны в дюймах.

Материал и толщина трубы. При давлении насыщенного пара, не превышающем 160 фунтов, все трубы диаметром более 14 дюймов должны иметь внешний диаметр 3/8 дюйма. Все остальные трубы должны иметь стандартную полную массу, за исключением подачи под высоким давлением[77] и стропы для обдува, которые должны быть очень прочными.

Для давлений от 150 до 200 фунтов с перегретым паром все линии подачи и продувки высокого давления, паропроводы высокого давления, имеющие резьбовые фланцы, а также прямые участки и изгибы паропроводов высокого давления диаметром 6 дюймов и менее должны иметь соединения Ван Стоуна. быть очень сильным. Все трубы диаметром 7 дюймов и более, имеющие соединения Van Stone, должны быть полновесными мягкими отбортовочными трубами специального качества. Труба диаметром 14 дюймов и более должна иметь внешний диаметр 3/8 дюйма. Все трубы для этих давлений, не указанных выше, должны быть полновесными.

Фланцы. Для насыщенного пара при рабочем давлении 160 фунтов все фланцы для труб из кованого железа должны иметь чугунную резьбу. Все резьбовые фланцы высокого давления должны иметь диаметр, толщину и отверстия в соответствии со «стандартом производителя» для «сверхтяжелых» фланцев. Все фланцы низкого давления должны иметь диаметр, толщину и отверстия в соответствии со «стандартом производителя» для «стандартных фланцев».

Фланцы на линиях высокого давления должны быть расточены для приема трубы и предотвращения заплечиков резьбы. Трубу следует ввинтить через фланец не менее чем на 1/16 дюйма, поместить в машину и после обрезания конца сделать один плавный надрез по поверхности фланца, чтобы он стал перпендикулярным оси трубы.

При давлении выше 160 фунтов, когда используется перегретый пар, все паропроводы высокого давления диаметром 4 дюйма и более должны иметь цельнокатаные стальные фланцы и специальные высаженные притирочные соединения. При изготовлении таких соединений концы трубы нагреваются и осаживаются по торцу удерживающей оправки, соответствующей форме фланца, при этом притертая часть трубы распрямляется по торцу оправки, осадочное действие сохранение желаемой толщины притира. В остывшем состоянии обе стороны нахлеста соприкасаются друг с другом, образуя одинаковую толщину и равномерное прилегание к фланцу и прокладке. Таким образом, соединение представляет собой строго соединение металл-металл, фланцы просто удерживают притертые концы трубы напротив прокладки.

Для предотвращения поломки выбирается специальный сорт мягкой фланцевой трубы. Изгиб представляет собой серьезное испытание для трубы, и если она выдерживает процесс изгиба и испытания под давлением, надежность соединения гарантирована. Такое соединение называется соединением Ван Стоуна, хотя с момента его первого появления было внесено множество модификаций и улучшений.

Диаметр и толщина таких фланцев должны быть специальными сверхтяжелыми. Такие фланцы следует обтачивать по диаметру, их передние поверхности должны быть обработаны на станке, а задние - вместо точечной обработки.

В линиях, отличных от указанных для давления более 150 фунтов, все фланцы для труб из кованого железа должны иметь резьбу. Все резьбовые фланцы для перегретых трубопроводов высокого давления диаметром 3½ дюйма и меньше должны быть «полустали» сверхтяжелыми. Фланцы для других трубопроводов, кроме паропроводов, должны быть сверхтяжелыми по стандарту производителя.

Вместо описанных часто используются приварные фланцы, дающие удовлетворительные результаты.

Фитинги. Для насыщенного пара под давлением до 160 фунтов все фитинги диаметром 3½ дюйма и меньше должны быть завинчены. Фитинги диаметром 4 дюйма и более должны иметь фланцевые концы. Фитинги для этого давления должны быть чугунными, иметь толстые выводы и полную коническую резьбу. Фланцевые фитинги в линиях высокого давления должны быть сверхтяжелыми, а в линиях низкого давления – стандартного веса. Там, где это возможно, во фланцах и фитингах, работающих под высоким давлением, поверхности болтов должны быть точечно обработаны, чтобы обеспечить подходящую опору для головок болтов и гаек.

Фитинги для перегретого пара до 70 градусов при давлении выше 160 фунтов иногда изготавливаются из чугуна.[ 78] Для перегрева выше 70 градусов такая арматура должна быть «стальной отливкой» и вообще такая арматура рекомендуется для любой степени перегрева. Фитинги, предназначенные не только для работы под высоким давлением, могут быть изготовлены из чугуна, за исключением случаев, когда подается перегретый пар, где они должны быть из «кованой стали» или «твердого металла». Фитинги диаметром 3½ дюйма и меньше следует привинчивать, а фитинги диаметром 4 дюйма и фланцевые.

Фланцы на давление до 160 фунтов в трубах и фитингах для линий низкого давления, а также любые фитинги для линий высокого давления должны иметь гладкие поверхности, гладкую инструментальную обработку, с насечками V-образными канавками для резиновых прокладок. Фланцы линий высокого давления должны иметь выступающие поверхности, выступающие на весь доступный диаметр внутрь отверстий для болтов. Эти лица должны быть оценены одинаково.

Все трубы диаметром ½ дюйма и меньше должны иметь шлифованные соединения, подходящие для требуемого давления. Трубы диаметром ¾ дюйма и более должны иметь чугунные фланцевые соединения. По возможности следует отдавать предпочтение соединениям из кованого железа, чтобы облегчить демонтаж.

Клапаны — для рабочего давления 150 фунтов и насыщенного пара все клапаны размером 2 дюйма и меньше могут иметь резьбовые концы; 2½ дюйма и более должны быть фланцевыми. Все паровые клапаны высокого давления размером 6 дюймов и более должны иметь подходящие байпасы. Все клапаны для использования с перегретым паром должны иметь специальную конструкцию. При давлении выше 160 фунтов, когда перегрев не превышает 70 градусов, корпуса клапанов, крышки и траверсы иногда изготавливаются из чугуна, хотя обычно лучше использовать полусталь. Шпиндели таких клапанов должны быть бронзовыми и иметь специальные горловины с конденсационными камерами, предотвращающими продувание перегретого пара через насадку. Для давления более 160 фунтов и перегрева выше 70 градусов все клапаны диаметром 3 дюйма и более должны иметь корпуса клапанов, крышки и хомуты из стального литья. Шпиндели должны быть изготовлены из какого-либо некоррозионного металла, например, монельного металла. Кольца седла должны быть съемными и изготовлены из того же нержавеющего металла, что и седла шпинделя и поверхности плунжера.

Все клапаны для соленой воды должны иметь бронзовые шпиндели, втулки и седла уплотнения.

Предложения относительно фланцев для различных классов эксплуатации, представленные на странице 311, остаются в силе. хорошо для фланцев клапанов, за исключением того, что такие фланцы не имеют надрезов.

Автоматические запорные и обратные клапаны все чаще используются в котлах, и такое использование является обязательным в соответствии с правилами использования котлов в некоторых сообществах. При использовании их желательно размещать непосредственно на сопле котла. Если на одной линии расположены два или более котлов, в дополнение к задвижке на котле, будь то автоматический задвижка или задвижка, на каждой ветке котла в главном паровом коллекторе должна быть предусмотрена дополнительная задвижка.

Предохранительные клапаны должны быть установлены на напорной стороне каждого питательного насоса и на нагнетательной стороне каждого питающего нагревателя закрытого типа.

Линии подачи. Линии подачи во всех случаях должны быть изготовлены из особо прочных труб из-за коррозионного воздействия горячей питательной воды. Хотя выше было предложено использовать в таких линиях чугунные фланцы с резьбой, из-за внезапного расширения такой трубы в некоторых случаях чугунные фланцы с резьбой трескаются до того, как они полностью нагреются и расширятся, и по этой причине литые стальные резьбовые фланцы дадут более удовлетворительные результаты. В некоторых случаях в питающих линиях использовались соединения из кованой стали и соединений Van Stone, и это, несомненно, лучше, чем использование резьбовых соединений из литой стали, хотя дополнительные затраты не оправданы на всех станциях.

Подающие клапаны всегда должны иметь проходную форму. Задвижка не может точно регулироваться и часто стучит из-за пульсации подающего насоса.

Прокладки. Для линий пара и воды, где давление не превышает 160 фунтов, резиновые прокладки для проволочных вставок толщиной 1/16 дюйма будут хорошо служить. Для линий низкого давления обычно используются черные резиновые прокладки с брезентовой вставкой. Для маслопроводов необходимы специальные прокладки.

При давлении выше 160 фунтов, переносящем перегретый пар, хорошо подходят гофрированные стальные прокладки, простирающиеся на весь доступный диаметр внутри отверстий для болтов. Для водопроводов высокого давления используются резиновые прокладки с проволочными вставками, а для фланцевых соединений низкого давления - резиновые прокладки с вставками из полотна.

Размер паропроводов. Факторами, влияющими на правильный размер паропроводов, являются излучение от таких трубопроводов и скорость пара внутри них. По мере увеличения размера паропровода будет увеличиваться радиация.[79 ] По мере уменьшения размера скорость пара и перепад давления для данного количества пара естественным образом увеличиваются.

В современной практике наблюдается заметная тенденция к более высоким скоростям пара, особенно в случае перегретого пара. Раньше считалось хорошей практикой ограничивать эту скорость до 6000 футов в минуту, но сегодня эта цифра считается низкой.

На практике рекомендуемым ограничивающим фактором скорости является допустимый перепад давления. При описании действия дросселирующего калориметра было показано, что потери при падении давления отсутствуют, а разница в энергии между более высоким и низким давлением проявляется в виде тепла, которое в случае пара, протекающего через трубы, может испарять любой присутствующий конденсат или может излучаться из трубы. Уменьшение площади трубы уменьшает излучающую поверхность трубы и, следовательно, уменьшает возможную конденсацию. Поскольку тепло, выделяемое при перепаде давления, используется для преодоления или уменьшения тенденции к конденсации и потерь тепла за счет излучения, пар, поступающий в первичный двигатель, будет более сухим или более перегретым там, где используются высокие скорости пара, чем там, где они используются. ниже, и если в котлах создается достаточное избыточное давление для поддержания желаемого давления в первичном двигателе, падение давления приводит к фактической экономии, а не к потерям. Все это аналогично стандартной практике в электрораспределительных системах, где напряжение генератора регулируется с учетом потерь в питающих линиях.

В современной практике при использовании перегретого пара скорость 15 000 футов в минуту не является чем-то необычным, и эта цифра очень часто превышается.

Проектирование системы трубопроводов. После определения правильного размера используемых труб наиболее важным фактором является обеспечение удаления конденсата, который может возникнуть в любой системе. Такую конденсацию невозможно полностью преодолеть, и если конденсационная вода попадет в первичный двигатель, это неизбежно приведет к трудностям. Вода практически несжимаема, и ее воздействие при движении с высокими скоростями мало отличается от воздействия твердого тела равного веса, поэтому удар о колена, клапаны или другие препятствия эквивалентен удару тяжелого молотка, который может привести к разрушению трубка. Если в системе недостаточно воды для достижения такого результата, это обязательно вызовет стук и вибрацию в трубе, что в конечном итоге приведет к негерметичности соединений. Там, где вода достигает первичного двигателя, ее эффект будет варьироваться от неприятного стука до разрушения. Слишком часто, когда такая причина приводит к катастрофическим последствиям, котлы обвиняют в выдаче влажного пара, тогда как на самом деле зло является просто результатом плохой конструкции трубопровода, причем наиболее распространенной причиной такого действия является попадание в карманы вода в определенных частях трубопровода, откуда она уносится паром порциями. Воздействие особенно серьезное, если пар попадает в холодную трубу, содержащую воду, поскольку вода может затем образовать частичный вакуум за счет конденсации пара и с очень высокой скоростью выбрасываться через трубы, вызывая характерный резкий металлический стук, который часто вызывает взрыв. трубы или фитингов. Количество воды, присутствующей в результате конденсации, можно оценить, если принять во внимание, что непокрытая 6-дюймовая труба длиной 150 футов, по которой подается 3600 фунтов пара высокого давления в час, конденсирует примерно 6 процентов общего пара, переносимого радиацией. Отсюда следует, что эффективные средства удаления конденсата абсолютно необходимы, и следующие предложения относительно таких средств могут оказаться полезными:

Шаг всех труб должен быть по направлению потока пара. Везде, где необходим подъем, следует установить дренаж. Все основные коллекторы и важные ответвления должны заканчиваться отводом, и каждый такой отвод, а также все низкие точки системы должны быть подключены к дренажному насосу. Аналогичное соединение должно быть сделано для каждого фитинга, где существует опасность образования водяного кармана.

Ответвления никогда не следует проводить снизу основного коллектора, а, где это возможно, следует брать сверху. Каждая питающая трубка двигателя должна иметь собственный сепаратор, расположенный как можно ближе к дроссельной заслонке. Такие сепараторы следует сливать в дренажную систему.

Обратные клапаны часто размещаются в сливных трубах, чтобы предотвратить попадание пара в любую часть системы, которая может быть перекрыта.

Клапаны должны быть расположены так, чтобы они не могли образовывать водяные карманы ни в открытом, ни в закрытом состоянии. Проходные клапаны образуют водяной карман в трубопроводе, к которому они подсоединены, если шток не установлен в горизонтальном положении, тогда как задвижки могут быть установлены с шпинделем вертикально или под углом. При размещении кранов непосредственно на патрубке котла над ними следует предусмотреть слив.

Стоки высокого давления должны быть подсоединены как к питающим нагревателям, так и к сливным коллекторам. Ловушки и счетчики должны быть снабжены байпасами. Сливы цилиндров, продувочные и сливные трубы нагревателей, продувочные трубы котла и подобные линии следует отводить в отходы. Концы сливных отверстий цилиндров не должны выступать ниже поверхности воды, поскольку при запуске или закрытии дроссельной заслонки при открытых сливных отверстиях вода может попасть обратно в цилиндры.

Покрытие — магнезия, холст.

Для расчета радиации при давлении и температуре, отличной от 160 фунтов и 60 градусов, используйте B. t. ты. цифры для разницы в один градус.

Излучение от труб. Вред присутствия конденсированного пара в трубопроводных системах подробно обсуждался выше и в некоторых предыдущих статьях. Конденсат, возникающий в результате радиации, хотя его нельзя полностью устранить, при правильной установке можно значительно уменьшить.

Голая труба будет излучать примерно 3 Б.т. ты. в час на квадратный фут открытой поверхности на один градус разницы температур между содержащимся паром и наружным воздухом. Эта цифра может быть снижена до 0,3-0,4 Б.т. ты. для тех же условий с помощью изоляционного покрытия толщиной 1½ дюйма. В Таблице 64 приведены потери излучения для оголенных и покрытых труб с магнезией различной толщины. покрытие.

Было проведено множество экспериментов относительно относительной эффективности различных видов покрытий. В Таблице 65 приведены некоторые приблизительные относительные цифры, основанные на покрытии в один дюйм, полученные в результате экспериментов Полдинга. , Якобус, Брилл и другие.

Из расчета покрытия толщиной в один дюйм.

Следующие предложения могут оказаться полезными:

Открытые излучающие поверхности всех труб, всех фланцев для пара высокого давления, корпусов клапанов и фитингов, нагревателей и сепараторов должны быть покрыты непроводящим материалом, если такое покрытие улучшит экономичность установки. Все главные паропроводы, ветви двигателя и котла должны быть покрыты 2 дюймами 85-процентного карбоната магния или его эквивалента. Другие линии могут быть покрыты одним дюймом того же материала. Все покрытия должны быть секционными по форме, а большие поверхности должны быть покрыты блоками, за исключением случаев, когда такой материал будет сложно установить, и в этом случае следует использовать пластиковый материал. В случае фланцев покрытие должно быть сужено к фланцу, чтобы можно было снять болты.

Перед нанесением покрытия все поверхности должны быть окрашены. Холст обычно накрывают поверх покрытия и удерживают на месте кованые или медные ленты.

Расширение и поддержка трубы. Очень важно, чтобы трубопровод прокладывался так, чтобы не возникало чрезмерных напряжений из-за расширения. Определенные точки обычно надежно закрепляются, а расширение трубопровода в других точках обеспечивается путем установки опор, по которым трубопровод будет скользить, или с помощью гибких подвесок. Если труба поддерживается или закреплена, она должна находиться на конструкции здания, а не на котлах или первичных двигателях. Если предусмотрены опоры, они, как правило, должны представлять собой любую из многочисленных имеющихся скользящих опор. Расширение обеспечивается таким методом поддержки и обеспечением изгибов большого радиуса там, где это необходимо.

Ранее считалось, что трубопровод фактически расширится при температуре пара, составляющей примерно половину теоретической величины, из-за того, что внешняя часть трубы не достигнет полной температуры содержащегося в нем пара. Однако из недавних экспериментов выяснилось, что такое фактическое расширение в случае хорошо покрытой трубы будет очень близко к теоретической величине. В одном отмеченном случае паровой коллектор длиной 293 фута при нагревании под рабочим давлением 190 фунтов, пар перегревался примерно до 125 градусов, расширялся на 8¾ дюйма; теоретическая величина расширения в данных условиях составит примерно 935/64 дюйма.

О книжной серии HackerNoon: мы предлагаем вам наиболее важные технические, научные и познавательные книги, являющиеся общественным достоянием.

Эта книга является общественным достоянием. Бэбкок и amp; Компания Уилкокс (2007). Steam, его создание и использование. Урбана, Иллинойс: Проект Гутенберг. Получено https://www.gutenberg.org/cache/epub/22657/pg22657-images.html.

Эта электронная книга предназначена для использования кем угодно и где угодно, бесплатно и практически без каких-либо ограничений. Вы можете скопировать ее, отдать или повторно использовать в соответствии с условиями лицензии Project Gutenberg, включенной в данную электронную книгу или на сайте www.gutenberg.org< /a>, расположенный по адресу https://www.gutenberg.org/policy/license.html.. эм>