При подборе парового котла для снабжения предприятия паром используется несколько параметров.
Одним из параметров является номинальное давление пара, которое должно обеспечить технические требования к установкам, потребляющие пар.
Причиной выбора пониженного давления может является и желание сэкономить топливо, потребляемой котельной и изменения параметров технологических установок, которые используют пар, а также завышенные данные в техническом задании на проектирование паровой системы. Часто заказчик заказывает котел «про запас» с более высоким давлением, чем необходимо и в дальнейшем принимается решение понизить до значений, необходимых потребителю.
Обычно, при эксплуатации котла значение давления пара может устанавливаться в определенных границах, в зависимости от технических условий.
Однако, необходимо помнить, что слишком сильное снижение давления может привести к негативным последствиям при эксплуатации котла.
Прежде чем владелец котельной примет решение работать на более низких параметрах, необходимо провести оценку всей котельной установки и паровой системы, а после оценки провести испытания, чтобы установить критическое минимальное давление, особенно при максимальной паровой нагрузке.
Негативные последствия
- Нестабильная работа питательного насоса или кавитация
- Снижение номинальной паропроизводительности котла
- Высокая скорость уноса пара
- Неудовлетворительная работа вспомогательного оборудования котельной (например, деаэратора) или теплообменников пар-вода.
Нестабильная работа питательного насоса или кавитация
При снижении давления пара питательный насос начинает работать в другом рабочем режиме.
Так при пониженном давлении котла «кривая» насоса уходит в нестабильную правую зону, где возрастает вероятность возникновения кавитации, перегрев электродвигателя, появление вибрации и посторонних шумов с последующим выходом из строя насосного агрегата. При этом возрастает производительность насоса при более низком напоре. Увеличение расхода вызывает увеличение перепада давления в насосе.
На графике видно, как рабочая точка перемещается из (1) в (2)
Пример
Для парового котла паропроизводительностью 8000 кг/час с рабочим давлением 10 бар подобран питательный насос Grundfos CR 10-16, с учетом продувок и инженерного запаса.
Для устойчивой работы питательного насоса CR 10-16 при работе парового котла c рабочим давлением 10 бар (g) необходимо обеспечить подпор NPSH (а) на всасывающем патрубке насоса минимум 4,0 метра, с учетом насоса данной модели равной 3,0 метрам, кавитационным запасом 0,5 метра и сопротивлением всасывающей линии насоса 0,5 метра. Следовательно, высота столба жидкости от зеркала воды в баке деаэратора до всасывающего патрубка насоса должна быть больше 4 метров.
На графике рабочей характеристики насоса, хорошо видно, что при давлении в котле 10 бар (g) NPSH равен 3 метрам, а при понижении давления до 8 бар (g) зона работы выходит в правую нестабильную зону, при этом NPSH может достигать 4 метра или даже выше.
Котлы работают в широком диапазоне условий, от холодного пуска, когда давления в котле нет, до внезапных скачков нагрузки, которые в пиковые периоды могут превышать мощность котла.
Насос может эксплуатироваться длительное время не во всем диапазоне характеристики, а только в определенной ее части, называемой рабочим диапазоном характеристики насоса. Границы рабочего диапазона устанавливаются производителем насоса для обеспечения заданной долговечности.
Насос, работающий слева от зеленой вертикальной линии, прослужит долго, а насос, работающий справа, может очень быстро выйти из строя. Поскольку требования к расходу и давлению питательного насоса котла могут сильно различаться, перемещение вправо от зеленой линии может произойти быстро и без предупреждения. Насос является пассивным устройством, поэтому он всегда будет стремиться перекачивать как можно больше воды.
Корректировка характеристики насоса при помощи дросселирования
Для решения проблемы, описанной выше, предлагается простое и эффективное решение — установка балансировочной арматуры.
Прижимая (дросселируя) запорный вентиль на напорной линии питательного насоса, можно частично ограничить максимальный поток через насос, при этом кривая «сети» сместиться из точки (2) в точку (1), при этом насос уже будет работать в более благоприятной зоне.
Для установки необходимого расхода на напорной линии блока питательных насосов устанавливают запорный вентиль с затвором для балансировки. Это позволяет добиться более плавного изменения расхода, чем с обычным затвором.
Дополнительно, при балансировке следует измерить потребляемый ток двигателя и сравнить его со значением, потребляемым при необходимом расходе.
Одной из причин превышение допустимого тока при полной нагрузке во время работы насоса может быть работа насоса с расходом больше номинального.
В этом случае, прикрывая дросселирующий вентиль на стороне нагнетания, можно контролировать степень закрытия вентиля до восстановления приемлемого значения тока электродвигателя.
дополнительная информация по теме
