Водорегуляторы

Водорегуляторы предназначены для автоматического регулирования расхода воды, подаваемой в главные и вспомогательные конденсаторы паротурбинных установок и энергокомплексов.

Водорегуляторы бывают прямого и непрямого дей­ствия, причем последние имеют, как правило, пилотное управле­ние.

Пилотные водорегуляторы предназначены для трубопроводов диа­метром более 40÷50 мм, для которых регуляторы прямого дейст­вия применять нецелесообразно из-за резкого возрастания габаритов и массы.

Рис. 110. Водорегуляторы:

а — прямого действия; б — непрямого действия (пилотный)

Водорегулятор прямого действия представлен на рис. 110, а. Ре­гулируемое давление конденсации подводится к прибору через шту­цер 14 и подается в полость между сильфонной коробкой 12 и сильфоном 13. В зависимости от контролируемого давления изменяется длина сильфона, к днищу которого прикреплен толкатель 11. Движе­ние от толкателя передается штоку 9, на верхний конец которого через тарелку 5 воздействует настроечная пружина 7. Начальный натяг этой пружины устанавливается вращающимся стаканом 6, вы­полняющим роль задатчика. Усилие от стакана к пружине передает­ся через опору 5. Клапан 2 монтируется на штоке. На нем же крепятся две резиновые мембраны 3 и 10, края которых зажаты между кор­пусом 1, крышкой 4 и сильфонной коробкой 12. Мембраны играют роль элементов, отделяющих внутренние полости прибора от внеш­ней среды, при этом в полостях А и Б имеет место атмосферное давление p_а. Если эффективные площади мембран равны F_м1 и F_м2, то можно записать условие равновесия подвижной системы

,

где p_вх и p_вых — давление воды на входе и выходе регулятора; F_к и F_с — эффективные площади клапана и сильфона; P_пр —упругое усилие, развиваемое пружиной и сильфоном; P_к — давление конденсации.

При F_м1 = F_м1 = F_м можно записать

.

Если эффективные площади мембраны и клапана сделать равными, т.е. F_м — F_к = 0, то уравнение принимает вид

.

Если упругое усилие заменить зависимостью от хода

,

где P_нач — начальный натяг пружины и сильфона; k — суммарная жесткость пружины и сильфона;

то

,

откуда ход клапана

.

Из полученного выражения следует, что степень открытия клапана зависит только от контролируемого давления p_к и начального натяга пружины. В действительности условие равенства эффективных пло­щадей выполняется только приближенно и поэтому величины давле­ний p_вх и р_ВЬ1Х оказывают некоторое влияние на работу регулятора.

Техническая характеристика водорегулятора прямого действия при­ведена ниже.

Диапазоны настройки, кПа 491÷1760;

785÷1760

Неравномерность, кПа 196

Нечувствительность, кПа 29,4

Давление воды, кПа 49,1÷785

Температура воды, °С 2÷35

Коэффициент пропускной способности , численно равен расходу воды (т/ч)при перепаде давлений 98,1 кПа 0,63 при D_у 10

1,6 ≫ D_у 15

2,5 ≫ D_у 20

4,0 ≫ D_у 25

6,3 ≫ D_у 32

10,0 ≫ D_у 40

16,0 ≫ D_у 50

Водорегулятор непрямого действия (пилотный водорегулятор) со встроенным пилотом показан на рис. 110, б.

Чувствительным элементом пилота является сильфон 1, располо­женный в коробке 2. Этот сильфон воспринимает давление конденса­ции p_к. Перемещение днища сильфона через толкатель 3 передается штоку 10 клапана пилота. Поэтому клапан при увеличении давления открывается. На толкатель воздействует также настроечная пружина 11, начальный натяг которой производится гайкой 4, выполняющей роль задатчика.

В зависимости от положения клапана пилота изменяется разность давлений, действующая на поршень 7, выполняющий одновременно роль главного клапана. Если этот клапан закрыт, то в полости над поршнем устанавливается давление p_вх. (Давление уравнивается через канал а). При открытии клапана пилота давление в полости над поршнем падает. Это происходит в результате прохождения воды через канал а, клапан пилота и канал б. При этом давление воды уменьшается от p_вх до p_пр. На выходе фильтра 8 устанавливается калиброванная втулка, давление воды после которой тем меньше, чем больше расход, т.е. чем больше степень открытия клапана пи­лота. Следовательно, при открытом клапане пилота на поршень дей­ствует разность давлений Δp = p_вх — p_пр тем большая, чем больше давление конденсации отклоняется от заданного значения. При Δp = 0 пружина 9 должна плотно перекрывать проход главного клапана.

Пилот является неотъемлемой частью регулятора и крепится к нему на кронштейне 5. Проточная часть регулятора смонтирована в корпусе 12 с крышкой 6.

Независимо от размера регулятора диаметр седла клапана пилота остается небольшим (2÷3 мм), что позволяет применить в качестве чувствительного элемента небольшой сильфон, размеры которого при прочих равных условиях меньше, чем у регулятора прямого действия.

Водорегулирующий вентиль типа WVTS показан на рис. 46. Клапан состоит из следующих основных час­тей: главного клапана 5 с сервопоршнем, управляющего клапана 4 и сило­вого элемента с сильфоном 1.

Корпус клапана изготовлен из чугуна, в него запрессовано бронзовое гнездо .клапана. Сервопоршень из специальной бронзы имеет резиновую уплотнительную манжету и резиновое уплотнение посадочного пояска. Уп­равляющий клапан 4 и его гнездо из­готовлены из нержавеющей стали, дроссельный ниппель из монель-металла, а фильтр перед ним — из ни­келевой сетки.

Эти материалы стойки против действия морской воды. По­лость 1 соединяется с конденсатором. Сильфон изготовлен из серебряного сплава и выдерживает давление до 26,5 МПа.

Открытие клапана можно настраивать в диапазоне 0,36÷2,0 МПа. Когда давление в конден­саторе достигнет установленной величины и сожмет сильфон, он через шток 2 нажимает на управляющий клапан 4, полость над сервопоршнем сообщается с отливной стороной, и давление в ней уменьшается. Под действием давления воды снизу клапан откры­вается и пропускает воду на охлаждение конденсатора. Давление конденсации устанавливают вращением гайки 3, которая дейст­вует на пружину противоположно давлению конденсации.

На рис. 63 приведены принципиальные схемы водорегулятора и схем присоединения к конденсатору.

Pиc. 63. Принципиальная схема водорегулятора (а) и схема присоединения к конденса­тору (б).

Трубопроводы: I — подачи пара холодильного агента от компрессора; II — отвода жидкого холодильного агента; III и IV — входа, и выхода охлаждающей воды

Рис. 46. Устройство водорегулирующего вентиля типа WVTS:

1 — сильфон; 2 — шток; 3 — регулировочная гайка; 4 —управляющий клапан; 5 — главный клапан с сервопоршнем; 6 — корпус клапана; 7 — фильтр; 8 — дроссельное отверстие