Сигнализатор уровня в подогревателепАРОТуРбОуСТАНОВКи Советский патент 1981 года по МПК G01F23/14 F22B37/46 

(54) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ В ПОДОГРЕВАТЕЛЕ ПАРОТУРБОУСТАНОВКИ

1

Изобретение относится к устройствам сигнализации уровня жидкости в закрытых емкостях, находящихся под избыточным давлением, в частности в подогревателях высокого давления паротурбоустановок и может быть применено как для сигнализации, так и для защиты от превышения уровня в емкости.

Известны сигнализаторы уровня для защиты подогревателей паротурбоустановок, содержащие отборные устройства давления, подключенные к паровому и жидкостному пространству подогревателя и соединенные импульсными трубками через сосуды постоянного уровня с дифманометром 1.

В нормальных условиях работы подогревателя падение давления на паровом участке незначительно и составляет 30-40 мм вод. ст. на 1 м парового пространства. Однако при нестационарной работе турбоустановки, а именно при резком сбросе нагрузки происходит существенное изменение (увеличение) перепада на паровом участке, фиксируемое дифманометром при неизменном уровне в подогревателе, т. е. поступает ложная информация об увеличении уровня. Так как такие сигнализаторы применены в схемах

защиты подогревателей, то происходит ложное отключение подогревателя и турбоустановки.

Известна также схема присоединения дифманометра-сигнализатора к корпусу вертикального пароводяного подогревателя, зона конденсации которого разделена по высоте рядом горизонтальных перегородок, при которой минусовая камера дифманометра подключена к водяному, а плюсовая камера - к паровому пространству корпуса подогревателя 2.

Недостатком известного сигнализатора и схемы его присоединения является возможность ложного срабатывания при резких сбросах нагрузки, когда вследствие резкого

падения давления пара в отборе и корпусе подогревателя, вызывающего вскипание конденсата в водяном объеме корпуса и охладителе дренажа, по высоте корпуса создается значительный перепад давления пара,

необходимый для перемещения в межтрубном пространстве расщиряющегося и образующегося при вскипании пара, который вызывает срабатывание сигнального устройства дифманометра и ложное отключение подогревателя и турбоустановки, т. е. приводит к аварийной ситуации. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения ложных срабатываний сигнализатора при нестационарных режимах работы паротурбоустановок, а также упрощение конструкции и расширение области применения. Поставленная цель достигается за счет того, что отбррное устройство давления снабжено гидравлическим сопротивлением переменной величины, подключенным к подогревателю в области предельного уровня, при этом импульсные трубки дифманометра под, ключены к участку гидравлического сопротивления, имеющему величину сопротивления в два и более раза меньше, чем сопротивление остальных участков. Другой вариант выполнения предусматривает достижение указанной цели, если в качестве гидравлического сопротивления переменной величины используется пространство в подогревателе между двумя соседними горизонтальными перегородками зоны конденсации, к которому подключено отборное устройство давления. На фиг. 1 изображен сигнализатор уровня, выполненный по первому варианту; на фиг. 2 - то же, по второму варианту. Устройство (фиг. 1) содержит корпус подогревателя 1, на котором расположено отборное устройство 2 давления с подключенной к нему шунтирующей паровое пространство подогревателя трубой 3, представляющей собой гидравлическое сопротивление переменной величины. Участки 3 и 3 шунтирующей трубы различаются по величине гидравлического сопротивления таким образом, чтобы участок с меньшим гидравлическим сопротивлением на единицу длины располагался в районе контролируемого уровня, а диаметр второго участка выбирается из условия, чтобы его сопротивление, по крайней мере, в два раза превыщало сопротивление первого участка при его длине значительно меньшей, чем длина первого участка. К участку 3 с меньшим гидравлическим сопротивлением подключены импульсные трубки 4, которые выведены к сосудам 5 постоянного уровня и далее соединены с дифференциальным манометром 6, снабженным сигнальным устройством 7. Устройство (фиг. 2) содержит корпус подогревателя 8, горизонтальные перегородки 9, змеевики 10 зоны конденсации, область 11 предельного уровня,, отборное устройство 12 давления,соединенное импульсными линиями 13 с сосудами 14 постоянного уровня и с дифференциальны.м манометром 15, снабженным сигнальным устройством 16. Работа устройства по первому варианту осуществляется следующим образом. При номинальной нагрузке давление в среднем подогревателе высокого давления турбоустановки блока 300 мВт равно 40 кг/см 2, при сбросе нагрузки, например, на 50% давление в отборе турбоустановки падает вдвое, т. е. кг/см2. В начальный период времени давление в подогревателе равно 40 кг/см , однако в дальнейшем происходит обратный поток пара из подогревателя в турбоустановку, давление в подогревателе начинает падать, благодаря чему вода в подогревателе вскипает, образуется дополнительный пар, который тоже устремляется в подогреватель. В стационарном режиме сопротивление поверхностей подогревателя, расположенных в верхней части, и подводящего трубопровода при постоянной нагрузке обычно составляет 2-4 кг/см, а при сбросе нагрузки между подогревателем и отбором турбины резко увеличивается располагаемый перепад, что приводит к резкому увеличению скоростей пара в подогревателе, кроме того, в таком режиме существенно возрастает коэффициент гидравлического сопротивления трубной части подогревателя, расположенной в районе измерения уровня. Расчеты показали, что скорости в подогревателе и коэффициент гидравлического сопротивления возрастают в 3-4 раза. Падение давления на паровом участке подогревателя, которым пренебрегают при стационарном режиме подогревателя, в случае сброса нагрузки увеличивается пропорционально квадрату увеличения скоростей пара (в 9-16 раз) и прямо пропорционально увеличению гидравлического сопротивления (еще в 3-4 раза) и общее увеличение перепада давления по сравнению с нормальным режимом 40-60-кратное. Так как величина перепада давления превыщает уставку сигнализатора в 1,2-2,4 раза (при любой уставке), то в этом случае сработает сигнализатор, хотя превышения уровня не будет, а при включении сигнализатора в схему защиты сработает защита, т. е. произойдет ложное срабатывание сигнализатора. При выполнении устройства по первому варианту падение давления ЛР. на полном участке между вводами шунтовой трубы 3 распределится согласно соотношению ДРг1 ДРз/ + ЛРз; гдеаРзь(дР -соответственно падение давления на первом и втором участках трубы (к первому участку отнесен участок между вводами импульсных трубок 4, все остальное - ко второму). Величины АРз и ДРз распределяется пряМ.О пропорционально гидравлическим сопротквлекиям участков, которые выбраны таким образом, чтобы гидравлическое сопротивление первого участка было, по крайней

мере, в два раза меньше гидравлического

сопротивления второго участка, тогда

,3 AP,v;

,7ЛР„.

Таким образом, перепад давления замеряемой дифманометром, по крайней мере, в три раза меньше давления между точками присоединения трубы 3 к подогревателю. При сбросах нагрузки турбоустановки падение давления на полном участке между вводами шунтовой трубы 3 составит ДР„ 1,22,4 м вод. ст. на метр парового пространства. В этом случае дифманометр 6 будет замерять перепад APj 0,3 (1,2-2,4), что ниже уставки срабатывания сигнализатора. Таким образом при сбросах нагрузки исключается ложная работа сигнализатора, а при использовании его в технологических заш,итах - ложные отключения подогревателей и турбоустановки.

Для уменьшения конденсации пара в шунтовой трубе она изолируется, а для надежного стока сконденсируюшегося пара верхний и нижний участки выполняются наклонными или закругленными.

Устройство по второму варианту работает следуюш,им образом.

При прочих равных условиях перепад давления по высоте корпуса подогревателя при сбросах нагрузки определяется паровым сопротивлением зоны конденсации, которое падает на сопротивления в отверстиях сплошных горизонтальных перегородок, размеш,енных с определенным шагом по всей высоте зоны конденсации, и в небольших кольцевых зазорах на периферии перегородок между их краями и корпусом (перегородки отводят конденсат, стекающий со змеевиков). Поэтому в паровом пространстве, заключенном между двумя соседними перегородками, изменения давления пара по высоте в динамических условиях практически не будет.

При подъеме уровня воды в паровом пространстве подогревателя 8 и превышении им уровня точки присоединения минусовой импульсной трубки 13, соответственно повышается давление в этой линии и изменяется перепад давления на дифманометре 15. При достижении предельного уровня происходит срабатывание защиты, осуществляемой данным дифманометром.

.При сбросе нагрузки и появлении перепада давления пара по высоте подогревателя (ложный «уровень), дифманометр на этот перепад не реагирует, так как во всем объеме парового пространства, заключенного между двумя соседними горизонтальными перегородками, к которому подключены импульсные трубки, будет иметь место практически одно и то же давление пара.

Технико-экономическая эффективность от применения предложенного сигнализатора заключается в повышении надежности оборудования, на котором установлен сигнализатор.

Формула изобретения

давления снабжено гидравлическим сопротивлением переменной величины, подключенным к подогревателю к области предельного уровня, при этом импульсные трубки дифференциального манометра подключены к участку гидравлического сопротивления,

имеющему величину сопротивления в два и более раза меньше, чем сопротивление остальных участков.

и расширения области применения, в качестве гидравлического сопротивления переменной величины используется пространство в подогревателе между двумя соседними горизонтальными перегородками зоны конденсации, к которому подключено отборное устройство давления./

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1963, с. 344 (прототип).

УробеиьjCp SamuSaHufi

CuiHa/iuidLuij

J

/

X

x

UH