Устройство для защиты всасывающей магистрали теплосети

 

Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов и предназначено для защиты всасывающих магистралей тепловых сетей электрических станций от недопустимого повышения давления и гидроударов как в режиме нормальной эксплуатации , так и при переходе в режим статики . Устройство состоит из связанных между собой сбросного клапана 3, импульсного клапана 9 мембранного клапана 16 и емкости 26 Защиту всасывающей магистрали 2 теплосети осуществляют связанные с ней и между собой сбросной 3 и импульсный 9 клапаны. При повышении давления в всасывающей магистрали 2, срабатывает импульсный клапан 9 и открывает слив воды из всасывающей магистрали 2 через сбросной клапан 3. Мембранный клапан 16 служит для того, чтобы при получении импульса от напорной магистрали 1 (при переходе на статический режим), компенсировать в импульсном клапане 9 разницу статического и рабочего давлений в всасывающей магистрали 2 Емкость 26 же, установленная между мембранным 16 и импульсным 9 клапанами служит для обеспечения необходимой выдержки времени перед переводом устройства в новый режим работы, что необходимо в том случае, когда аварийная ситуация кратковременна и перехода на режим не будет. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 F 16 (55/02

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАН

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4820493/29 (22) 28.04.90 (46) 23.12.92. Бюл, N 47 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им. Ф.Э,Дзержинского (72) В.Н.Тиллиб и А.М.Чулков (56) Авторское свидетельство СССР

М 815414, кл. F 16 (55/02. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВСАСЫВАЮЩЕЙ МАГИСТРАЛИ ТЕПЛОСЕТИ (57) Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов и предназначено для защиты всасывающих магистралей тепловых сетей электрйческих станций от недопустимого повышения давления и гидроударов как в режиме нормальной эксплуатации, так и при переходе в режим статики. Устройство состоит из связанных между собой сбросного клапана 3, импульсного клапана 9 мембранного клапана 16 и,, БЫ,, 1783221 А1 емкости 26, Защиту всасывающей магистрали 2 теплосети осуществляют связанные с ней и между собой сбросной 3 и импульсный

9 клапаны. При повышении давления в всасывающей магистрали 2, срабатывает импульсный клапан 9 и открывает слив воды из всасывающей магистрали 2 через сбросной клапан 3. Мембранный клапан 16 служит для того, чтобы при получении импульса от напорной магистрали 1 (при переходе на статический режим), компенсировать в импульсном клапане 9 разницу статического и рабочего давлений в всасывающей магистрали 2, Емкость 26 же, установлен ная между мембранным 16 и импульсным 9 клапанами, служит для обеспечения необходимой выдержки времени перед переводом устройства в новый режим работы, что необходимо в том случае, когда аварийная ситуация кратковременна и перехода на режим не будет, 1 ил, 1783221 Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов и может быть использовано для защиты всасывающих магистралей тепловых сетей электрических станций от недопустимого повышения давления и гидроударов.

B настоящее время разработан целый ряд устройств для защиты трубопроводов, Однако все известные устройства; защищая— трубопроводы при нормальном режиме эксплуатации, не могут автоматически переключаться на защиту трубопровода при переходе его в другой, режим работы и предотвратить, тем самым, аварийную ситуацию.

Такая задача появляется в связи с необходимостью защиты всасывающей магистрали тепловой "сети прй остайове всех сетевых насосов. Защитное устройство должно сначала защитить всасывающую магистраль от гйдроудара, а затей перевести ее в режим статики, обеспечив защиту магист" рэли от заброСов давления в этом режиме.

Известно устройство для сброса давления, содержащее сбросной клапан, связанный с защищаемым трубопроводом и импульсный клапан, связанный с защищаемым трубопроводом и со сбросным клапаном. Такое устройство сбрасывает определенное количество воды из защищаeM0f трубопровода через основной клапай, который открыгвается,-когда давление в трубопроводе превысит давление настройки импульсного клапана.

Недостаток указанного устройства заключается в том, что импульсный клапан, после срабатывания устройства, может дать команду на закрытие клапана только тогда. когда давление в защищаемом трубопрово-. де достигнет давления надстройки, Время закрытия сбросного клапана более 20 секунд, что определяется условием предотвращения гидроудара. За это время давление в трубопроводе может понизиться настолько, что возникает новая аварийная ситуация: срыв сетевых насосов, вскипание горячей сетевой воды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и принятым в качестве прототипа является устройство для защиты всасывающей магистрали теплосети с напорной магистралью, насосом и потребителем, содержащее сбросной клапан с мембранным запорным органом, подмембранная и надмембранная полости которого сообщены с всасывающей магистралью, импульсный клапан с мембранным приводом и запорным органом, подмембранная полость которого сообщена с всасывающей магистралью. а полость над

10 эксплуатационном режиме бопровода и потребителей при останове всех сетевых насосов. При останове всех

15 сетевых насосов, на ТЭЦ или на подстанции теплосети сначала происходит резкое повы20

25 влияние разность пьезометрических высот между местом установки устройства и сле40

45 сков арматуры или по другим причинам, давление в всасывающей магистрали станет превышать давление статики, что опять со. здаст аварийную ситуацию, Всасывающая магистраль и в этом случае должна иметь

55 рали теплосети с напорной магистралью, насосом и потребителем, содержащее сбросной клапан с мембранным запорным органом, подмембранная и надмембрэнная полости которого сообщены с всасывающей магистралью, причем последняя и надмем30

35 запорным органом сообщена с надмембранной полостью сбросного клапана, мембранный клапан с запорным органом, подмембранная полость которого сообщена с всасывающей магистралью и отделена запарным органом от внешней среды, Данное устройство вполне надежно защищает всасывающую магистраль теплосети во время работы в нормальном

Однако недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает защиту трушение давления или гидроудар, Это явление занимает несколько секунд. Если насосы не будут включены, то давление в всасывающей магистрали может оставаться выше номинального до тех пор, пока не уровняются давления в напорной и всасывающей.магистралях, т,е. когда на участок, где установлено устройство, будет оказывать дующей подстанцией или потребителем, т.е. статическое давление. Понижение давления в всасывающей магистрали теплосети при остановленных сетевых насрсах ниже статического приводит к обезвоживанию верхних участков магистрали, где образует-, ся вакуум, вскипание сетевой воды, гидроудар и повреждение подстанции, трубопроводов или системы абонентов, Таким образом, если через какое-то время (характерное для каждой отдельной взятой теплосети) сетевые насосы не начнут работать, то необходимо закрыть сбросной клапан и дать возможность установиться в всасывающей магистрали теплосети давлению равному давлению статики. Однако может создаться ситуация, когда из-за неправильных действий персонала, пропузащиту от повышения давления.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты всасывающей магист17832 1

10

20

30

40

50

55 бранная полости сообщены через дросселирующий элемент, импульсный клапан с мембранным приводом и запорным органом, подмембранная полость которого сообщена с всасывающей магистралью. а полость над запорным органом сообщена с надмембранной полостью сбросного клапана, мембранный клапан с запорным органом, подмембранная полость которого сообщена с всасывающей магистралью и отделена запорным органом от внешней среды; дополнительно снабжено емкостью с подводящим и отводящим патрубками и дросселирующими элементами, причем отводящий патрубок сообщен с надмембранной полостью импульсного клапана, последняя и подводящий патрубок сообщен с надмембранной полостью импульсного клапана, последняя и подводящий пэтрубок емкости сообщены с внешней средой через дросселирующие элементы, мембранный клапан снабжен дополнительной мембраной, соединенной штоком с запорным органом, причем полость над дополнительной мембраной сообщена с напорной магистралью через дросселирующий элемент, полость над запорным органом сообщена через дросселирующий элемент, полость над запорным органом сообщена через дросселирующий элемент с внешней средой, а подмембранная полость запорного органа за последним сообщена через дросселирующий элемент с подводящим патрубком емкости перед его дросселирующим элементом.

Сущность изобретения поясняется чертежом. где схематично представлейо устройство с напорной 1 и всасывающей 2 магистралями теплосети„содержащее сбросной клапан 3 с мембранным запорным органом 4 и приводом 5, образующими надмембранную 6 и подмембранную 7 полости, сообщенные с всасывающей магистралью

2, причем полость 6 над запорным органом

4 — через дроссель 8. Импульсный клапан 9 с мембранным приводом 10 и запорным органом 11, надмембранной 12, связанной через дроссель 13 с внешней средней, подмембранной 14, связанной с всасывающей магистралью 2, полостями и полостью

15 над запорным органом 11, связанной с полостью 6 над запорным органом 4 сбросного клапана 3. Мембранный клапан 16 с мембранным запорным органом 17 и дополнительной мембраной 18, между которыми, над последней и под запорным органом 17 имеются соответственно полости 19, 20 и

21, причем мембрана 18 и мембранный эапорный орган 17 связаны между собой што-. ком 22, а в седле мембранного клапана 16 имеется полость 23. Полость 20 соединена через дроссель 24 с напорной магистралью 1, полость

19 — через дроссель 25 с внешней средой, э подмембранная полость 21 — с всасывающей магистралью 2, Также устройство снабжено емкостью 26 с подводящим 27 и отводящим 28 пэтрубками, причем последний сообщен с надмембранной полостью 12 импульсного клапана 9, а подводящий патрубок 27 соединен c внешней средой через дроссель 29.

Кроме того, полость 23 сообщена через дроссель 30 с подводящим патрубком 27 емкости 26 и через дросселирующий элемент 29 с внешней средой, Устройство работает следующим образом, При повышении давления в всасывающей магистрали 2 теплосети выше допустимого, повысится давление в подмембрэнной полости 14 импульсного клапана 9, которое преодолев усилие мембранного привода 10 откроет слив из полости

15 импульсного клапана 9 и иэ связанной с ней полости 6 над запорным органом 4 сбросного клапана 3. В результате слива воды vç полости 6 давление в ней резко понизится и под действием давления воды в подмембранной полости 7 на привод 5 запорного органа 4, последний откроет слив из полости 7, а также из связанной с ней всасывающей магистрали 2. Давление в всасывающей магистрали 2 понизится, аварийная ситуация будет предотвращена. Однако из-.за разности пьезометрических высот места установки устройства (обычно на ТЭЦ или нэ подстанции) и местонахождения потребителей, давление в всасывающей магистрали 2 будет продолжать оставаться выше номинального, Сбросной клапан 3 будет продолжать сливать воду из всасывающей магистрали 2 до тех пор, пока не будет устранена причина повышения давления в последней, Если повышение давления вызвано неправильными действиями обслуживающего персонала или остановом части сетевых насосоа, то устройство будет поддерживать в всасывающей магистрали 2 давление, близкое к номинальному до восстановления нормальной работы теплосети.

Если же повышение давления вызвано остановом всех сетевых насосов и не будет возможности их быстрого пуска (отсутствие энергии, аварйя на ТЭЦ или подстанции, связанная с отключением энергии), то возможно оголение верхних участков всасывающей магистрали 2 теплосети, вскипания горячего теплоносителя и возникновение аварийной ситуации.

1783221

При останове 100% сетевых насосов резко падает давление в напорной магистрали 1 теплосети. Это вызовет падение давления в полости 20 мембранного клапана

16, связанного с напорной магистралью 1 через дроссель 24. Причем площади мембраны 18 и мембранного запорного органа

17, связанных между собой штоком 22 клапана 16 определяются из условия:

Р1 Рнап.м. > F2 Рвс.м. > Рст, где Fl — площадь мембраны 18, Гг — площадь мембранного запорного органа 17, P, — рабочее давление в всасывающей магистрали 2, Рнап,м, рабочее давление в напорной магистрали 1, P i, — давление статики, выбранного таким образом, что при понижении давления в полости 20 "до дэвлейия статики и ниже, мембранный клапан 16 открывается. В этом "случае сетевая вода из подмембранной полости 21 через полость

23 в седле клапана 16 и дроссель 30 начнет поступать в емкость 26. При помощи дросселя 29 регулируется давлеййе и, тем самым, скорость заполнения емкости 26.

Объем емкости 26 выбран таким образом, чтобы обеспечить необходимую выдержку времени, в период которого сетевые насосы могут быть вновь запущены. Если же за это время сетевые насосы не будут запущены, то, после заполнения емкости 26, заполнится надмембранная полость 12 импульсного клапана 9. При помощи сочетания, связанных со сливом дросселей 13 и 29, а также дросселя 30 на выходе из полости 23 клапана 16, в надмембранной полости 12 импульсного клапана 9 установится давление, компенсирующее разность статического и номинального давлений в всасывающей магистрали 2, Импульсный клапан 9 закроется под действием мембранного привода 10 и перекроет слив из полости 6 над запорным . органом 4 сбросного клапана 3, который под действием давления воды, поступающей из всасывающей магистрали 2. Теплосеть перейдет в статический режим работы, При повышении давления в всасывающей магистрали 2 сверх статического, устройство будет работать также, так и- в номинальном режиме, т.к, усилие на пружину мембранный привод 10 со стороны подмембранной полости 14 импульсного клапана 9 будет равно номинальному и при повышении его устройство откроет слив из всасывающей магистрали 2 по той же схеме, когорая была описана выше.

После пуска сетевых насосов теплосети, давления в напорной 1 и всасывающей 2 магистралях установятся такими же, как и в номинальном режиме. Давление в полости

5 20 мембранного клапана 16 поднимется до номинального давления в напорной магистрали 1, а в подмембранной полости 21 станет равным номинальному давлению в всасывающей магистрали 2 и, благодаря со10 отношению: Г1Рнап.м.F2PBc.м„клапан 16 закроется, перекрыв подачу через дроссель 30 к емкости 26 и надмембранной полости 12 импульсного клапана 9. Емкость 26 и надмембранная полость 12 импульсного клапа15 на 9 опорожняется через дроссели 13 и 29, после чего устройство будет приведено в исходное положение, т,е. будет готового для защиты всасывающей магистрали 2 теплосети при работе в номинальном режиме..

20 В случае повреждения мембраны 18 мембранного клапана 16, которая работает при номинальном режиме в более тяжелых условиях, благодаря сочетанию сечений дросселей 24 и 25 в полости 19 установится25 давление на 1-3 кгс/см больше давления в г всасывающей магистрали 2, что позволит сохранить работоспособность устройства в обоих режимах.

Полость 19 клапана 16 должна быть

30 снабжена датчиком сигнализирующим появление в ней воды. Сетевые насосы могут быть пущены и в тот момент, когда емкость

26 еще не успеет заполниться, В этом случае клапан 16 закроется (как это произойдет

35 описано выше), вода из емкости 26 сольется через дроссель 29, а устройство будет ripoдолжать выполнять свои функции при работе теплосети в номинальном рабочем режиме.

40 Пример конкретного выполнения устройства, Разработано устройство для защиты теплосети имеющей следующие параметры:

Рве.м. — давление в всасывающей маги45 страли — 5 кгс/см, г

P,с,<, — давление в всасывающей магистрали, при котором срабатывает устройство.- 5.5 кгс/см, г

Pujari.ì, — давление в напорной магистра50 ли — 15 кгс/см, Рст — давление статики — 10 кгс/см, г

t — выдержка времени при переходе на режим статики — 30 сек.

Сбросной клапан 3 (чертеж) и импульс55 ный клапан 9 связаны с всасывающей магистралью 2 и между собой указанными связями, Мембранный клапан 16 выполнен двухмембранным. Мембрана 18 имеет диаметр 80 мм, который выбран из конструктивных соображений. Эффективная площадь

1783221

Положительный эффект от установки ус- дополнительной мембраной сообщена с напорной магистралью через дросселирующий элемент, полость над запорным органом сообщена через дросселирующий элемент с внешней средой, а подмембранная полость запорного органа за последним сообщена через дросселирующий элемент с подводящим патрубком емкости перед его тройства на теплосети заключается в том, что оно защищает всасывающую магистраль и присоединенных к ней потребителей 35 отлюбых аварийных ситуаций, связанныхс повышением давления и гидроударами. Экономический эффект от применения устройства зависит от мощностй теплосети и составляет 20-40 тыс, руб. в год. 40 дросселирующим элементом.

Составитель Э.Машврова

- Техред М.Моргентал Корректор M.Êåðåöìàí

Редактор(H,Êîëÿäà

Заказ 4502 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 мембраны 18 составляет: FR=50,24 см, Мем- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я г бранный запорный орган 17, площадь кото- Устройство для защиты всасывающей рого выбрана из 5> Р . > F7 Р„.,М F1 Р т., магистрали теплосети с напорной магистили,5024 15> F255> 5024 10 имеет диаметр110 ралью, насосом и потребителем, содержамм. Между мембранами установлена шар- 5 щее сбросной клапан с мембранным нирносвязаннаяснимираспорка.Емкость26 запорным органом, подмембранная и надвыбрана такой, чтобы время заполнения ее и мембранная полости, которого сообщены с полости 12 импульсного клапана 9 через всасывающей магистралью, причем последдроссель 30, который установлен на трубоп- - няя и надмембранная полости сообщены чероводе, соединяющим клапан 16 с емкостью 10 рез дросселирующий элемент, импульсный

26, с учетом слива через дроссель 29 состав- клапан с мембранным приводом и запорляла 30 сек. За это время может быть запол- ным органом, подмембранная полость котонен объем равный 10000 см . Объем рого сообщена с всасывающей з надмембранной полости 12 импульсного, магистралью, а полость над запорным оргаклапана 9 — 5300 см . Таким образом, объем .15 ном сообщена с надмембранной полостью емкости 26 — 4700 см . сбросного клапана, мембранный клапан с

Диаметры отверстий дросселей 13 и 29 запорным органом, подмембранная поопределяются из условия, что в надмемб- лость которого сообщена с всасывающей ранной полости 12 импульсного клапана 9 магистралью и отделена запорным органом должно установиться давление, равное раз- 20 от внешней среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ности. давления Рст-Р .м., что из условий что, с целью повышения надежности, устравно 5. При диаметре отверстия дросселя ройство снабжено емкостью с подводящим

30 равного 4,2 мм, диаметры отверстий иотводящимпатрубкамиидросселирующидросселей 13 и 29, установленных на сливе; ми элементами, причем отводящий патруравны по3мм. Расчетныеданныеустройст- 25 бок сообщен с надмембранной полостью ва показали, что оно выполняет все пред- импульсного клапана, последняя и подводяназначенные ему функции, т.е, щий патрубок емкости сообщены с внешней поддерживаетдавление в всасывающей ма- средой через дросселирующие элементы, гистрали 2 не более 6 кгс/см в нормальном мембранный клапан. снабжен дополнитель- . г режиме и не более 11 кгс/см в режиме 30 ной мембраной, соединенной штоком с застатики. парным органом, причем полость над