Шарикоулавливающие устройства с принудительной очисткой для системы шариковой очистки теплообменных конденсаторных трубок (варианты)
Владельцы патента RU 2721468:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СОЗИДАНИЕ" (ООО "СОЗИДАНИЕ") (RU)
Шарикоулавливающее устройство (ШУУ) входит в состав системы шариковой очистки (СШО) и устанавливается в сливном трубопроводе циркуляционной воды после конденсатора (теплообменника), предназначено для улавливания загрязненных шариков в загрязненной воде, перенаправляя их в калибрующее устройство (при наличии) и далее в загрузочную камеру устройства рециркуляции шариков (УРШ). Три варианта ШУУПрО: 1) оснащенное неподвижной (стационарной) шарикоулавливающей сеткой (ШУС) в виде прямого кругового усеченного конуса с автоматической промывкой обратным потоком воды при помощи поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки, расположенного с внутренней стороны конуса; 2) оснащенное неподвижной (стационарной) шарикоулавливающей сеткой (ШУС) в виде прямого кругового усеченного конуса с автоматической промывкой обратным потоком воды при помощи вихревого индуктора, расположенного с внутренней стороны конуса и с принудительной промывкой под избыточным давлением воды, направленной с внешней стороны конуса, с опцией двух исполнений приводной системы принудительной промывки: одним общим приводом или двумя независимыми приводами; 3) оснащенное подвижным шарикоулавливающим экраном (ШУЭ) в виде частей прямого кругового усеченного конуса с механизмом раскрытия частей экрана, с автоматической промывкой обратным потоком воды, при помощи вихревого индуктора, расположенного с внутренней стороны конуса и с опциональным применением принудительной промывки под избыточным давлением воды с внешней стороны конуса - также с двумя возможными исполнениями приводной системы опциональной принудительной промывки. Технический результат: адаптированная к конкретным условиям эксплуатации СШО механизированная и автоматизированная очистка сеток или экранов ШУУ от постоянно прибывающих с шариками твердых загрязнений и нарастающих биологических организмов - для существенного снижения гидравлического сопротивления сеток или экранов, предотвращения аварийных ситуаций в связи с возможным заклиниванием подвижных деталей (роторов, валов) ШУУ, повышения надежности и стабильности работы ШУУ. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 18 ил.
Область техники
Шарикоулавливающее устройство (ШУУ) входит в состав системы шариковой очистки (СШО) и устанавливается в сливном трубопроводе циркуляционной воды после конденсатора (теплообменника), предназначено для улавливания загрязненных шариков в загрязненной воде, перенаправляя их в калибрующее устройство (при наличии) и далее в загрузочную камеру устройства рециркуляции шариков (УРШ).
Уровень техники
Предлагаемое ШУУ с принудительной очисткой (ШУУПрО) изготавливается в требуемом климатическом исполнении, для работы с водой, загрязненной твердыми частицами и биологическими организмами. К твердым загрязняющим частицам относятся: крупные частицы карбонатных отложений, ил (и т.п.), циркулирующих в рабочем контуре СШО. Также в циркуляционном потоке могут развиваться (присутствовать) биологические организмы, к которым относятся: размножающиеся в водной среде водоросли, моллюски (и т.п.), которыми обрастают элементы ШУУ. Твердые и биологические загрязнения прилипают (оседают, нарастают) на шарикоулавливающее сито, что приводит к существенному увеличению его гидравлического сопротивления и уменьшению пропускной способности ШУУ.
В промышленности были предложены различные конструкции ШУУ. ШУУ включают шарикоулавливающие сетки (ШУС) (синонимы: сита, решетки) или шарикоулавливающие экраны (ШУЭ), расположенные в пределах диаметра трубопровода. Главная функция ШУУ -улавливать шарики и перенаправлять их в узел сбора и отвода шариков, не имея при этом значительного гидравлического сопротивления проходящему через ШУУ потоку воды. Проблема, связанная с шароуловителями, состоит в накапливании микроскопических или биологических вредных веществ и загрязнений (макрообрастание) с поверхности шариков на сите. Они могут ограничивать поток воды через сито и вызывать увеличение давления на предшествующей по потоку стороне сита. Давление контролируется с обеих сторон сита, и когда перепад давлений достигает установленного предела, сито перемещается (обычно поворачивается), чтобы открыть трубопровод для максимизации потока воды. Такое перемещение может быть реакцией на аварийную ситуацию или может выполняться для очистки сита от вредных веществ обратным потоком воды.
В ходе патентно-информационного поиска были отобраны следующие относительно более релевантные для предлагаемых вариантов ШУУ аналоги из патентов RU 2333444, US 4350202, US 6223809, US 2801824, US 3021117, RU 2051325. При этом определенную трудность для сравнения признаков аналогов с предлагаемыми вариантами конструкции ШУУ вызвало разнообразие терминологии одних и тех же по сути конструктивных элементов ШУУ у авторов разных изобретений.
Одной направленностью задач изобретения ШУУ-аналогов являлось упрощение конструкций ШУУ для надежности их работы и возможного удешевления ШУУ.
В патенте US 6223809 (опубл. 2001-05-01) представлено простое и дешевое ШУУ в едином корпусе для сбора и отвода шариков. Экран ШУУ представлен в форме центральной по оси трубы в зоне выхода теплообменника конусообразной воронки с продольными щелями на конце в линию удаления шариков. В ШУУ все неподвижно (экран жестко закреплен в корпусе) и нет приводных средств. В предшествующем уровне техники этого изобретения указаны известные экраны поворотного типа, которых наклонены в активном положении относительно направления потока, так что шарики проходят через поверхность экрана к выходному отверстию в трубопровод охлаждающей жидкости, откуда они отводятся с помощью линии удаления и насоса и возвращаются во входную зону теплообменника. Если экраны поворачиваются в неактивное положение, охлаждающая жидкость беспрепятственно течет через сита, которые отмываются и, следовательно, освобождаются от налипшей грязи. В меньших теплообменниках известное устройство, содержащее экранирующие устройства, значительно увеличивает стоимость установки из-за сложной конструкции, привода и управления подвижными частями экрана, а также их герметизации. Поэтому существует проблема получения менее дорогой конструкции для устройства просеивания устройства. Согласно изобретению эта проблема решается тем, что отверстия в линии удаления расположены в направлении потока непосредственно за переходом между экраном и линией удаления, отверстия образованы в круглой стенке открытого конца линии удаления и отверстия проходят в осевом направлении линии удаления. Экран предлагаемого устройства прикреплен к стенке линии охлаждающей жидкости и, следовательно, является постоянно действующим компонентом в замкнутом контуре охлаждения. Процессы очистки проходят, по крайней мере, периодически для удаления коррозии и/или отложений в трубках теплообменника или скоплений очень мелких деталей. Шарики высвобождают отложения, которые, в свою очередь, без усилий проходят через экранирующее устройство, так что экран не нарушается в отношении его функции в результате постоянной работы и выбрасываемых частиц. Благодаря креплению экрана в линии охлаждающей жидкости технические затраты на это устройство значительно ниже, чем в подвижных экранах. Одновременно значительно повышается стабильность расположения, так что опорные и удерживающие рамки экрана оказываются лишними. Это снижает производственные затраты, а также значительно упрощает производство. Все свободное поперечное сечение линии охлаждающей жидкости доступно для экрана, что снижает сопротивление потоку по сравнению с нефиксированными экранирующими устройствами, потому что в подвижных экранах свободное поперечное сечение ограничено экранами или рамочными стабилизаторами для экранов. Экран в форме воронки идет от стенки линии охлаждающей жидкости к отверстию линии удаления. В результате формы воронки экрана происходит интенсивное собирающее действие. Экранирующее действие воронкообразного экрана позволяет конструировать устройство с ограниченной общей длиной. Экран устройства согласно изобретению может быть выполнен в виде прямой или наклонной конусообразной оболочки в зависимости от расположения линии удаления в линии охлаждающей жидкости. Однако преимущественно воронкообразный экран является симметричным относительно оси линии охлаждающей жидкости, то есть он является вращательно-симметричным. Это гарантирует, что в любой плоскости, перпендикулярной центральной оси линии охлаждающей жидкости, на поверхности экрана одинаковые условия преобладают во всех точках для скорости шариков. Кроме того, при развитии конических или цилиндрических частей возникают только прямые или круглые линии. Это упрощает механическую обработку материалов при изготовлении и, следовательно, снижает затраты. Устройство согласно изобретению имеет простую общую конструкцию и компактный размер. Экранирующее устройство содержит воронкообразный экран и линию удаления, в которой сформированы щелевидные отверстия, которые соединены с концом воронкообразного экрана. По соображениям стабильности воронкообразный экран, сконструированный симметрично относительно центральной оси, прикреплен к стенке линии охлаждающей жидкости и, следовательно, удерживает все экранирующее устройство в потоке охлаждающей жидкости без какой-либо дополнительной рамки на концах экрана.
Недостатком этого ШУУ можно признать отсутствие эффективных активных приводных средств принудительной периодической очистки (межщелевых пространств и ячеек решетки) экрана от накапливаемых наслоений грязи и от обросших моллюсков и водорослей.
В патентах US 2801824 (опубл. 1957-08-06) и US 3021117 (опубл. 1962-02-13) ШУУ включает в себя также воронкообразный экстрактор с ситоподобными стенками, вставленными в нисходящий выходной канал для жидкости-носителя (охлаждающей воды), чтобы перехватывать шарики и направлять их через обратное или байпасное соединение к входному водоводу, служащему для приема свежей жидкости. Выходящая жидкость выходит через междоузлия воронки. Примеси, отделенные очищающими телами от внутренних стенок труб теплообменника, а также другие загрязнения (например, водоросли), захваченные жидкостью-носителем, имеют тенденцию накапливаться в этих промежутках, так что ситовые элементы экстрактора должны периодически очищаться. Для этой цели воронка может быть разделена на две половины, поворачиваемые вокруг общей оси вращения, в широко открытое положение, в котором части этих половин по существу параллельны направлению потока.
Недостатками этих ШУУ также можно признать отсутствие эффективных приводных средств принудительной периодической очистки (межщелевых пространств и ячеек решетки) экрана от накапливаемых наслоений грязи и от обросших моллюсков и водорослей.
И наконец, в патенте RU 2051325 (опубл. 27.12.1995) ШУУ имеет корпус, отвод шариков по одному центральному патрубку, двускатные решетки в виде угольника с поворотом вокруг валов, турбулизаторы для шариков, срезные штифты или фиксаторы вращения на заданное усилие срабатывания при загрязнении решетки. При этом нет электромеханического привода поворота решеток. Цель изобретения: уменьшение габаритов и упрощение конструкции. Угольник раскрыт в сторону выходного отверстия корпуса, с двумя стенками, которые выполнены с отверстиями для прохода воды и сопряжены кромками при вершине угольника, турбулизаторы над рабочей поверхностью решетки, патрубок для отвода шариков, корпус снабжен дополнительными двускатными решетками, все решетки размещены вокруг оси корпуса, указанные сопряженные кромки стенок дополнительных решеток расположены под острым углом к оси корпуса со стороны его входного отверстия, при этом двускатные решетки сопряжены друг с другом по другим кромкам их стенок также под острым углом к оси корпуса со стороны его входного отверстия, турбулизаторы размещены вдоль последних кромок стенок решеток и сопряжены друг с другом над входным отверстием патрубка для отвода шариков, все решетки сопряжены с этим патрубком. Решетки установлены с возможностью вращения вокруг собственных осей, каждая из которых совпадает или параллельна линии в поперечном сечении корпуса, проходящей через точки пересечения каждой стенки соответствующей решетки и корпуса, при этом стенки каждой двускатной решетки жестко скреплены между собой и решетки жестко скреплены с корпусом срезными штифтами или тарированными на заданное усилие срабатывания фиксаторами вращения. Размещение двускатных решеток вокруг оси корпуса, кромок сопряжения стенок решеток под острым углом к оси корпуса со стороны его входного отверстия, турбулизаторов над кромками стенок, которыми решетки сопряжены между собой, позволяет уменьшить габариты устройства вдоль оси корпуса и отвести шарики с помощью одного патрубка. Поворот решеток в положении вдоль оси корпуса в аварийном режиме отключения системы очистки трубок осуществляет сам поток охлаждающей воды, несимметрично воздействующий на решетки относительно оси их вращения. Диаметр штифтов рассчитывается по условиям их разрушения от заданного усилия воздействия решеткой при ее загрязнении. При работе ШУУ в системе непрерывной очистки трубок губчатыми шариками имеют место два режима: режим сбора очистительных шариков к месту их отвода и режим аварийного отключения системы очистки. В режиме сбора очистительных шариков поток охлаждающей воды с губчатыми шариками из теплообменника поступает к решеткам ШУУ. При этом вода проходит сквозь отверстия в улавливающих решетках, а шарики скатываются в сторону выходного отверстия корпуса вдоль рабочих поверхностей к краям решеток, попадают в зону завихрения потока охлаждающей воды турбулизаторами, отрываются от поверхности решетки и в вихревом потоке воды перемещаются вдоль линий сопряжения кромок стенок соседних решеток к входному отверстию патрубка для отвода шариков. В режиме аварийного отключения системы очистки шарики, собранные из потока охлаждающей воды шарикоулавливающим устройством собираются в загрузочной камере системы и их циркуляция прекращается до времени восстановления условий для нормальной циркуляции шариков. Причиной аварийного отключения системы, к примеру, может быть поступление крупных механических частиц сквозь байпас фильтра предварительной очистки охлаждающей воды при выходе из строя системы регенерации фильтра или при разрыве его фильтрующих элементов. При этом происходит забивание крупными механическими частицами входных отверстий теплообменных трубок и отверстий для прохода воды в стенках решеток шарикоулавливающего устройства, что создает условия для застревания шариков в трубках и на поверхности решеток, прекращения циркуляции шариков. Частицы загрязнений, оседая на ШУУ, увеличивают его гидросопротивление и сила воздействия решеток на элементы планок растет. Пропорционально гидросопротивлению решеток возрастает и воздействие их скоб на срезные штифты соответственно. При достижении гидросопротивления решеток, установленной для разрушения штифтов, происходит срезание штифтов скрепленными с ними скобами. При этом решетки под действием набегающего потока воды поворачиваются вокруг собственных осей и, опираясь на упор корпуса, занимают положение, в котором стенки решеток параллельны оси корпуса и имеют минимальное гидросопротивление. После преодоления аварийной ситуации решетки устройства возвращают в рабочее положение и фиксируют новыми штифтами.
Недостатком этого ШУУ можно признать малую степень автоматизации с отсутствием приводных средств управления отдельными узлами ШУУ, в первую очередь, принудительной периодической очистки сеток ШУУ от накапливаемой грязи. Сброс давления (с очисткой) при засоренной шарикоулавливающей решетке происходит при срезании штифтов или повороте фиксаторов вращения, в этот момент может происходить циркуляция очищающих шариков в циркводоводе, которые будут утеряны. При срезании штифтов после аварийного раскрытия нужно вручную восстанавливать работоспособность ШУУ - на это требуется определенные трудозатраты и время, что приведет к простою оборудования. В рассматриваемом изделии отсутствует эффективная промывка, освобождающая (очищающая) от обросших моллюсков и водорослей межщелевые пространства (ячейки) шарикоулавливающей решетки, а также от налипших наслоений грязи.
Другой, можно сказать противоположной, направленностью задач изобретений ШУУ-аналогов являлось повышение эффективности их работы за счет усложнения конструкции и управления ШУУ.
В патенте RU 2333444 (опубл. 10.09.2008) ШУУ имеет корпус ситового канала с улавливающей секцией с выходным отверстием для шаров; сито с ситовым вентилем, возможность работы по заданному перепаду давлений между сторонами ситового канала для открытия вентиля для аварийного сброса давления или для промывки (очистки) сита обратным потоком, приводной механизм смещения ситового вентиля (на 3 положения). Ситовый канал имеет отверстие для аварийного сброса давления, расположенное для создания по существу прямоточного потока от отверстия вверх по потоку к отверстию вниз по потоку, причем ситовый канал выполнен таким образом, чтобы создавать область для потока текучей среды, по меньшей мере, между одной стенкой ситового канала и, по меньшей мере, одной стенкой улавливающей секции таким образом, чтобы создавать возвратный путь для потока к отверстию вниз по потоку, смещаемый ситовый вентиль, выполненный в ситовом канале, причем ситовый вентиль смещается между закрытым положением, в котором ситовый вентиль закрывает отверстие для аварийного сброса давления, препятствуя прохождению чистящих шаров таким образом, что множество чистящих шаров захватывается в ситовом канале и большей частью направляется к выходному отверстию для чистящих шаров, и открытым положением, в котором отверстие для аварийного сброса давления, по меньшей мере, частично открыто таким образом, что полное сопротивление потоку текучей среды в трубопроводе снижается. Ситовый канал выполнен в основном как цилиндрическое сито, расположенное внутри двух соединенных между собой трубчатых секций. Вентиль находится обычно в закрытом положении и может перемещаться в открытое положение для очистки или в ответ на возникновение необходимости обеспечения безопасности системы, такой как создание заданного перепада давлений между сторонами ситового канала вверх по потоку и вниз по потоку, таким образом обеспечивая аварийный сброс давления. Смещение ситового вентиля может происходить автоматически в ответ на заданный перепад давлений между сторонами сита вверх по потоку и вниз по потоку. Любое загрязнение вредным веществом смывается силой текучей среды, проходящей через ситовый вентиль.
Недостатком этого ШУУ можно признать сложность конструкции ШУУ с рядом каналов и сложно управляемым ситовым вентилем. В рассматриваемом изделии отсутствует эффективная промывка, освобождающая (очищающая) от обросших моллюсков и водорослей межщелевые пространства (ячейки) шарикоулавливающей решетки, а также от налипших наслоений грязи.
В патенте US 4350202 (опубл. 1982-09-21) ШУУ (называемый в изобретении экстрактором шаров) имеет корпус, два сита - их противоположные поверхности подвергаются воздействию потока для целей очистки во время фазы регенерации (фазы промывки обратным потоком) - два по существу симметричных экрана, сходящихся вниз в направлении потока жидкости. Два сита обычно имеют плоские противоположные поверхности и могут поворачиваться вокруг соответствующих поперечных осей в расширяющееся вниз положение. Экстрактор содержит воронку, разделенную на две части, как правило, плоские сита, которые сходятся вниз в рабочем положении от внутренней периферии указанного выходного канала к центральной оси канала в отклоняющееся вниз регенерирующее положение, иначе говоря, экстрактор содержит два по существу симметричных экрана, сходящихся вниз в направлении потока жидкости, которые направляют встречные чистящие тела в узкую сборную коробку с наклонным дном рядом с одним или несколькими выходами, образующими часть перепускного соединения. Два сита обычно имеют плоские противоположные поверхности и могут поворачиваться вокруг соответствующих поперечных осей в расширяющееся вниз положение, в котором их противоположные поверхности подвергаются воздействию потока для целей очистки во время фазы регенерации. Задачей являлось создание усовершенствованного экстрактора общего типа, включающего в себя разделенную воронку и нижнюю сборную коробку, в которой и воронка, и сборная коробка могут быть удобно очищены без значительного прерывания операций, связанных с теплообменниками. Благодаря расхождению вниз двух сит в их регенерирующем положении охлаждающая вода или другая жидкость-носитель, нисходящая через этот выпускной канал к сливу, ударяет по ситам с их обратных сторон, чтобы удалить любые твердые частицы, забивающие их промежутки. Сита, составляющие две половины поворотной воронки, могут быть выполнены в виде простых экранов с параллельными лопастями или из проволоки, в то время как стенки коробки могут быть неперфорированными листами; однако, наличие перфорированных коробчатых стенок не исключается. Твердые частицы, сметенные с ситовых поверхностей, не могут накапливаться вблизи выходов для возможной рециркуляции. Изобретение не ограничивается воронкой, разделенной на две половины, количество секций воронки в форме взаимно дополняющих сит, качающихся вокруг соответствующих осей, также может составлять три или более. Кроме того, один канал может вмещать несколько разделенных воронок, расположенных рядом друг с другом и взаимодействующих с соответствующими сборными коробками.
Недостатком этого ШУУ также можно признать сложность конструкции ШУУ и сложность его управления. В рассматриваемом изделии отсутствует эффективная промывка, освобождающая (очищающая) от обросших моллюсков и водорослей межщелевые пространства (ячейки) шарикоулавливающей решетки, а также от налипших наслоений грязи.
Однако, при всем разнообразии конструктивных решений ШУУ из всех найденных аналогов ни один не может быть признан прототипом предлагаемых вариантов ШУУ ввиду многочисленных различий существенных признаков этих ШУУ и различий решаемых изобретательских задач.
Общим ограничением всех найденных аналогов ШУУ можно признать отсутствие развитых приводных систем механизации и автоматизации снижения гидросопротивления постоянно загрязняемых сеток или экранов ШУУ для повышения эффективности работы ШУУ и с учетом возможности аварийных ситуаций в ШУУ и СШО в целом.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения являлось существенное повышение эффективности работы ШУУ с принудительной очисткой (ШУУПрО) загрязнений шарикоулавливающей сетки (ШУС) или шарикоулавливающего экрана (ШУЭ) за счет разных вариантов компоновки элементов принудительной очистки поверхности сетки или экрана совместно с рядом дополнительных противоаварийных средств для работы ШУУ.
Техническим результатом является адаптированная к конкретным условиям эксплуатации СШО механизированная и автоматизированная очистка сеток или экранов ШУУ от постоянно прибывающих с шариками твердых загрязнений и нарастающих биологических организмов - для существенного снижения гидравлического сопротивления сеток или экранов, предотвращения аварийных ситуаций в связи с возможным заклиниванием подвижных деталей (роторов, валов) ШУУ, повышения надежности и стабильности работы ШУУ.
Для этого предлагается выполнить ШУУ в одном из трех вариантов:
1. оснащенное неподвижной (стационарной) шарикоулавливающей сеткой (ШУС) в виде прямого кругового усеченного конуса с автоматической промывкой обратным потоком воды при помощи поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки, расположенного с внутренней стороны конуса;
2. оснащенное неподвижной (стационарной) шарикоулавливающей сеткой (ШУС) в виде прямого кругового усеченного конуса с автоматической промывкой обратным потоком воды при помощи поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки, расположенного с внутренней стороны конуса и с принудительной промывкой под избыточным давлением воды, направленной с внешней стороны конуса, с опцией двух исполнений приводной системы принудительной промывки: одним общим приводом или двумя независимыми приводами;
3. оснащенное подвижным шарикоулавливающим экраном (ШУЭ) в виде частей прямого кругового усеченного конуса с механизмом раскрытия частей экрана, с автоматической промывкой обратным потоком воды, при помощи поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки, расположенного с внутренней стороны конуса и с опциональным применением принудительной промывки под избыточным давлением воды с внешней стороны конуса - также с двумя возможными исполнениями приводной системы опциональной принудительной промывки.
Каждый из перечисленных вариантов может дополнительно оснащаться:
- по необходимости в патрубке отвода загрязнений незасоряющимся насосом для образования в поворотном вихревом очистителе принудительной обратной промывки гарантированного вакуума, достаточного для очистки ШУС или ШУЭ (в зависимости от исполнения);
- предохранительной муфтой в каждой приводной системе передачи (обычно карданной) крутящего момента для экстренного срабатывания в аварийных ситуациях в связи с заклиниванием вращающихся элементов (роторов, валов) ШУУ;
- подшипниками скольжения роторов, валов ШУУ с применением втулки из следующих материалов: полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид), полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат) для предотвращения возможных заклиниваний пар трения скольжения в водной загрязненной среде с созданием соответствующих аварийных ситуаций в ШУУ (но не исключается применение и иных материалов и подшипников качения).
Вариант 1 ШУУПрО для СШО характеризуется наличием единого трубчатого корпуса обечайки с присоединительными обеими сторонами (фланцами) и со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплена неподвижная ШУС.ШУС изготовлена в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов и имеет форму центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками. Конус имеет на своей внутренней стороне поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки (индуктора) с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях. Также есть патрубок сброса счищенных с ШУС загрязнений. На вершине усеченного конуса герметично установлен коллектор (карман) для сбора шариков, переходящий в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО. Поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха («языка»), нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность. По своему контуру радиальные стороны вихревого индуктора оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой поворотным вихревым очистителем принудительной обратной промывки части очищаемой поверхности ШУС. Ротор очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал (трубу), ось которого совпадает с осью ШУС.С противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО. С внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор. Подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса в опорных листах, или ребрах, или сегментах, или растяжках. Привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами.
Вариант 2 ШУУПрО также характеризуется наличием единого трубчатого корпуса обечайки с присоединительными обеими сторонами (фланцами) и со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплена неподвижная ШУС.ШУС изготовлена в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов и имеет форму центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками. Конус имеет на своей внутренней стороне поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях. Также есть патрубок сброса счищенных с ШУС загрязнений. На вершине усеченного конуса герметично установлен коллектор (карман) для сбора шариков, переходящий в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО. Поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха («языка»), нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность. По своему контуру радиальные стороны поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой индуктором части очищаемой поверхности ШУС. Ротор поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал (трубу), ось которого совпадает с осью ШУС.С противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО. С внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор. Подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса в опорных листах либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках. Привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами. Дополнительно напротив поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки с другой стороны ШУС установлена соответствующая по размерам вихревому поворотному очистителю принудительной обратной промывки и с возможностью вращения синхронно напротив него в обоих направлениях вращения радиальная поворотная полая балка (патрубок) с форсунками, направленными в сторону поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки через ШУС для принудительной промывки ШУС под избыточным давлением промывочной воды. Напорный патрубок трубопровода насоса промывочной воды соединен с балкой через герметичное поворотное соединение со статическим напорным патрубком, которое обеспечивает стабильность прохождения потока промывочной воды под давлением в их полости, создавая условие полного вращения балки на 360°. Приводная система балки принудительной промывки может быть двух исполнений: 1) с общим приводом с поворотным вихревым очистителем принудительной обратной промывки и движением от единого ротора; 2) со своим независимым приводом, также состоящим из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между валами редукторов; при этом контроль скорости вращения и ориентации положения промывочной балки относительно поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки осуществляет система задержки включения и синхронизации угловых положений.
Вариант 3 ШУУПрО также характеризуется наличием корпуса обечайки с присоединительными обеими сторонами и со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплены поворотные с возможностью раскрытия и закрытия до образования в закрытом состоянии формы центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками, изготовленные в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов части шарикоулавливающего экрана (ШУЭ). Части ШУЭ закреплены с возможностью поворота на валах, установленных по хордам проходного отверстия. Валы частей ШУЭ соединены с дистанционно управляемым приводом раскрытия и закрытия ШУЭ, который оснащен прибором контроля угла поворота и моментным выключателем и расположен с внешней стороны корпуса. Для предотвращения смятия частей ШУЭ друг о друга во время раскрытия выполнены вырезы в местах возможного пересечения частей ШУЭ при его раскрытии, а между вырезами в частях ШУЭ и проходным отверстием корпуса в корпусе закреплены неподвижные жесткие вставки, продолжающие геометрию формы конуса ШУЭ. Вставки также изготовлены в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов. В вершине усеченного конуса ШУЭ установлен коллектор (карман) для шариков с зазором по отношению к закрытым частям ШУЭ, для герметизации указанного зазора предусмотрен упругий уплотнитель. Коллектор переходит в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО.
ШУЭ также имеет на внутренней стороне конуса поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях. Поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха («языка»), нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность. По своему контуру радиальные стороны поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой очистителем части очищаемой поверхности ШУС. Ротор очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал (трубу), ось которого совпадает с осью ШУС.С противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО. С внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор. Подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса в опорных листах либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках. Привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами. Также возможно опциональное наличие принудительной промывки под избыточным давлением насосной воды с внешней стороны конуса, а именно: в случае наличия дополнительно напротив вихревого индуктора с другой стороны ШУС установлена соответствующая по размерам вихревому индуктору и с возможностью вращения синхронно напротив поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки в обоих направлениях вращения радиальная поворотная полая балка (патрубок) с форсунками, направленными в сторону индуктора через ШУС для принудительной промывки ШУС под избыточным давлением промывочной воды. Напорный патрубок трубопровода повысительного насоса промывочной воды соединен с балкой через герметичное поворотное соединение со статическим напорным патрубком, которое обеспечивает стабильность прохождения потока промывочной воды под давлением в их полости, создавая условие полного вращения балки на 360°. Есть опция двух исполнений приводной системы балки принудительной промывки: 1) с общим приводом с очистителем и движением от единого ротора; 2) со своим независимым приводом, также состоящим из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между валами редукторов; при этом контроль скорости вращения и ориентации положения промывочной балки относительно поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки осуществляет система задержки включения и синхронизации угловых положений. Также в случае наличия принудительной промывки раскрытие экранов ШУЭ возможно только при угловом нахождении балки в зоне неподвижных вставок во избежание механического столкновения балки с раскрывающимися частями ШУЭ. Кроме того, для всех трех вариантов исполнения ШУУПрО:
- при необходимости можно использовать незасоряющийся насос, установленный на патрубке отвода загрязнений, для образования гарантированной необходимой скорости и давления обратного потока для очистки ШУС или ШУЭ.
- приводная система карданной передачи крутящего момента расположена в индивидуальном герметичном корпусе и, как правило, имеет в своем составе предохранительную муфту, являющуюся преимущественно беззазорной с шариковой передачей.
- для обеспечения вращения роторов и валов применены подшипники скольжения, узлы которых закреплены в опорах, а в качестве материала рабочего элемента (втулки, вкладыша) используется полиформальдегиид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат) (но не исключается применение и иных материалов и подшипников качения).
Перечень фигур
Фиг. 1 - принципиальная схема тракта привода поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки (индуктора) варианта 1 ШУУПрО;
Фиг. 2 - полупрозрачный вид в изометрии варианта 1 ШУУПрО;
Фиг. 3 - блок-схема ручного режима работы варианта 1 ШУУПрО;
Фиг. 4 - блок-схема автоматического режима работы варианта 1 ШУУПрО;
Фиг. 5 - принципиальная схема тракта общего привода поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки и системы принудительной промывки (СПП) варианта 2 ШУУПрО;
Фиг. 6 - полупрозрачный вид в изометрии варианта 2 ШУУПрО с общим приводом;
Фиг. 7 - принципиальная схема трактов раздельных приводов поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки и СПП варианта 2 ШУУПрО;
Фиг. 8 - блок-схема ручного режима работы варианта 2 ШУУПрО;
Фиг. 9 - блок-схема автоматического режима работы варианта 2 ШУУПрО;
Фиг. 10 - принципиальная схема трактов привода поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки и валов поворотных механизмов раскрытия ШУЭ варианта 3 ШУУПрО.
Фиг. 11 - полупрозрачный вид в изометрии варианта 3 ШУУПрО с ШУЭ;
Фиг. 12,Фиг.13 - вид спереди и вид в изометрии варианта 3 ШУУПрО с ШУЭ в закрытом состоянии;
Фиг. 14,Фиг.15 - вид спереди и вид в изометрии варианта 3 ШУУПрО с ШУЭ в раскрытом состоянии;
Фиг. 16 - блок-схема ручного режима работы варианта 3 ШУУПрО с ШУЭ;
Фиг. 17 - блок-схема автоматического режима работы варианта 3 ШУУПрО с ШУЭ;
Фиг. 18 - диаграмма областей нормальной работы и возможного выхода из строя при различных соотношениях крутящих моментов нагрузки очистителя ШУУПрО и момента внутреннего редуктора с наличием и в отсутствии предохранительной муфты в приводном тракте ротора.
Осуществление изобретения На фигурах в единой сквозной нумерации обозначены позиции:
1 (и 1' на фиг. 7) - мотор-редуктор;
2 (и 2' на фиг. 7) - предохранительная муфта;
3 (и 3' на фиг. 7) - передача (обычно карданная);
4 (и 4' на фиг. 7) - внутренний редуктор;
5 - ротор;
6 - поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки;
7 - ШУС;
8 - коллектор сбора шариков;
9 - балка СПП;
10 (и 10' на фиг. 7) - датчик угла поворота (ДУП) вала или ротора 5;
11 - ШУЭ (его части);
12 - базовый корпус ШУУ;
13 - патрубок отвода загрязнений;
14 - затвор патрубка отвода загрязнений;
15 - система измерения перепада давления;
16 - патрубок отвода шариков;
17 - затвор патрубка отвода шариков;
18 - напорный патрубок;
19 - затвор напорного патрубка;
20 - герметичное поворотное соединение напорного патрубка;
21 - валы для поворота частей ШУЭ 11;
22 - приводы валов для поворота частей ШУЭ 11;
23 - стационарные вставки в частях ШУЭ 11.
Все элементы во всех вариантах исполнения ШУУПрО объединены механическими связями в единые устройства внутри и снаружи базовых корпусов ШУУПрО.
ШУУПрО поставляется в сборе с приваренными фланцами, люками и патрубками. Для отвода загрязнений и очищающих шариков в корпус 12 ШУУПрО ввариваются два патрубка с ответными фланцами. Между приваренными и ответным фланцами устанавливаются дисковые затворы. Люки-лазы, установленные в корпус ШУУПрО, должны обеспечивать доступ к внутренним элементам для осмотра, планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания. Герметичность люков-лазов обеспечена прокладками многоразового использования.
ШУУПрО включает в себя корпус (обечайку) 12 с проходным отверстием и с фланцами (на фигурах не показаны) для встраивания в трубу; патрубки системы измерения перепада давления (СИПД) 15; датчик перепада давления; привод очистителя 6 (поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки) с ротором 5 и сам очиститель (вихревой индуктор) 6; ШУС 7 или ШУЭ 11, трубы (патрубки) отвода воды с загрязнениями 13 и отвода очищающих шариков 16 с соответствующими затворами 14, 17. Корпус по необходимости может быть разборным и с приваренными фланцами, что позволяет производить монтаж в стесненных условиях. Ротор 5 очистителя 6 представляет собой полый вал (трубу), ось которого совпадает с осью ШУС 7 или ШУЭ 11. С противоположной стороны от ШУС или ШУЭ и привода, через поворотное соединение ротор связан с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенного за корпус ШУУ. С внешней стороны корпуса в патрубке удаления загрязнений 13 установлен автоматизированный затвор 14.
В ШУУПрО соосно проходному отверстию базового корпуса 12 ШУУ установлены ШУС 7 или ШУЭ 11 в форме усеченного конуса (угол конусности от 30° до 75°) вершиной в сторону направления потока воды, в вершине установлен коллектор 8 сбора шариков с патрубком. При таком расположении достигается повышенная надежность сбора улавливаемых шариков в активной (центральной) части водяного потока. С циркуляционным потоком воды с шариками из конденсатора выносятся загрязнения (твердые и биологические), которые под действием потока циркуляционной воды прилипают (оседают) к поверхности ШУС или ШУЭ, в результате чего снижается пропускная способность ШУУПрО. Для очистки поверхности ШУС или ШУЭ от загрязнений предусмотрена система принудительной очистки (обратной промывки), состоящая из ротора 5 обратной промывки с жестко закрепленным поворотным вихревым очистителем 6 принудительной обратной промывки, который от внутреннего редуктора 4, расположенного в герметичном корпусе (не показан), может совершать вращения в обоих направлениях. Очиститель (вихревой индуктор) 6 закреплен на вращающемся роторе 5 с патрубком отвода воды с загрязнениями 13, и при вращении плотно прилегает своими обтюраторами к ШУС или ШУЭ. Вращающийся ротор 5 приводится во вращение посредством червячно-планетарного редуктора 4, расположенного в герметичном корпусе редуктора. Герметичность корпуса редуктора со стороны вращающихся деталей должна быть обеспечена применением двойного уплотнения из полиуретановых и резиновых манжет (допускается применение иных материалов). Для контроля герметичности корпус редуктора должен иметь контрольный патрубок, сообщающийся с атмосферой.
В качестве меры очистки также может автоматически меняться и направление вращения ротора вихревого индуктора на противоположное, когда сито ШУУ заиливается настолько, что создает недопустимый перепад давления на разных сторонах сита, что чревато его поломкой.
Алгоритмы работы всех вариантов ШУУПрО имеют ручной и автоматический режимы.
В качестве примера в зимний период эксплуатации СШО на Нижневартовской ГРЭС наблюдается существенно увеличение гидравлического сопротивления ШУУ, возникающее из-за заиливания ШУС.С учетом всех собранных данных были разработаны три новых варианта конструкций ШУУПрО, обеспечивающих гидравлическое сопротивление ШУУ в заданных техническим заданием предельных значениях:
1. Первый вариант с ШУС в форме конуса с автоматической промывкой обратным потоком, обеспечивающей заданную пропускную способность ШУУПрО и предотвращающий повторное попадание загрязнений в конденсатор (теплообменник) через устройство рециркуляции шариков (УРШ).
2. Второй вариант с ШУС в форме конуса с автоматической промывкой обратным потоком и оснащенной СПП, обеспечивающей направленной струей воды высокого давления эффективную промывку поверхности ШУС от твердых и биологических загрязнений;
3. Третий вариант с ШУЭ в форме конуса с автоматической промывкой обратным потоком и с механизмом раскрытия ШУЭ, обеспечивающим экстренное (аварийное) снижение гидравлического сопротивления проходящего потока через ШУУПрО во время отсутствия очищающих шариков в циркуляционном потоке.
Компьютерные моделирования гидравлических процессов и гидравлические расчеты во всех трех вариантах ШУУПрО показали существенное снижение максимальных значений перепадов давлений на ШУС и ШУЭ от варианта 1 до варианта 3 с помощью дополнительных систем принудительной очистки и удовлетворение требованиям технического задания на ШУУПрО, а именно:
- в «Варианте 1» максимальное значение перепада давления 9696 Па;
- в «Варианте 2» максимальное значение перепада давления 6287 Па;
- в «Варианте 3» максимальное значение перепада давления 2011 Па.
Вариант 1 (фиг. 1, 2, 3, 4). Самое конструктивно простое ШУУПрО, оснащенное неподвижной ШУС в виде прямого усеченного конуса, с очистителем (вихревым индуктором) с приводом, с автоматической промывкой (очисткой) обратным потоком.
В первом варианте исполнения ШУУПрО содержит единый сквозной трубчатый корпус 12 с фланцами с обеих сторон, внутри цилиндрического проходного отверстия корпуса (без зазоров со стенками отверстия) расположена неподвижная ШУС 7 (в виде сетки или шпальтового сита), имеющая форму центрированного по оси проходного отверстия корпуса полого прямого кругового усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками и имеющего на своей внутренней стороне поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки 6 с возможностью скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от центрального приводного ротора 5 очистителя, патрубок 13 сброса счищенных с ШУС загрязнений, и на вершине полого усеченного конуса герметично установлен коллектор (карман) 8 для улавливаемых шариков. Коллектор (карман) 8 для шариков переходит в выходной патрубок 16, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО.
ШУУПрО соосно и герметично установлено в трубу водоснабжения - циркуляционный водовод (циркводовод). При большом размере внутреннего диаметра проходного отверстия корпуса ШУУПрО под большой размер трубы циркводовода ШУС может быть сделана из равных радиальных сегментов (секций, лепестков), установленных между собой без зазора (жестко скрепленных между собой) в форме единого прямого конуса. В каждом сегменте жестко закреплена сетка (сито), выполненная по технологии (принципу) шпальтового сита или из перфорированных стальных листов.
С входной стороны по направлению потока ШУС 7 расположен ротор 5 принудительной очистки (обратной промывки) с жестко закрепленным поворотным вихревым очистителем принудительной обратной промывки 6, который от привода ротора может совершать вращения в обоих направлениях. Поворотный вихревой индуктор, жестко соединенный со своим ротором, имеет форму кожуха (крышки, «языка»), нижняя (радиальная) часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность. По своему контуру (периметру) радиальные стороны очистителя (кожуха) 6 оснащены гибкими уплотнителями (обтюраторами, скребками), которые обеспечивают необходимое гидравлическое уплотнение (закрытие) части очищаемой поверхности ШУС 7.
Ротор 5 представляет собой полый вал (трубу), ось которого совпадает с осью ШУС 7. Подшипниковый узел скольжения ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса 12 в опорных листах, либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках. Привод ротора обычно состоит из внешнего мотор-редуктора 1, внутреннего редуктора 4 и системы передачи (обычно карданной) 3 крутящего момента, установленной между их валами.
С противоположной стороны от ШУС ротор 5 через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений 13, выведенным за корпус 12 ШУУПрО. С внешней стороны корпуса 12 ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений 13 устанавливается дистанционно управляемый затвор (клапан) 14.
Очищающие шарики перемещаются с потоком жидкости вдоль образующей конуса ШУС 7 по направлению к коллектору 8, откуда вакуумируются устройством рециркуляции шариков (УРШ) (не показан). С потоком шариководяной смеси из конденсатора переносятся загрязняющие частицы и под гидравлическим давлением потока налипают (оседают) на ШУС 7. С ростом загрязнения увеличивается перепад давления между зонами входа и выхода потока (до и после) ШУС, до достижения заданной границы. По сигналу системы измерения перепада давления (СИПД) 15, таймера, или командой оператора запускается процесс обратной промывки ШУС 7. Открывается затвор 14 патрубка сброса загрязнений 13 и включается привод ротора 5 с поворотным вихревым очистителем принудительной обратной промывки 6, который, вращаясь с заданной скоростью, двигается по поверхности ШУС 7. Очистка ШУС 7 осуществляется по принципу «обратной промывки с пониженным давлением». Гибкие уплотнители (обтюраторы) вихревого очистителя 6, прилегая к ШУС 7, создают герметичную камеру (пятно) над очищаемой поверхностью. Перепад давления, возникающий в камере между очищаемой поверхностью ШУС 7 и открытым затвором 14 патрубка отвода загрязнений 13, создает обратный поток. Осевшие и налипшие частицы загрязнений, захватываются потоком обратной промывки и вымываются в трубопровод отвода загрязнений 13. По достижению заданной величины «нулевого» перепада давления, подается сигнал от СИПД 15 (или от таймера или по команде оператора), вращение ротора 5 прекращается, затвор 14 отвода загрязнений закрывается.
Данное решение варианта 1 позволяет очищать поверхность ШУС 7, смежную с очистителем 6, в автоматическом режиме по мере загрязнения шарикоулавливающих элементов. Система обратной промывки выводит загрязнения за контур, снижая попадание загрязнений в конденсатор через УРШ.
Алгоритмы режимов работы варианта 1 ШУУПрО:
1. Ручной (Фиг. 3):
1.1. Сбор шариков;
1.2. Покоя; 1.2.1. Промывка.
2. Автоматический (Фиг. 4):
2.1. Мониторинг (автоматический режим);
2.2. Рециркуляция шариков (сбор шариков);
2.3. Промывка.
1. Ручной. В ручном режиме все команды выполняются по команде (сигналу) оператора, которому СИПД (система измерения перепада давления) непрерывно передает информацию о разности давлений между камерами до и после ШУС.
1.1 Сбор шариков. По сигналу оператора система переходит в режим сбора шариков:
Затвор патрубка отвода шариков «открыт»;
Насос УРШ (устройства рециркуляции шариков) включается, заслонка загрузочной камеры УРШ открывается, очищающие шарики подаются в СШО через «Устройство ввода шариков». Очищающие шарики перемещаются с потоком через конденсатор, попадают в ШУУ, где двигаются вдоль конуса ШУС по направлению к коллектору, откуда вакуумируются устройством рециркуляции шариков (УРШ);
По сигналу оператора закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечении «Времени СШЗК» отключается насос УРШ, система переходит в режим покоя. «Время СШЗК» - это заданное время сбора шариков в загрузочной камере УРШ, которое исчисляется от закрытия заслонки загрузочной камеры до сбора шариков в УРШ. При открытой заслонке загрузочной камеры и включенном насосе происходит непрерывная рециркуляция очищающих шариков, т.е. непрерывная очистка конденсатора;
В случае аварийной ситуации: насос УРШ выключается; запорная арматура на патрубках отвода шариков в состояние "закрыто"; шарики остаются в системе.
1.2. Покоя. По сигналу оператора система переходит в режим покоя:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Привод очистителя 6 «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Насос УРШ «выключен»;
В случае аварийной ситуации: запорная арматура на патрубках отвода шариков переходит в состояние "закрыто".
1.2.1. Промывка. По сигналу оператора система переходит из режима покоя в режим промывки.
На заданное в системе время включается насос УРШ для сбора оставшихся шариков из коллектора;
Выключается насос УРШ, арматура патрубка отвода шариков закрывается;
Открывается затвор патрубка отвода загрязнений и включается привод ротора с вихревым индуктором. Происходит промывка.
По сигналу оператора вращение ротора прекращается, затвор отвода загрязнений закрывается, система переходит в режим покоя.
В случае аварийной ситуации:
Привод очистителя 6 «выключен»;
затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт».
2. Автоматический. В автоматическом режиме все команды выполняются по заданной логике:
2.1. Мониторинг. В автоматическом режиме ШУУ ПрО переходит в режим «мониторинга», в котором происходит непрерывный мониторинг перепада давления между камерами до и после ШУС:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Привод очистителя 6 «выключен»;
Насос УРШ «выключен»;
Заслонка загрузочной камеры УРШ «закрыта».
2.2 Сбор шариков / Рециркуляция шариков / Сбор оставшихся шариков. По сигналу автоматики (заданному алгоритму) система переходит в режим сбора шариков:
Арматура патрубка отвода шариков «открыта»;
Насос УРШ «включен»;
По сигналу закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечению «Времени СШЗК» «выключается» насос УРШ, затвор патрубка отвода шариков «закрывается».
В случае аварийной ситуации:
насос УРШ «выключен»;
затвор патрубка отвода шариков «закрыт» (шарики остаются в системе).
2.3. Промывка. При достижении заданной точки перепада давления по сигналу СИПД система переходит в режим «промывки»:
Затвор патрубка сброса загрязнений «открыт»;
Привод ротора с очистителем 6 «включен»;
По достижению заданной величины, «нулевого» перепада давления, подается сигнал от СИПД, ротор продолжает движение заданное время и останавливается, затвор отвода загрязнений закрывается.
В случае аварийной ситуации:
Насос УРШ «выключен»;
Привод очистителя 6 «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Затвор отвода шариков «закрыт». Вариант 2 (Фиг. 5, 6, 7, 8, 9). Шарикоулавливающее устройство с автоматической промывкой обратным потоком (как в варианте 1), дополнительно оснащенное системой принудительной промывки (СПП). СПП обеспечивает очистку поверхности ШУС 7 от налипшего ила и обрастающих биологических организмов, которые развиваются в теплом, насыщенном органическими веществами водяном потоке, выходящим из конденсатора.
Во втором варианте исполнения ШУУПрО его ШУС 7 из первого варианта исполнения дополнительно оснащена системой принудительной промывки (СПП), установка которой бывает необходима при большой степени засоренности потока с шариками. СПП представляет собой полую балку (патрубок) 9, соответствующую по размерам очистителю 6, но расположенную с внешней стороны конуса ШУС 7 напротив очистителя 6 и имеющую водные форсунки (не показаны), направленные в сторону очистителя 6 через ШУС 7. СПП предназначена для дополнительной высоконапорной промывки ШУС 7. При помощи вращательного привода балка 9 СПП должна вращаться синхронно напротив вихревого очистителя 6 в обоих направлениях вращения. Привод балки 9 СПП может иметь два различных конструктивных исполнения:
1. Общий привод балки и ротора (фиг. 5, 6), состоящий из внешнего мотор-редуктора 1, внутреннего редуктора 4 и системы карданной передачи 3 крутящего момента, установленной между валами редукторов. В данном исполнении СПП одновременно включается с индуктором 6 принудительной очистки ШУС и движется от единого ротора 5.
2. Независимый привод для СПП (фиг. 7), который также состоит из внешнего мотор-редуктора 1', внутреннего редуктора 4' и системы карданной передачи 3' крутящего момента, установленной между валами редукторов. Контроль скорости вращения и ориентации положения промывочной балки 9 СПП относительно вихревого очистителя 6 осуществляет система задержки включения и синхронизации угловых положений с использованием датчиков углов поворота (ДУП) вала или ротора (10 и 10'). В зависимости от выбранного режима работы включение СПП может происходить с задержкой по отношению к системе принудительной очистки (задержка включения балки 9 относительно очистителя 6. Пример: по сигналу индуктор 6 очищает поверхность, через некоторое время включается балка 9, которая вымывает загрязнения из межщелевого пространства шпальтового сита). Подшипниковый узел скольжения независимого привода для СПП также закреплен в опорах (ребрах сегментов, растяжках, валах).
При помощи привода балка 9 вращается напротив вихревого очистителя 6 с противоположной стороны ШУС 7 в обоих направлениях. Из форсунок, находящихся в балке 9, под давлением подается вода из циркуляционного водовода, забираемая после фильтра предварительной очистки (ФП) или иного источника. Давление промывочной воды нагнетается стационарным насосом (не показан), в напорный патрубок 18, в который установлен автоматизированный затвор 19. Напорный патрубок 18 трубопровода насоса промывочной воды соединен с балкой 9 СПП через герметичное поворотное соединение 20, которое обеспечивает стабильность прохождения потока промывочной воды под давлением в их полости, создавая условие полного вращения балки на 360°. Для предотвращения засорения форсунок СПП на всасе заборного патрубка насоса должен быть установлен фильтр (не показан).
Очистка ШУС 7 во втором варианте исполнения ШУУПрО происходит в два этапа.
На первом этапе происходит очистка внутренней поверхностности ШУС 7 обратным потоком с помощью пониженного давления, создаваемого вихревым очистителем 6. Таким образом удаляются загрязнения с поверхности ШУС 7 в зоне контакта с обтюратором вихревого очистителя 6.
На втором этапе, к поворотному вихревому очистителю принудительной обратной промывки 6 подключается СПП при помощи системы задержки включения и датчика положения 10 вихревого очистителя 6 таким образом, чтобы форсунки балки 9 СПП были направлены в кожух вихревого очистителя 6. Из форсунок, находящихся в балке 9, под избыточным давлением подается промывочная вода из циркуляционного водовода, забираемая после фильтра предварительной очистки (ФП) или из иного источника. Давление промывочной жидкости нагнетается стационарным насосом. Направленный поток воды из форсунок в сторону поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки 6 усиливает поток обратной промывки. Направленная из форсунок струя под давлением в сторону ШУС 7 механическим способом вымывает налипшие загрязнения из отверстий перфорированного листа сетки (или межщелевых пространств шпальтового сита). Вымываемые загрязнения, подхватываются обратным потоком с помощью пониженного давления (вакуума), создаваемого вихревым очистителем 6, и удаляются через патрубок отвода загрязнений 13.
По окончании принудительной промывки подается сигнал от системы измерения перепада давлений (СИПД) (или от таймера или по команде оператора), отключается ротор балки 9 СПП, затворы патрубков насоса закрываются.
Данное решение варианта 2 позволяет очищать поверхность ШУС 7, смежную с очистителем (вихревым индуктором) 6, а также межщелевые пространства и наружную поверхность ШУС от налипшего ила, что в свою очередь существенно увеличивает общую эффективность очистки. Система работает в автоматическом режиме по мере загрязнения ШУС 7. Система обратной промывки выводит загрязнения за контур, снижая попадание загрязнений в конденсатор через УРШ.
Алгоритмы режимов работы варианта 2 ШУУПрО (Фиг. 8, 9):
1. Ручной (Фиг. 8):
1.1. Сбор шариков;
1.2. Покоя;
1.2.1. Промывка.
1.2.2. Принудительная промывка (СПП)
2. Автоматический (Фиг. 9):
2.1. Мониторинг (автоматический режим);
2.2. Рециркуляция шариков (сбор шариков);
2.3. Промывка.
2.3.1. Принудительная промывка (СПП)
1. Ручной. В ручном режиме все команды выполняются по сигналу оператора, которому СИПД (система измерения перепада давления) непрерывно передает информацию о разности давлений между камерами до и после ШУС.
1.1 Сбор шариков:
Затвор патрубка отвода шариков «открыт»;
Насос УРШ «включен»;
Привод СПП «выключен» (при наличии);
Заслонка загрузочной камеры УРШ «открыта»;
По сигналу оператора закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечению «Времени СШЗК» «выключается» насос УРШ система переходит в режим «покоя».
В случае аварийной ситуации:
Насос УРШ «выключен»;
Затвор патрубка отвода шариков «закрыта» (шарики остаются в системе).
1.2. Покоя:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Привод вихревого очистителя 6 «выключен»
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Насос УРШ «выключен».
1.2.1. Промывка:
Затвор патрубка отвода загрязнений «открыт»;
Привод ротора с вихревым очистителем 6 «включен»;
. В случае аварийной ситуации:
Привод вихревого очистителя 6 «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт».
1.2.2. Принудительная очистка (СПП).
• В случае совместного привода вихревого очистителя 6 и СПП:
По сигналу оператора затвор напорного патрубка переходит в
положение «открыто»; о насос «включен».
В случае раздельного привода вихревого очистителя 6 и СПП;
По сигналу оператора, при помощи системы задержки
включения и синхронизации угловых положений привод СПП включается, как только поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки будет находиться напротив балки СПП;
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен».
. В случае аварийной ситуации:
Насос «выключен»;
Затвор напорного патрубка «закрыт».
2. Автоматический. В автоматическом режиме все команды выполняются по заданной логике:
2.1. Мониторинг. В автоматическом режиме ШУУ ПрО переходит в режим «мониторинга», в котором происходит непрерывный мониторинг перепада давления между камерами до и после ШУС:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Привод вихревого очиститель 6 «выключен»;
Привод СПП «выключен» (при наличии);
Насос УРШ «выключен»;
Заслонка загрузочной камеры УРШ «закрыта».
2.2 Сбор шариков / Рециркуляция шариков / Сбор оставшихся шариков. По сигналу автоматики (заданному алгоритму) система переходит в режим сбора шариков:
Арматура патрубка отвода шариков «открыта»;
Насос УРШ «включен»;
По сигналу закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечению «Времени СШЗК» «выключается» насос УРШ, затвор патрубка отвода шариков «закрывается».
В случае аварийной ситуации:
насос УРШ «выключен»;
затвор патрубка отвода шариков «закрыт» (шарики остаются в системе).
2.3. Промывка. При достижении заданной точки перепада давления по сигналу СИПД система переходит в режим «промывки»:
Затвор патрубка сброса загрязнений «открыт»;
Привод ротора с вихревым очистителем 6 «включен»;
По достижению заданной величины, «нулевого» перепада давления, подается сигнал от СИПД, ротор продолжает движение заданное время и останавливается, затвор отвода загрязнений закрывается.
В случае аварийной ситуации:
Насос УРШ «выключен»;
Привод вихревого очиститель 6 «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Затвор отвода шариков «закрыт».
2.3.1. Принудительная очистка (СПП):
В случае совместного привода вихревого очистителя 6 и СПП:
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен».
В случае раздельного привода вихревого очистителя 6 и СПП;
По сигналу автоматики, через установленное время, при помощи системы задержки включения и синхронизации угловых положений привод СПП включается, как только вихревой очиститель будет находиться напротив балки СПП;
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен»;
В случае аварийной ситуации:
Насос «выключен»;
Затвор напорного патрубка «закрыт».
Вариант 3 ШУУПрО (Фиг. 10-17). ШУУ, оснащенное шарикоулавливающими экранами (ШУЭ) 11 в виде прямого усеченного конуса с механизмом раскрытия и с автоматической промывкой обратным потоком.
В третьем варианте исполнения ШУУПрО при технологической необходимости (при необходимости открытия ШУЭ 11 в момент превышения заданного (аварийного) перепада давления до и после ШУЭ (в этом случае все шарики, находящиеся между устройством ввода шариков и ШУУ, утрачиваются); при необходимости увеличения проходного сечения для воды в момент пуска и останова циркнасосов береговой насосной станции/градирен может оснащаться вместо неподвижных ШУС 7 подвижными (поворотными) шарикоулавливающими экранами (ШУЭ) 11 в общей форме усеченного конуса в закрытом состоянии и с механизмом поворотного раскрытия экранов по ходу набегающего потока воды для экстренного (аварийного) снижения гидравлического сопротивления проходящему потоку. ШУЭ 11 состоит из двух или более равных частей-экранов, закрепленных с возможностью поворота на валах 21, установленных по хордам, симметрично и параллельно расположенным по бокам круглого поперечного сечения проходного отверстия корпуса 12 ШУУПрО. Данное конструктивное исполнение позволяет открывать ШУЭ 11 по ходу потока воды.
В закрытом состоянии ШУЭ 11 имеют форму прямого усеченного конуса, который соосно установлен в корпусе 12 ШУУПрО, вершиной по направлению циркуляционного потока. В вершине ШУЭ 11 установлен коллектор 8 сбора шариков с зазором по отношению к закрытым экранам ШУЭ 11, и для герметизации указанного зазора предусмотрен упругий уплотнитель (не показан).
Каждый экран ШУЭ 11 жестко закреплен на своем валу 21, проходящем через свою
хорду проходного отверстия корпуса 12 ШУУПрО, а все эти валы 21 синхронно управляются единым приводом либо индивидуальными приводами 22 раскрытия ШУЭ 11. Привод 22 раскрытия экранов, оснащенный прибором контроля угла поворота и моментным выключателем, расположен с внешней стороны корпуса 12 ШУУ. Для предотвращения смятия экранов ШУЭ 11 друг о друга во время раскрытия предусмотрены вырезы в местах возможного пересечения экранов. Между вырезами в экранах и проходным отверстием корпуса закреплены в корпусе стационарные вставки 23, продолжающие геометрию формы конуса ШУЭ 11. Вставки 23 жестко закреплены к внутренней поверхности корпуса 12 между вырезами ШУЭ и обечайкой, являются шарикоулавливающими элементами, которые образуют совместно с закрытыми частями ШУЭ 11 шарикулавливающее сито в виде усеченного конуса. Вставки 23 могут изготавливаться из перфорированного листа (сита, шпальтового сита, решетки) для уменьшения гидравлического сопротивления и сохранения пропускной способности ШУЭ 11. В случае наличия СПП раскрытие частей ШУЭ 11 возможно только при определенном нахождении балки 9 СПП в зоне вставок 23, чтобы не было механического столкновения балки 9 СПП с раскрываемыми частями ШУЭ 11.
Во время сбора шариков или принудительной промывки ШУЭ 11 находится в закрытом состоянии. По завершении сбора шариков подается сигнал для перемещения вихревого индуктора 6 одновременно с СПП (при ее наличии) в «нулевое положение», определяемое датчиком положения (ДУП) 10, затем подается сигнал на раскрытие ШУЭ 11. «Нулевое положение» вихревого индуктора 6 с СПП (при ее наличии) определено таким размещением, при котором исключено столкновение с частями ШУЭ 11 в момент их раскрытия. Перед запуском очищающих шариков в контур цирквовода СШО подается сигнал на закрытие ШУЭ.
Данное решение варианта 3 аналогично ШУУ с автоматической промывкой обратным потоком, но отличается тем, что ШУЭ 11 оснащены поворотным механизмом, позволяющим открывать части ШУЭ 11 по ходу потока. Привод 22 раскрытия частей ШУЭ, оснащенный устройством контроля угла поворота и моментным выключателем, расположен с внешней стороны корпуса 12. Данное решение позволяет очищать поверхность ШУЭ 11, смежную с очистителем (вихревым индуктором) 6, в автоматическом режиме по мере загрязнения шарикоулавливающих элементов. Система обратной промывки выводит загрязнения за контур, снижая попадание загрязнений в конденсатор через УРШ. Приведенное решение с ШУЭ 11 позволяет существенно увеличить проходное сечение для воды в случае аварийного режима блока конденсатора.
Алгоритмы режимов работы варианта 3 ШУУПрО (Фиг. 16, 17):
1. Ручной (Фиг. 16):
1.1. Сбор шариков;
1.2. Покоя; 1.2.1. Промывка.
1.2.2. Положение ШУЭ («закрыть» / «открыть»)
2. Автоматический (Фиг. 17):
2.1. Мониторинг (автоматический режим);
2.2. Рециркуляция шариков (сбор шариков);
2.3. Промывка.
2.4. Положение ШУЭ («закрыть» / «открыть»)
1. Ручной. В ручном режиме все команды выполняются по сигналу оператора, которому СИПД (система измерения перепада давления) непрерывно передает информацию о разности давлений между камерами до и после ШУЭ.
1.1 Сбор шариков. По сигналу оператора система переходит в режим сбора шариков:
Затвор патрубка отвода шариков «открыт»;
Насос УРШ «включен»;
Привод СПП «выключен» (при наличии);
Заслонка загрузочной камеры УРШ «открыта»;
ШУЭ «закрыты»;
По сигналу оператора закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечению «Времени СШЗК» «выключается» насос УРШ система переходит в режим «покоя».
В случае аварийной ситуации:
Насос УРШ «выключен»;
Затвор патрубка отвода шариков «закрыта» (шарики остаются в системе);
ШУЭ остаются в неподвижном положении.
1.2. Покоя:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Привод вихревого индуктора «выключен»
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Насос УРШ «выключен»;
ШУЭ в выбранном оператором положении «открыты» или «закрыты».
1.2.1. Промывка:
Затвор патрубка отвода загрязнений «открыт»;
Привод ротора с вихревым очистителем 6 «включен»;
ШУЭ «закрыты»;
. В случае аварийной ситуации:
Привод вихревого очистителя 6 «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
ШУЭ остаются в неподвижном положении.
1.2.2. Принудительная очистка (СПП) (при наличии):
В случае совместного привода вихревого очистителя 6 и СПП:
По сигналу оператора затвор напорного патрубка переходит в положение «открыто»;
ШУЭ «закрыты»;
Насос «включен».
В случае раздельного привода вихревого индуктора и СПП;
По сигналу оператора, при помощи системы задержки включения и синхронизации угловых положений привод СПП включается, как только вихревой очиститель 6 будет находиться напротив балки СПП;
ШУЭ «закрыты»;
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен».
. В случае аварийной ситуации:
Насос «выключен»;
Затвор напорного патрубка «закрыт»;
ШУЭ остаются в неподвижном положении.
1.2.2. Положение ШУЭ:
Оператор определяет самостоятельно положение ШУЭ, которые могут быть «закрыты» или «открыты».
2. Автоматический. В автоматическом режиме все команды выполняются по заданной логике:
2.1. Мониторинг. В автоматическом режиме ШУУ ПрО переходит в режим «мониторинга», в котором происходит непрерывный мониторинг перепада давления между камерами до и после ШУС:
Затвор патрубка отвода шариков «закрыт»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Привод вихревого очистителя «выключен»;
Привод СПП «выключен» (при наличии);
Насос УРШ «выключен»;
Заслонка загрузочной камеры УРШ «закрыта».
ШУЭ в выбранном оператором положении «открыты» или «закрыты».
2.2 Сбор шариков / Рециркуляция шариков / Сбор оставшихся шариков. По сигналу автоматики (заданному алгоритму) система переходит в режим сбора шариков:
ШУЭ «закрыты»;
Арматура патрубка отвода шариков «открыта»;
Насос УРШ «включен»;
По сигналу закрывается заслонка загрузочной камеры, по истечению «Времени СШЗК» «выключается» насос УРШ, затвор патрубка отвода шариков «закрывается».
В случае аварийной ситуации:
насос УРШ «выключен»;
затвор патрубка отвода шариков «закрыт» (шарики остаются в системе);
ШУЭ остаются в неподвижном положении. 2.3. Промывка. При достижении заданной точки перепада давления по сигналу СИПД система переходит в режим «промывки»:
ШУЭ «закрыты»;
Затвор патрубка сброса загрязнений «открыт»;
Привод ротора с вихревым очистителем 6 «включен»;
По достижению заданной величины, «нулевого» перепада давления, подается сигнал от СИПД, ротор продолжает движение заданное время и останавливается, затвор отвода загрязнений закрывается.
В случае аварийной ситуации:
Насос УРШ «выключен»;
Привод вихревого очистителя «выключен»;
Затвор патрубка отвода загрязнений «закрыт»;
Затвор отвода шариков «закрыт»
о ШУЭ остаются в неподвижном положении.
2.3.1. Принудительная очистка (СПП) (при наличии):
В случае совместного привода вихревого очистителя и СПП:
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен».
В случае раздельного привода вихревого очистителя и СПП;
По сигналу автоматики, через установленное время, при помощи системы задержки включения и синхронизации угловых положений привод СПП включается, как только вихревой очиститель будет находиться напротив балки СПП;
Затвор напорного патрубка «открыт»;
Насос «включен»;
В случае аварийной ситуации:
Насос «выключен»;
Затвор напорного патрубка «закрыт»;
ШУЭ остаются в неподвижном положении. Практика работы традиционных ШУУ показала, что возможно также аварийное заклинивание подшипников скольжения подвижных частей ШУУ (роторов, валов) при их длительном нахождении в загрязненной воде. Следствием такого аварийного заклинивания являются серьезные поломки важных конструктивных элементов ШУУ с выходом всего ШУУ из работы и последующим затратным ремонтом этого оборудования. Поэтому в каждом из трех перечисленных вариантах ШУУПрО также предлагается использовать:
- Для снижения вероятности заклинивания ротора 5 поворотного вихревого очистителя принудительной обратной промывки 6 и вала балки 9 СПП - улучшенные подшипники скольжения, которые позволяют минимизировать массово-габаритные и компоновочные показатели. Данные подшипники должны обладать следующими свойствами: - низкий коэффициент трения; - прочность; - низкое водопоглощение; - износостойкость; - высокая коррозионная стойкость в циркуляционной воде. В качестве рабочего элемента – втулки и вкладыша подшипника скольжения используется полимерный материал полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или термопластик полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат);
- Систему карданной передачи 3 крутящего момента привода ротора, состоящую из карданной передачи, имеющей в своем составе предохранительную муфту 2 (и 2' на фиг. 7), которая преимущественно является беззазорной с шариковой передачей крутящего момента. Применение предохранительной муфты 2 обусловлено тем, что на входной вал редуктора 4, установленного внутри корпуса 12 ШУУПрО приходит крутящий момент с выходного вала мотор-редуктора 1 (установленного снаружи корпуса 12 ШУУПрО, но прикрепленного к нему), который в случае заклинивания ротора 5 очистителя (например, из-за неисправности узлов трения) превышает допустимый (по прочности ротора и индуктора) крутящий момент на входном валу внутреннего редуктора 4.
Предохранительная муфта 2 преимущественно является беззазорной с шариковой передачей. Беззазорная предохранительная муфта имеет следующие преимущества: - Удобство при монтаже. - Небольшой момент инерции. - Возможность монтажа в узких местах. - Компенсация несоосности. - Плавная регулировка крутящего момента. - Расширенный диапазон используемых комбинаций редукторов.
Предохранительная муфта 2 действует как подпружиненная муфта с кинематическим замыканием. При превышении заданного разобщающего момента (см. Фиг. 18) муфта 2 разъединяет выходной вал мотор-редуктора 1 и входной вал передачи 3 редуктора 4, который находится внутри ШУУПрО, тем самым предохраняя от поломок находящихся после нее компоненты. При перегрузке происходит почти мгновенное разъединение муфты 2 и прекращение передачи крутящего момента. По диаграмме Фиг. 18: Мкр1 - заданный разобщающий момент на муфте; Мкр2=Мкр4 / (i *η) - допустимый крутящий момент на входном валу редуктора; Мкрз - крутящий момент на выходном валу мотор-редуктора; Мкр4 - максимальный крутящий момент на выходном валу редуктора; i - передаточное отношение редуктора; ηоб - общее КПД (включает в себя КПД редуктора и КПД опор скольжения). Условие нормальной работы механизмов: Мкр1<Мкр2
Как было сказано выше, помимо муфты 2 для существенного снижения вероятности заклинивания ротора (или роторов) ШУУПрО и соответствующей аварийной ситуации также предусмотрена установка специальных улучшенных подшипников скольжения опор ротора и валов. В качестве материала подшипников скольжения для ШУУПрО разработчиками был выбран полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат). Данный материал рекомендуется при эксплуатации во влажной среде, так как его механические свойства практически не зависят от влажности среды. Основные достоинства материалов: - высокая кристалличность; - высокая плотность (относительно подобных материалов); - высокая степень ударной вязкости; - высокая прочность, твердость и жесткость; - высокие показатели трения/скольжения, устойчивость к истиранию, антиадгезионные свойства; - низкое поглощение воды; - стабильность размеров во влажной среде.
Испытания всех трех вариантов ШУУПрО с предохранительными муфтами 2, 2' и улучшенными подшипниками скольжения показали высокую степень надежности и стабильности работы ШУУПрО при отсутствии случаев заклинивания и последующих аварийных поломок конструктивных элементов вращающихся частей ШУУПрО.
1. Шарикоулавливающее устройство с принудительной очисткой ШУУПрО для системы шариковой очистки СШО теплообменных конденсаторных трубок, характеризующееся наличием корпуса обечайки со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплена неподвижная шарикоулавливающая сетка ШУС, изготовленная в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов, имеющая форму центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками и имеющего на своей внутренней стороне поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях, патрубок сброса счищенных с ШУС загрязнений, и на вершине усеченного конуса герметично установлен коллектор для сбора шариков, переходящий в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО, вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха, нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность, по своему контуру радиальные стороны вихревого очистителя принудительной обратной промывки оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой очистителем принудительной обратной промывки части очищаемой поверхности ШУС, ротор очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал, ось которого совпадает с осью ШУС, с противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО, с внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор, подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса либо в опорных листах, либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках, привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами.
2. Шарикоулавливающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что при необходимости на патрубке отвода загрязнений установлен насос для образования в вихревом очистителе принудительной обратной промывки гарантированного вакуума, достаточного для очистки ШУС или ШУЭ.
3. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что привод ротора имеет предохранительную муфту между внешним мотор-редуктором и системой карданной передачи крутящего момента, при этом предохранительная муфта является преимущественно беззазорной с шариковой передачей.
4. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что в подшипниках скольжения вращающихся узлов ШУУПрО в качестве материала втулки и вкладыша использован полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат).
5. Шарикоулавливающее устройство с принудительной очисткой ШУУПрО для системы шариковой очистки СШО теплообменных конденсаторных трубок, характеризующееся наличием корпуса обечайки со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплена неподвижная шарикоулавливающая сетка ШУС, изготовленная в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов, имеющая форму центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками и имеющего на своей внутренней стороне поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях, патрубок сброса счищенных с ШУС загрязнений, и на вершине усеченного конуса герметично установлен коллектор для шариков, переходящий в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО, вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха, нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность, по своему контуру радиальные стороны вихревого очистителя принудительной обратной промывки оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой очистителем принудительной обратной промывки части очищаемой поверхности ШУС, ротор очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал, ось которого совпадает с осью ШУС, с противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО, с внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор, подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса либо в опорных листах, либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках, привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами, дополнительно напротив вихревого очистителя принудительной обратной промывки с другой стороны ШУС установлена соответствующая по размерам вихревому очистителю принудительной обратной промывки и с возможностью вращения синхронно напротив вихревого очистителя принудительной обратной промывки в обоих направлениях вращения радиальная поворотная полая балка с форсунками, направленными в сторону очистителя принудительной обратной промывки через ШУС для принудительной промывки ШУС под избыточным давлением промывочной воды, напорный патрубок трубопровода насоса промывочной воды соединен с балкой через герметичное поворотное соединение со статическим напорным патрубком, которое обеспечивает стабильность прохождения потока промывочной воды под давлением в их полости, создавая условие полного вращения балки на 360° с опцией двух исполнений приводной системы балки принудительной промывки: общим приводом с вихревым очистителем принудительной обратной промывки и движением от единого ротора и своим независимым приводом, также состоящим из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между валами редукторов, при этом контроль скорости вращения и ориентации положения промывочной балки относительно вихревого очистителя принудительной обратной промывки осуществляет система задержки включения и синхронизации угловых положений.
6. Шарикоулавливающее устройство по п. 5, отличающееся тем, что при необходимости на патрубке отвода загрязнений установлен насос для образования в вихревом очистителе принудительной обратной промывки гарантированного вакуума, достаточного для очистки ШУС или ШУЭ.
7. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 5, 6, отличающееся тем, что привод ротора имеет предохранительную муфту между внешним мотор-редуктором и системой карданной передачи крутящего момента, при этом предохранительная муфта является преимущественно беззазорной с шариковой передачей.
8. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 5, 6, отличающееся тем, что в подшипниках скольжения вращающихся узлов ШУУПрО в качестве материала втулки и вкладыша использован полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат).
9. Шарикоулавливающее устройство с принудительной очисткой ШУУПрО для системы шариковой очистки СШО теплообменных конденсаторных трубок, характеризующееся наличием корпуса обечайки со сквозным цилиндрическим проходным отверстием, внутри которого без зазоров со стенками отверстия закреплены поворотные с возможностью раскрытия и закрытия до образования в закрытом состоянии формы центрированного по оси отверстия полого прямого усеченного конуса, повернутого раструбом к набегающему потоку воды с шариками, изготовленные в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов части шарикоулавливающего экрана ШУЭ, при этом части ШУЭ закреплены с возможностью поворота на валах, установленных по хордам проходного отверстия, валы частей ШУЭ соединены с дистанционно управляемым приводом раскрытия и закрытия ШУЭ, который оснащен прибором контроля угла поворота и моментным выключателем и расположен с внешней стороны корпуса, для предотвращения смятия частей ШУЭ друг о друга во время раскрытия выполнены вырезы в местах возможного пересечения частей ШУЭ при его раскрытии, а между вырезами в частях ШУЭ и проходным отверстием корпуса в корпусе закреплены неподвижные жесткие вставки, продолжающие геометрию формы конуса ШУЭ, вставки также изготовлены в виде шпальтового сита или из перфорированных стальных листов, в вершине усеченного конуса ШУЭ установлен коллектор для шариков с зазором по отношению к закрытым частям ШУЭ, для герметизации указанного зазора предусмотрен упругий уплотнитель, коллектор переходит в выходной патрубок, примыкающий к соответствующему отводу для удаления шариков из ШУУПрО, ШУЭ также имеет на внутренней стороне конуса поворотный вихревой очиститель принудительной обратной промывки с возможностью его скольжения по внутренней поверхности конуса при вращении от осевого приводного ротора в обоих направлениях, вихревой очиститель принудительной обратной промывки, жестко соединенный с ротором, имеет форму радиального кожуха, нижняя часть которого плотно прилегает к внутренней поверхности конуса ШУС, повторяя его образующую поверхность, по своему контуру радиальные стороны вихревого очистителя принудительной обратной промывки оснащены гибкими уплотнителями, обеспечивающими необходимое гидравлическое уплотнение накрытой очистителем принудительной обратной промывки части очищаемой поверхности ШУС, ротор очистителя принудительной обратной промывки представляет собой полый вал, ось которого совпадает с осью ШУС, с противоположной стороны ШУС ротор через герметичное вращающееся соединение соединен с жестко закрепленным выпускным патрубком удаления загрязнений, выведенным за корпус ШУУПрО, с внешней стороны корпуса ШУУПрО в патрубке удаления загрязнений установлен дистанционно управляемый затвор, подшипниковый узел ротора и привод ротора закреплены внутри корпуса либо в опорных листах, либо ребрах, либо сегментах, либо растяжках, привод ротора состоит из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между их валами.
10. Шарикоулавливающее устройство по п. 9, отличающееся тем, что дополнительно осуществляют принудительную промывку под избыточным давлением насосной воды с внешней стороны конуса, посредством дополнительной установки радиальной поворотной полой балки с форсунками напротив вихревого очистителя принудительной обратной промывки с другой стороны ШУС, соответствующей по размерам вихревому очистителю принудительной обратной промывки и с возможностью вращения синхронно напротив вихревого очистителя принудительной обратной промывки в обоих направлениях вращения, форсунки которого направлены в сторону очистителя принудительной обратной промывки через ШУС для принудительной промывки ШУС под избыточным давлением промывочной воды, напорный патрубок трубопровода насоса промывочной воды соединен с балкой через герметичное поворотное соединение со статическим напорным патрубком, которое обеспечивает стабильность прохождения потока промывочной воды под давлением в их полости, создавая условие полного вращения балки на 360° с опцией двух исполнений приводной системы балки принудительной промывки: общим приводом с вихревым очистителем принудительной обратной промывки и движением от единого ротора и своим независимым приводом, также состоящим из внешнего мотор-редуктора, внутреннего редуктора и системы карданной передачи крутящего момента, установленной между валами редукторов, при этом контроль скорости вращения и ориентации положения промывочной балки относительно вихревого очистителя принудительной обратной промывки осуществляет система задержки включения и синхронизации угловых положений, раскрытие экранов ШУЭ при принудительной промывке производят только при угловом нахождении балки в зоне неподвижных вставок во избежание механического столкновения балки с раскрывающимися частями ШУЭ.
11. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 9, 10, отличающееся тем, что при необходимости на патрубке отвода загрязнений установлен насос для образования в вихревом очистителе принудительной обратной промывки гарантированного вакуума, достаточного для очистки ШУС или ШУЭ.
12. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 9, 10, отличающееся тем, что привод ротора имеет предохранительную муфту между внешним мотор-редуктором и системой карданной передачи крутящего момента, при этом предохранительная муфта является преимущественно беззазорной с шариковой передачей.
13. Шарикоулавливающее устройство по любому из пп. 9, 10, отличающееся тем, что в подшипниках скольжения вращающихся узлов ШУУПрО в качестве материала втулки и вкладыша использован полиформальдегид (РОМ, РОМ-С, РОМ-Н, полиоксиметилен, полиацеталь, олиформальдегид) или полиэтилентерефталат (PET, PET TF, полиэтиленгликольтерефталат).
