Устройство для контроля и регулирования качества пара в испарителях поверхностного типа

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно - устройствам для контроля и регулирования качества пара в испарителях.
Известен кондуктометрический сигнализатор наличия жидкости в паре, характеризующийся тем, что он содержит систему охлаждения, выполненную в виде змеевика с внутренней полостью для циркуляции охладителя, измерительную ячейку датчика, в которую стекает конденсат, с расположенными в ней измерительными электродами и термопарой и трубку, соединенную одним концом с ячейкой, а другим - с атмосферой через вентили, холодильник и измерительную ячейку кондуктометра, расположенного вне парового пространства, защитный козырек, (патент на полезную модель RU №9543 U1, MПК G01N 27/02 опубл. 27.06.2010).
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является устройство для контроля и регулирования качества пара в испарителях поверхностного типа, включающее солемер, установленный на линии отбора конденсата вторичного пара испарителя и устройство для продувки испарителя (Стерман Л.С., Покровский В.Н. «Химические и термические методы обработки воды на ТЭС», М. Энергия, 1981 г., 229 с, с. 163-164).
Однако указанное устройство не может обеспечить высокое быстродействие системы контроля и регулирования солесодержания вторичного пара, генерируемого за счет испарения воды в испарителе и подаваемого потребителям. Причиной этому является большая инерционность процесса измерения солесодержания конденсата вторичного пара, связанная с значительными затратами времени на необходимый отбор проб вторичного пара, доставку их по пробоотборным линиям к измерительному прибору (солемеру), конденсацию пара и охлаждение конденсата до комнатных температур в холодильникедо подачи в измерительный блок солемера.
Большая инерционность процесса измерения солесодержания конденсата вторичного пара испарителя приводит к тому, что увеличивается погрешность измерения и, кроме того, системы защиты, обеспечивающие изменение направления потока конденсата и сброс конденсата резервные емкости при недопустимо высоких значениях его солесодержания, выполняют переключение направления потока с запаздыванием. В течение времени, необходимого для определения солесодержания конденсата пара, поток конденсата идет к потребителю и какое-то количество конденсата пара с завышенным солесодержанием может попасть в питательный тракт котельного агрегата до срабатывания системы защиты, что приведет к отложению солей на поверхностях нагрева, в проточной части турбин, увеличит эксплуатационные затраты, уменьшит срок службы энергоблока, ухудшит его технико-экономические показатели и даже может стать причиной аварийного останова котельного агрегата.
Задача предлагаемой полезной модели - повышение точности измерений и снижение эксплуатационных затрат.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для контроля и регулирования качества пара в испарителях поверхностного типа, содержащее солемер, установленный на линии отбора конденсата вторичного пара испарителя, и устройство для продувки испарителя дополнительно содержит кондуктометрический сигнализатор наличия жидкости в паре, кондуктометрический датчик солесодержания пара, микропроцессорный измерительно-регулирующий прибор.
При этом кондуктометрический датчик солесодержания пара снабжен устройством для отделения жидкости от пара.
При этом микропроцессорный измерительно-регулирующий прибор подключен к устройству для продувки испарителя.
Техническим результатом является повышение точности измерений и снижение эксплуатационных затрат за счет того, что при помощи устройства для контроля и регулирования качества пара в испарителях поверхностного типа, снабженного кондуктометрическим сигнализатором жидкости в паре и кондуктометрическим датчиком солесодержания пара, размещенных в паровом пространстве испарителя и подключенных к микропроцессорному измерительно-регулирующему прибору, значительно уменьшается время, необходимое для доставки пробы конденсата пара к контролирующему устройству. Это позволяет значительно уменьшить инерционность процесса измерения солесодержания пара и повысить точность полученных результатов. Кроме того, одновременное использование кондуктометрического сигнализатора наличия жидкости в паре и кондуктометрического датчика для определения солесодержания пара, подключенных к микропроцессорному измерительно-регулирующему прибору, позволяет быстро установить, в какой момент появится унос жидкости, содержащей большое количество солей, с паром и оперативно увеличить величину продувки испарителя с целью уменьшения уноса жидкости с паром. При помощи солемера, используемого в устройстве, приведенном в качестве прототипа (Стерман Л.С, Покровский В.Н. «Химические и термические методы обработки воды на ТЭС», М. Энергия, 1981 г., 229 с, с. 163-164) нельзя точно установить, что явилось причиной увеличения солесодержания конденсата вторичного пара испарителя - унос жидкости высокого солесодержания с паром или повышение солесодержания пара при отсутствии уноса, что тоже может иметь место. Если унос отсутствует, то увеличение солесодержания конденсата пара в пределах существующих норм допускается и при этом продувку испарителя не увеличивают. Продувка заключается в подаче в ванну испарителя с испаряемой водой продувочной воды с низким солесодержанием и в уменьшении концентрации солей в испаряемой воде, а также в удалении избытка воды из ванны испарителя. Если унос жидкости с паром начинается и возрастает, то во избежание его резкого увеличения, что обычно часто бывает, продувку испарителя нужно быстро увеличивать.
Таким образом, устройство для контроля и регулирования качества пара в испарителях поверхностного типа позволяет повысить точность измерений и снизить эксплуатационные затраты.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. Основным элементами устройства являются кондуктометрический сигнализатор 1 наличия жидкости в паре (патент на полезную модель RU №9543 U1, MПК G01N 27/02опубл. 27.06.2010) и кондуктометрическтй датчик 2 для определения солесодержания пара (авторское свидетельство СССР №958943, MПК G01N 27/02опубл. 15.09.1982) с трубкой 3 для забора пара, соединенной с сепаратором 4 для отделения жидкости от пара. Кондуктометрический сигнализатор 1, кондуктометрический датчик 2 с трубкой 3 и сепаратор 4 размещены в паровом пространстве в верхней части испарителя 5, в нижней части которого находится испаряемая вода и греющая секция 6. Измерительные электроды кондуктометрического сигнализатора 1 и кондуктометрического датчика 2 подключены при помощи соединительных проводов 7 к входу микропроцессорного измерительно-регулирующего прибора 8, выход которого подключен при помощи соединительного провода 9 к исполнительному механизму 10 устройства для продувки испарителя, обеспечивающему перемещение клапана продувки 11, являющегося частью этого устройства. На линии отвода вторичного пара из испарителя размещен конденсатор 12 для конденсации пара. За конденсатором 12 размещен солемер 13 для определения солесодержания конденсата вторичного пара на линии конденсата.
1
2
1
2
1
2
1
2
Устройство для контроля и регулирования качества пара испарителя поверхностного типа работает следующим образом. После включения в работу сигнализатора жидкости в паре 1 и кондуктометрического датчика 2, подключенного через трубку 3 для забора пара к сепаратору 4, электрические сигналы от сигнализатора 1 и кондуктометрического датчика 2 поступают на вход микропроцессорного измерительно-регулирующего прибора 8. Прибор 8, используя эти сигналы, вычисляет значения удельной электропроводности конденсата пара в сигнализаторе 1 и кондуктометрическом датчике 2. Затем прибор 8 вычисляет разность Δχ=χ-χ, где χ - удельная электропроводность конденсата пара в сигнализаторе 1, а χ - удельная электропроводность конденсата в кондуктометрическом датчике 2. При помощи кондуктометрического датчика 2 определяется значение удельной электропроводности конденсата, полученного из вторичного пара, прошедшего процесс очистки от возможных примесей жидкости в паре при помощи сепаратора 4. В случае, когда во вторичном паре испарителя не присутствует жидкость, в которой всегда намного больше солей, чем в паре, значение Δχ=χ-χ будет наименьшим. При появлении жидкости во вторичном паре, связанном с изменением теплового и гидродинамического режима работы испарителя по причине увеличения солесодержания испаряемой воды, значение χ будет возрастать, будет возрастать и Δχ, а значение χ не изменится, так как в кондуктометрический датчик 2 пар поступает, проходя через сепаратор 4, в котором жидкость задерживается. Сигнал, пропорциональный вeличинe Δχ, подается с микропроцессорного измерительно-регулирующего прибора 8 на исполнительный механизм 10 устройства для продувки испарителя, включающего исполнительный механизм 10 и клапан продувки 11. Исполнительный механизм 6 обеспечивает открытие клапана продувки 11. По сигналу от прибора 8 клапан продувки открывается, продувочная вода с более низким солесодержанием, чем испаряемая в испарителе вода, попадает в ванну испарителя и концентрация солей в испаряемой воде уменьшается. Избыток воды удаляется из испарителя по линии продувки. Это приводит к восстановлению нормального теплового и гидродинамического режима испарителя и уменьшению уноса жидкости с паром. Контроль качества конденсата вторичного пара, идущего к потребителю и получаемого в конденсаторе 12, осуществляется при помощи солемера 13, установленного за конденсатором 12. Причиной уноса жидкости с паром в испарителях при нормальном уровне испаряемой воды является чрезмерно высокое солесодержание этой воды. При уменьшении уноса значение Δχ уменьшается и по сигналу с прибора 8, поступающего на исполнительный механизм 10, клапан продувки 11 закрывается до тех пор, пока значение Δχ не начнет увеличиваться. Допустимое значение Δχ, при котором солесодержание конденсата вторичного пара соответствует существующим нормативам для потребителей этого пара, устанавливается для испарителей на основании их теплохимических испытаний при различных режимах работы испарителей, проводимых на испарителях с установленным предлагаемым устройством для контроля и регулирования качества пара. При этом осуществляется отбор проб конденсата вторичного пара на анализ, включающий определение удельной электропроводности конденсата, солесодержания, вида примесей, присутствующих в конденсате, и их концентраций.