СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предлагаемая система защиты теплоэнергетического оборудования от повышенного давления относится к автоматизированным механизмам, защищающим теплоэнергетическое оборудование от аварий, связанных с повышением давления энергоносителя, воды, воздуха, пара или хладоносителя.
Предлагаемая система предназначена для защиты системы теплоснабжения и теплофикационного оборудования ТЭЦ от волн повышенного давления (гидроударов), возникающих в результате резкого повышения гидравлического сопротивления в трубопроводах в периоды аварийного останова сетевых насосов, закрытия задвижек, клапанов и т.д.
Защиту осуществляют путем сброса из трубопровода в дренаж сетевой воды в количестве, обеспечивающем срезку на заданном уровне волны повышенного давления.
Известно устройство для "сброса давления, содержащее основной запорный орган, соединенный с мембранным приводом, надмембранная полость которого связана с напорным трубопроводом, вспомогательный запорный орган, соединенный с автономным приводом, сообщающий надмембранную полость привода основного запорного органа с дренажом, и чувствительно-задающий элемент (см. авт. св. 623045 по Кл. F16L 55/02, 1975 г)
Недостатком известного устройства является то, что оно не может обеспечить ту скорость открытия основного запорного органа, которая необходима при нарастании давления в системах в момент гидравлического удара, так как у них звено, включающее чувствительно-задающий элемент и вспомогательный запорный орган, работает по закону пропорционального регулирования и, следовательно, время запаздывания полного открытия основного запорного органа достаточно большое из-за наличия подпора давления в надпоршневой полости.
Известна система защиты теплоэнергетического оборудования, содержащая исполнительный механизм, кинематически связанный с запорно-регулирующим устройством, установленным с помощью штатива (см. патент №2151388, по кл. Р16К 31/42, 1995 г)
Корпус запорно-регулирующего устройства разделен на две полости подвижным элементом, кинематически связанным с помощью штока с исполнительным механизмом.
В стакане, примыкающим к полости установлена пружина, а на конце штока расположен элемент, контактирующий с седлом, выполненным в перегородке корпуса исполнительного механизма.
Недостатком известной системы является низкая надежность, Это обусловлено тем, что стабилизация давления во второй полости осуществляется той же рабочей средой, которая регулируется исполнительным механизмом, что не всегда возможно.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является система защиты теплоэнергетического оборудования, включающая устройство управления работой системы, связанное с ним мембранное сбросное устройство, состоящее из корпуса, размещенного в нем основного запорного органа, в виде эластичного диска, контактирующего с седлом, причем эластичный диск жестко соединен с одним концом штока, который другим концом соединен с мембраной мембранного исполнительного механизма, размещенного в верхней части устройства, причем мембрана выполнена в виде пластины, по окружности защемленной между фланцами крышки, в верхней части которой расположен штуцер для заполнения надмембранного пространства и дополнительного запорного органа с автономным приводом (см. авт. св. №881449 по кл F16L 55/02, 1979 г)
Недостатками известной конструкции являются:
- сложность эксплуатации известной конструкции, т.к. требуется точная установка и регулировка ее элементов, из-за того, что изменение зазоров в конструкции между элементами, неизбежно приведут нарушению ее работы;
- систему устанавливают в помещении насосных станций, источников теплоснабжения, ЦТП, т.е. в помещениях, имеющих повышенную влажность, т.е. в условиях, способствующих возникновению коррозии элементов системы, а учитывая достаточно редкую необходимость в срабатывание системы, несмотря на требования по периодической проверке и обслуживанию поддерживать работоспособность конструкции, не удастся.
- не возможность обеспечения скорости открытия основного запорного органа, которая необходима при нарастании давления в системах в момент гидравлического удара,
- сложная кинематическая схема привода открытия клапана слива из надмембранного пространства клапана.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание системы защиты теплоэнергетического оборудования, позволяющей быстро предотвращать повышение давления среды в трубопроводах сверх допустимых значений, в том числе и гидравлические удары.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием системы защиты теплоэнергетического оборудования, включающей устройство управления работой системы, связанное с ним мембранное сбросное устройство, состоящее из корпуса, размещенного в нем основного запорного органа, в виде эластичного диска, контактирующего с седлом, причем эластичный диск жестко соединен с одним концом штока, который другим концом соединен с мембраной мембранного исполнительного механизма, размещенного в верхней части устройства, причем мембрана выполнена в виде пластины, закрепленной между фланцами крышки, в верхней части которой расположен штуцер для заполнения надмембранного пространства и дополнительного запорного органа с автономным приводом, в которой, согласно полезной модели, дополнительный запорный орган и его автономный привод установлены соосно мембранному исполнительному механизму, при этом мембрана выполнена из упругого материала, а эластичный диск запорного органа выполнен многослойным, и снабжен направляющими, обеспечивающими параллельность эластичного диска к поверхности седла;
Выполнение дополнительного запорного органа в виде мембранного клапана, в корпусе которого выполнены отверстия, предназначенные для слива жидкости из мембранного клапана, позволяет обеспечить ту скорость открытия основного запорного органа, которая необходима при нарастании давления в системах в момент гидравлического удара.
Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных системах защиты теплоэнергетического оборудования, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием предлагаемого решения и чертежами, где
На фиг.1 показан разрез мембранного сбросного устройства;
На фиг.2 показана схема системы защиты теплоэнергетического оборудования, в которой в качестве устройства управления работой системы используют гидравлического типа;
На фиг.3 показана схема системы защиты теплоэнергетического оборудования, в которой в качестве устройства управления работой системы используют электрогидравлического типа.
Система защиты теплоэнергетического оборудования состоит из устройства управления работой системы, связанного с ним мембранного сбросного устройства.
Мембранное сбросное устройство состоит из корпуса 1, размещенного в нем основного запорного органа, в виде эластичного диска 2, контактирующего с седлом 3, причем эластичный диск 2 жестко соединен с одним концом штока 4, который другим концом соединен с мембраной мембранного исполнительного механизма, размещенного в верхней части устройства и дополнительного запорного органа 5 с приводом 6, обеспечивающим сокращение времени открытия основного запорного узла.
Эластичный диск 2 основного запорного узла выполнен многослойным и снабжен направляющими 7, обеспечивающими параллельность эластичного диска к поверхности седла.
Выполнение диска многослойным позволяет обеспечить более плотное прилегание диска к седлу и тем самым, осуществить герметизацию устройства.
Мембранный исполнительный механизм содержит мембрану 8, выполненную из упругого материала в виде пластины, по окружности, закрепленной между фланцами крышки 9.
В верхней части крышки 9 расположен штуцер 10 для заполнения жидкостью надмембранного пространства 11.
Конструкция дополнительного запорного органа 5 аналогично основному запорному органу.
Однако, в его корпусе выполнены отверстия 12, предназначенные для быстрого слива из него жидкости, при этом дополнительный запорный орган 5 и его привод 6 установлены соосно мембранному исполнительному механизму.
Устройство управления работой системы может состоять из двух приводов (основного и вспомогательного) разного типа (или гидравлического или электрогидравлического типа) в зависимости от технологических возможностей и задач системы.
Конструкции дополнительного запорного органа 5 и его привода 6 аналогичны конструкциям основного запорного органа и его привода.
Рассмотрим работу системы защиты теплоэнергетического оборудования при использовании различных типов устройства управления работой системы.
Пример 1 Привод гидравлического типа управления мембранным сбросным устройством содержит чувствительный элемент 13.
Мембранное сбросное устройство устанавливают на защищаемый трубопровод 14, через основной запорный орган.
р.и.
р.х.
При подъеме давления сверх допустимого значения, которое контролируют чувствительным элементом 13, (например, регулятором давления РД-3М), подводимым через импульсную линию Л (гидравлическая соединительная линия), происходит срабатывание и переключение на сброс давления с чувствительного элемента 13 и с надмембранного пространства 15 привода 6 мембранного сбросного устройства соединенного через линию Л.
В свою очередь происходит сброс давления с надмембранного пространства 11 основного клапана, который непосредственно открывают давлением, подающимся под диск 2 с подающего патрубка 16 защищаемого трубопровода
р.в.
р.х.
После понижения давления, происходит переключение чувствительного элемента 13 в режим подачи давления с линии рабочей воды Л в гидропривод 6 мембранного сбросного устройства через линию Л. Давление в надмембранном пространстве 15 гидропривода 6 увеличивается и тем самым, закрывает отверстие слива гидропривода основного клапана.
р.в.
После закрытия начинает расти давление в гидроприводе основного запорного узла подающегося по линии Л и, тем самым, закрывается слив с защищаемого трубопровода.
Пример 2 Привод электрогидравлического типа может быть состоять из электроконтактного манометра 17, электромагнитного клапана 18 с преобразователем сигнала 19, промежуточного реле 20 и блока бесперебойного питания 21
Мембранным сбросным устройством устанавливают на защищаемый трубопровод 14, через запорный орган.
При подъеме давления сверх допустимого значения, которое контролируют электроконтактным манометром 17, импульс подают на промежуточное реле 20, которое подключено манометру 17 через источник бесперебойного питания 21.
Источник бесперебойного питания 21 подает импульс на открытие электромагнитного клапана 18, происходит сброс давления с надмембранного пространства 14 гидропривода 6 мембранное сбросное устройство.
В свою очередь происходит сброс давления с надмембранного пространства 11 основного органа, который непосредственно открывают давлением, подающимся под эластичный диск 2 с подающего патрубка 16, защищаемого трубопровода.
После понижения давления, которое контролируют с помощью электроконтактного манометра 17, импульс подают на промежуточное реле 20, которое в свою очередь прекращает подачу импульса на электромагнитный клапан 18, который закрывается.
Давление в надмембранном пространстве 14 гидропривода 6 мембранного сбросного устройства увеличивается и тем самым закрывает отверстие слива основного клапана.
р.в.
После закрытия начинает расти давление, в гидроприводе основного клапана, подающегося по линии Л, и тем самым, закрывается слив защищаемого трубопровода.
Был изготовлен опытный образец предлагаемой полезной модели и получены следующие результаты.
Технические характеристики мембранного сбросного устройства.
Рабочий агент (среда)
сетевая вода
Температура рабочего агента, °С,
не более 90
Изменение командного давления
на гидравлическом приводе, МПа
от 0,1 до 1,0
Температура окружающей среды, °С
от 0 до 40
Нерегулируемая протечка через закрытый клапан, %
0
Время срабатывания, сек
не более 0,1