Дуан А.В. Гусєв С.М. Липовецький Д.С.
Типові порушення в роботі деаераторів
Критерії та умови якісної роботи деаераторів
При деаерації з 1 тонни води зазвичай видаляється 6-7 грамів розчинених газів. Дослідним шляхом встановлено, що при експлуатації атмосферних деаераторів максимальну кількість випару не повинно бути більше 22 кг на тонну. Виходячи з цього, вибирають перетин відвідного трубопроводу і охолоджувач випару. Оптимальним можна вважати такий спосіб роботи деаератора, при якому автоматично забезпечуються необхідні експлуатаційні параметри і в Деаераційно колонці, і в барботажному баку при мінімально необхідній кількості випару.
- витрата води і його стабільність;
- температура хімочіщенной води;
- тиск в деаератори;
- витрата пара в Деаераційно колонку;
- витрата пара на барботаж в баку;
- рівень води в баку.
Принцип дії автоматичної системи управління роботою деаератора
Спочатку розглянемо, як працює система автоматичного управління в цілому (рис. 1).
При збільшенні споживання пара зростає витрата живильної води з бака деаератора. При цьому виникає відхилення її рівня, що вимірюється датчиком, від заданого значення. Регулятор рівня впливає на регулюючий клапан подачі води в колонку деаератора, так що її витрата збільшується і рівень відновлюється. При цьому шток клапана займає нове положення, відповідне більшої витрати.
Надходження в Деаераційно колонку більшої кількості холодної води супроводжується інтенсивної конденсацією пари, що надходить з парового простору бака. В результаті тиск в паровому просторі знижується. Це призводить до зміни керуючого впливу в регуляторі тиску прямої дії. При цьому шток регулюючого клапана займає нове положення, відповідне більшого витраті пара. Але тиск в паровому просторі, тим не менш, буде трохи нижче початкового. Так і повинно бути при пропорційному регулюванні.
Як при цьому зміниться температура води в баку (рис.2)? Очевидно, що вона досить швидко знизиться до нового значення, відповідного сталому тиску в паровому просторі. Це станеться частково за рахунок надходження води з більш низькою температурою з колонки, частково за рахунок випаровування невеликої кількості акумульованої в баку «перегрітої» води. Зниження температури води призведе до збільшення відкриття клапана подачі пари на барботаж. Витрата пара на барботаж збільшиться, частина його сконденсіруется у водяному об'ємі, а частина, пройшовши паровий простір, потрапить в Деаераційно колонку.
Тепер розглянемо зворотну ситуацію. Що станеться при зниженні навантаження? В роботі регулятора рівня і регулятора тиску ніяких особливостей не буде. Регулятор рівня відновить його, зменшуючи при цьому витрата води, а регулятор тиску зменшить подачу пара в паровий простір. Стале тиск при цьому буде дещо вищим від початкового, відповідно, дещо більшою через деякий час буде і температура води. Адже температура кипіння (конденсації) однозначно пов'язана з тиском. Приклад зміни температури в залежності від навантаження наведено на рис. 3.
На відміну від регуляторів рівня та тиску, результат дії регулятора витрати пари на барботаж може мати неприємну особливість. І вона безпосередньо пов'язана з тим, наскільки правильно він налаштований. Справа в тому, що при недбалої налаштування задана температура може виявитися менше або такий же, як встановилася при підвищеному тиску. В цьому випадку відбудеться не зменшення подачі пари на барботаж, а його повне припинення. В результаті буде порушений режим деаерації.
Принцип дії автоматичних регуляторів
Тепер розглянемо, як працює кожен регулятор окремо. Почнемо з регулятора тиску, від якого залежить витрата пара в Деаераційно колонку. Відзначимо тільки, що фактично він подає пар в паровий простір бака. З бака через імпульсну трубку тиск передається на мембрану приводу регулятора. Таким чином здійснюється зворотний зв'язок. Приклад видаткової характеристики клапана прямої дії наведено на рис. 4.
Цей регулятор має пропорційну характеристику. При такій характеристиці більшої різниці між поточним і заданим значенням параметра відповідає більший хід штока. Діапазон зміни заданого тиску залежить від площі діафрагми і діапазону пружини. Керуючий відхилення в нашому випадку - різниця між тиском 0,2 бар, відповідному робочому тиску в деаератори, і поточним тиском, відповідним робочій точці на видаткової характеристиці клапана. Регулятор реагує на зміну тиску практично миттєво. Час затримки визначається в основному часом заповнення або спорожнення порожнини приводу.
Тепер детально розглянемо, як працює регулятор витрати пари на барботаж. Будемо називати його саме регулятором витрати, хоча зазвичай така система використовується в якості регулятора температури. Цей регулятор також має пропорційну характеристику. Діапазон зміни завдання залежить від об'єму рідини в чутливому елементі і її коефіцієнта об'ємного розширення. При такій характеристиці більшої різниці між поточним значенням температури і її заданим значенням відповідає більший хід штока.
Керуючий вплив в нашому випадку буде визначатися різницею між температурою, яка відповідає робочому тиску в деаератори (103-105 ºС), і температурою, заданої настроювальної рукояткою. Але необхідно мати на увазі, що результат цього впливу, в загальному випадку, має нелінійний вигляд. Пояснимо, в чому тут справа.
Повний хід штока штовхача становить 10мм і відповідає зміні температури рідини в чутливому елементі на 10ºС. Хід плунжера клапана, в залежності від діаметру, становить від 3 до 9мм. При цьому при переміщенні штока клапана від 0 до 20% витрата зростає від 0 до 75% повної витрати. Це особливість видаткової характеристики клапана швидкого відкриття. Таким чином, витрата буде змінюватися лінійно, тільки якщо поточний переміщення плунжера клапана не вийде за межі лінійної ділянки видаткової характеристики.
Інша особливість розглянутого регулятора - його інерційність. Справа в тому, що для нагрівання або охолодження рідини в чутливому елементі потрібен якийсь час. Його тривалість, крім іншого, залежить і від способу монтажу датчика. Найбільше час затримки буде при використанні сухої гільзи. Найменша - при монтажі без захисної гільзи. При цьому важливо відзначити, що в будь-якому випадку час затримки регулятора витрати істотно більше, ніж у регулятора тиску. Тому при спільній роботі регуляторів їх взаємний вплив не призводить до коливань режиму.
На роботі регулятора рівня зупинимося коротко. Коректність його роботи визначається дотриманням порядку дій з налаштування, запропонованих в інструкції. В результаті настройки встановлюються ПІД параметри, відповідні інтегральним критерієм якості.
Умови успішного виконання робіт з налаштування деаератора
Обов'язково потрібно сказати про найбільш важливих умов, без виконання яких будь-які спроби налаштування роботи деаераторів подібні блукання в темряві.
- Для контролю результату роботи деаератора необхідно мати надійний оксиметр (кисло-родомер) і PH-метр. Бажано, щоб оксиметр працював в мікрограммових діапазоні і забезпечував безперервний контроль. 2
- Точки контролю повинні бути обладнані пробовідбірниками. Найбільш підходять холодильники відбору проб проточного типу. Вони повинні забезпечити температуру проби не вище 50ºС при витраті від 2 до 50 л / год. Наявність декількох пробоотборников істотно полегшує виконання робіт з налагодження. Підводять трубки повинні бути металевими, що виключає вторинне зараження киснем. Використовувати неметалеві трубки не рекомендується.
- налаштувати регулятор витрати води;
- налаштувати регулятор тиску;
- налаштувати регулятор витрати пари на барботаж;
- відкоригувати регулятори тиску і перевірити діапазон зміни тиску;
- відкоригувати регулятори витрати пари на барботаж;
- перевірити роботу деаератора в режимних точках за показниками оксиметру і PH-метри.
1 Барботаж - пропускання через рідину газу або пари для інтенсифікації тепло- і масообмінних процесів і більш повного хімічного взаємодії газів з рідинами.
2 З портативних моделей можна порекомендувати наступні: Oxi 330i / 340i фірми Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH (WTW); HI 9143/9145 фірми HANNA Instruments Deutschland GmbH; АКПМ-02 виробництва московського підприємства ТОВ «Фірма Альфа БАССЕНС»; Марк-302Т / 303Т Нижегородське науково-виробниче підприємство ТОВ «ВЗОР».
Зверніться до наших фахівців, щоб:
- Отримати допомогу в підборі обладнання
- Організувати візит інженера Spirax Sarco на Ваше підприємство
- Дізнатися про обладнання та його застосуванні
- Зробити замовлення