Питательные насосы котлов — выбор и требования
Насосы подачи воды в котел необходимы для генерации пара в различных промышленных процессах. Насосы подачи воды в котел обеспечивают котел соответствующим количеством воды, необходимым для поддержания безопасной работы. Вода, закачиваемая в систему, может быть питательной водой, возвратом конденсата или их комбинацией в зависимости от системы. Насосы подачи воды в котел, как правило, являются многоступенчатыми насосами. Эти насосы должны создавать достаточное давление для преодоления давления пара, создаваемого котлом. Для этого они используют несколько рабочих колес с подшипниками на конце каждого вала для преодоления давления котла. Многоступенчатые насосы часто имеют отдельные корпуса, которые скреплены вместе в осевом направлении для обеспечения надлежащего уплотнения и производительности в условиях изменяющейся температуры и давления.
Горизонтальные насосы
Эти насосы, как правило, проще устанавливать и обслуживать, чем их вертикальные аналоги. Во многом это связано с тем, что к их внутренним частям легче получить доступ. Среднее давление нагнетания горизонтальных насосов значительно возросло за последние годы, что отражает достижения в технологии и конструкции насосов. Хотя это является важным преимуществом, горизонтальное расположение также занимает больше места на полу в котельной. Эти насосы обычно могут выдерживать давление до 1500 фунтов на кв. дюйм, что немного ниже давления нагнетания вертикальных насосов.
Вертикальные насосы
Эти насосы занимают меньше места на полу, но требуют больше вертикального пространства. Как упоминалось выше, они могут выдерживать более высокие давления (и температуры), чем горизонтальные насосы. Из-за своей конструкции эти насосы также намного сложнее обслуживать.
Вкл./выкл. против модулирующих насосов непрерывной подачи
Питательные насосы котла могут работать с использованием двух различных методов: управление включением/выключением и модулирующее непрерывное управление.
- Вкл./выкл. насосы: эти насосы работают, включаясь, когда уровень воды в котле падает, что определяется поплавком отключения низкого уровня воды. Несмотря на простоту и экономичность, эти системы могут создавать проблемы. Одной из таких проблем является тепловой удар из-за большой разницы температур между котловой водой и поступающей питательной водой. Это может привести к повреждению окружающих металлических компонентов. Частые циклы работы этих насосов также приводят к большему износу.
- Модулирующие непрерывные насосы: используя более совершенные элементы управления, модулирующие насосы регулируют поток питательной воды на основе расхода пара котла. Это обеспечивает более постоянный уровень воды, снижая риск теплового удара и минимизируя механическую нагрузку на насос. Хотя они имеют более высокую стоимость установки, модулирующие непрерывные насосы повышают долгосрочную надежность и энергоэффективность.
Другой термин, который вы можете услышать, — это насос подачи полной нагрузки. Насос подачи «полной нагрузки» — это насос подачи питательной воды котла, рассчитанный на максимальную скорость подачи пара котлом. Он работает с фиксированной скоростью и по сути обеспечивает один поток — достаточный для 100% нагрузки — поэтому контроллер уровня просто включает и выключает насос (или открывает линию рециркуляции), а не модулирует скорость насоса. Просто и дешево изначально, но это тратит энергию, когда котел работает не на полную мощность, и может увеличить нагрузку на насос при запуске/остановке.
Питательная вода и насосы
Питательные насосы предназначены для работы с высокими температурными требованиями котельных систем. Вода превращается в пар при температуре 212 градусов по Фаренгейту при атмосферном давлении. Однако, при повышении давления в деаэраторе вода будет оставаться в жидкой форме при более высоких температурах. Это означает, что некоторые насосы предназначены для работы при температурах от 225 до 350 градусов по Фаренгейту.
Насосы обычно изготавливаются из нержавеющей стали или ковкого чугуна. В зависимости от химических добавок в воде вы можете выбрать один из них. Если используется неправильный материал, со временем это может вызвать коррозию компонентов насоса.
Требования к давлению
Используйте приведенный ниже список из статьи Industrial Steam о перепадах давления, которые следует учитывать при расчете напора нагнетания для насоса:
Общее давление нагнетания насоса должно превышать следующее:
Давление в системе — давление, требуемое системой распределения пара.
Потери обратного клапана — какое падение происходит на обратном клапане? Котел должен работать при достаточно высоком давлении, чтобы преодолеть это и удовлетворить требования к давлению системы.
Экономайзер — падение давления на стороне воды экономайзера.
Пароперегреватель — падение давления на стороне воды пароперегревателя.
Модулирующий клапан контроля уровня — падение давления на клапане контроля уровня. (не требуется при двухпозиционном управлении насосом)
Потери остановки и проверки подачи — падение на запорных и обратных клапанах питательной воды (если используются).
Потери трубопровода на высоту котла на уровень воды в котле — барабан может быть значительно выше насосов питательной воды котла. Насосы должны иметь возможность поднимать воду до уровня барабана.
Общее давление нагнетания – Сумма всех падений давления, которым должен удовлетворять питательный насос.
Выбор правильного насоса
При выборе насоса для подачи воды в котел следует учитывать несколько ключевых факторов:
- Требования к давлению: убедитесь, что насос может создавать достаточное давление для преодоления внутреннего давления котла.
Требования к NPSH: соблюдайте чистый положительный напор всасывания (NPSH), чтобы избежать кавитации насоса, которая возникает, когда давление насоса слишком низкое. Кавитация вызывает образование пузырьков пара, которые взрываются и могут привести к вибрации насоса, механическим повреждениям и потенциально катастрофическому отказу насоса. - Конфигурация насоса: решите, какой насос больше подходит: горизонтальный или вертикальный, исходя из имеющегося пространства и потребностей в давлении.
Модулирующее или двухпозиционное управление: оцените, подходит ли для вашего применения модулирующий непрерывный насос или более простая система включения/выключения.
Резервные насосы
Резервирование насоса для подачи воды в котел
Важно, чтобы в котле было достаточно воды, чтобы он мог продолжать эффективно работать. Уменьшите расход, и у вас будет низкое состояние воды. Увеличьте поток, и вы получите перелив. Из-за этого факта большинство систем будут иметь встроенную избыточность. Как оператор котла, вам необходимо регулярно переключаться между этими насосами. Это помогает гарантировать, что насосы не будут блокироваться из-за слишком долгой работы вхолостую. Это также поможет вам обнаружить проблему до того, как она станет аварийной ситуацией.
Требования к техническому обслуживанию насосов питания котла
Правильное техническое обслуживание насосов питания котла относительно просто, но крайне важно для продления срока службы насоса и предотвращения дорогостоящего простоя. Регулярные задачи включают:
- Смазка подшипников: обеспечение надлежащей смазки подшипников для снижения трения и износа.
- Замена уплотнений: осмотр и замена уплотнений по мере необходимости для предотвращения утечек.
- Контроль уровня поплавка: проверка поплавковых регуляторов уровня для обеспечения их правильной работы.
- Обнаружение утечек: периодический осмотр трубопроводов на предмет утечек, которые могут указывать на коррозию или другие проблемы с системой.
Питательные насосы котла должны проходить плановые проверки не реже одного раза в шесть месяцев. Необычные вибрации, повышенный уровень шума, неустойчивые колебания давления и сниженный расход указывают на то, что питательные насосы котла могут испытывать проблемы. Чрезмерная вибрация может быть вызвана несоосностью компонентов, несбалансированными рабочими колесами или изношенными подшипниками. Перегрев может быть вызван недостаточной смазкой, чрезмерным трением или заблокированными системами охлаждения. Наконец, решающее значение имеет балансировка радиальных сил ротора насоса. На эти силы влияют такие факторы, как вес ротора, механический дисбаланс и гидравлическая тяга.
Соблюдая плановое техническое обслуживание, вы можете продлить срок службы питательных насосов котла и избежать неожиданных отказов.
Почему насосы для подачи котла важны для работы котла
Насос для подачи котла необходим для безопасной и эффективной работы котла. На обычных электростанциях определенные конструкции насосов для подачи котла имеют решающее значение для соответствия требованиям к производительности более крупных установок. Без него котел не может поддерживать правильный уровень воды, что может привести к отключениям или даже повреждению. Насос подает воду в котел под правильным давлением, чтобы уравновесить давление пара. Он также помогает системе работать бесперебойно, предотвращая такие проблемы, как резкие перепады температуры, повреждение насоса и износ. Выбор правильных насосов для подачи нагрузки, особенно предназначенных для работы в условиях высокого давления, является ключом к сокращению простоев, продлению срока службы оборудования и поддержанию правильной работы котла.
Другие общие термины, которые нужно знать
Насос с кольцевым сечением: это по сути высокая стопка металлических «колец», каждое со своим рабочим колесом. Длинные стяжки скрепляют кольца вместе, а тонкие прокладки герметизируют стыки, поэтому давление воды повышается поэтапно. Эта многоярусная конструкция обеспечивает высокое давление в тонком, простом в обслуживании насосе, который популярен для питания котлов и других сложных работ. Лабиринтные уплотнения эффективно предотвращают утечки и справляются с высоким рабочим давлением, что делает их надежным выбором среди механических уплотнений и плавающих кольцевых уплотнений.
Питательный насос полной нагрузки: Питательный насос «полной нагрузки» — это насос питательной воды котла, рассчитанный на максимальную скорость парообразования котла. Он работает с фиксированной скоростью и по сути обеспечивает один поток — достаточный для 100% нагрузки. Поэтому контроллер уровня просто включает и выключает насос (или открывает линию рециркуляции), а не модулирует скорость насоса. Простой и дешевый изначально, но он тратит энергию, когда котел находится ниже полной мощности. Он также может создавать большую нагрузку на насос при запуске/остановке.
Насос возврата конденсата — питательный насос котла должен поднимать деаэрированную воду до давления выше парового коллектора котла, в то время как насос возврата конденсата только поднимает охлажденный конденсат обратно в деаэратор при низком давлении. Поскольку питательные насосы перекачивают более горячую воду и создают гораздо больший напор, они используют многоступенчатые конструкции, балансировочные барабаны и механические уплотнения, рассчитанные на сотни фунтов на квадратный дюйм; конденсатные насосы, напротив, обычно одноступенчатые, оснащены простыми набивочными или манжетными уплотнениями и фокусируются на объеме потока, а не на давлении.
Конструкционные соображения
При проектировании насоса для питания котла необходимо учитывать несколько факторов, чтобы обеспечить оптимальную производительность и надежность. Тип насоса — горизонтальный или вертикальный — следует выбирать не только с учетом имеющегося пространства и требований к давлению, но и с учетом чистого положительного напора всасывания (NPSH): вертикальный герметичный насос может располагаться ниже и получать статический напор, защищая горячую питательную воду от кавитации, тогда как горизонтальный агрегат обеспечивает более легкий доступ к уплотнению, если позволяет площадь пола.
Материалы и конструкция также имеют решающее значение; Нержавеющая сталь или ковкий чугун обычно подходят для давления до 300 фунтов на кв. дюйм (20 бар), но как только давление поднимается до 600 фунтов на кв. дюйм (42 бар) и выше, инженеры обращаются к сплавам повышенной прочности, таким как 11–13 % хромированная или дуплексная нержавеющая сталь, чтобы справиться с повышенным потенциалом напряжения и коррозии. Рабочие условия, такие как расход, давление и температура, должны быть тщательно оценены, а насос должен быть рассчитан на максимальную потребность котла с запасом примерно в 10 %, чтобы он никогда не работал на пределе.
Конструкция ротора насоса является еще одним важным аспектом, поскольку она должна уравновешивать осевые и радиальные силы, чтобы предотвратить чрезмерный износ и обеспечить плавную работу. Надлежащие балансировочные устройства, такие как балансировочные диски или барабаны, отменяют большую часть осевой нагрузки, так что упорный подшипник несет только небольшую остаточную силу, продлевая срок службы подшипника. Кроме того, уплотнения вала должны быть спроектированы так, чтобы предотвращать утечки и выдерживать высокое давление.
Картриджные механические уплотнения являются обычным выбором, но при сверхвысоких давлениях — около 2 200 фунтов на кв. дюйм (150 бар) — проектировщики все равно могут выбирать гидродинамические лабиринты или сегментированные дроссельные уплотнения с углеродным кольцом, где механические параметры становятся непрактично большими. Учитывая эти факторы, вы можете гарантировать, что ваш насос для питания котла будет работать эффективно и надежно в различных условиях эксплуатации.
Установка и регулировка
Правильная установка и регулировка насосов для питания котла имеют важное значение для их эффективной и надежной работы. Во время установки крайне важно залить основание, выровнять привод и насос лазером и закрепить трубопровод, чтобы никакие внешние нагрузки не деформировали корпус, тем самым предотвращая вибрации и механические напряжения. Использование соответствующих регулирующих устройств, таких как автоматические клапаны минимального расхода и системы контроля давления, помогает поддерживать желаемый расход и давление. Обводная линия должна возвращаться в деаэратор или конденсатный бак, а не обратно к всасывающему фланцу, чтобы избежать теплового удара и рециркуляции горячей воды. Это предотвращает такие проблемы, как кавитация и тепловой удар.
