ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Испытания котельных установок в эксплуатационных усло­виях могут иметь различные задачи и выполняться самостоятельно или как часть комплекса исследовательских работ. Независимо от поставленных задач при испытаниях стремятся получить основ­ные параметры, характеризующие надежность и эко^омичность работы котельной установки.

В результате испытаний удается проверить правильиость принятых решений, разработать мероприятия, улучп*ак)1Чие на_ дежность и. экономичность работы данного агрегат#» выявить и устранить дефекты в конструкции отдельных узлов> выбрать оптимальные режимы эксплуатации. Испытания м£>гУт пред — шествовать исследованиям или быть заключительна этапом исследовательских, проектно-конструкторских и монтажных работ по созданию промышленных агрегатов.

В соответствии с ГОСТ 16504—-81 «Испытания f* контроль качества продукции» испытания по назначению делятся на иссле­довательские, контрольные, сравнительные и опред0лительные’ В зависимости от этапов разработки конструКциикот./1оагРегатов и вспомогательного оборудования испытания бывают доводочные, предварительные и приемочные. Применительно к котельным установкам в эксплуатационных условиях наиболее часто про­водятся приемочные, режимно-наладочные и контроль?10’^31100“ вые испытания.

Приемочные испытания чаще всего проводятся н^ головных образцах котлоагрегатов для проверки показателей гарантиро­ванных поставщиком оборудования. Режимц0-наладо^ные и кон‘ трольно-балансовые испытания проводятся на об(*РУД°вании> принятом в эксплуатацию. Основной целью режимно_^аладочных испытаний является выбор оптимальных режИМОв ра^оты обору­дования, а контрольно-балансовых — проверка действующих режимных карт и качества работы обслуживающего персонала.

Испытания паровых котлов производятся в с*)0тветствии с ОСТ 108.034—81 «Котлы паровые стационарные. М<^Т°ДЫ испы­таний».

Приемочные, режимно-наладочные и контрольно-‘бэлансовые испытания различаются между собой в основном чис/101^ опытов и точностью измерения отдельных величин. Этапы ^зботы при этих испытаниях одинаковы.

Основными этапами работы по испытанию котельный установок в промышленных условиях являются:

А) ознакомление с работой установки и ее проек/гными дан’ ными;

Б) составление программы и методики испытаний;

В) подготовительные работы (выдача задания пр едприятию, комплектование и транспортировка КИП, подготовь3 агрегата к испытаниям, обучение наблюдателей и Подготовка журналов наблюдений);

Г) прикидочные опыты с целью обучения наблюдателе®* ПР°" верка КИП и ознакомление с работой агрегата;

Д) предварительные опыты с целью тарировки сеч^ний» опре­деления присосов воздуха, тарировки мазутных форс^Унок» изме­рения скоростей потоков воздуха, выявления диапазо?13 устойчи­вой работы газовых горелок, качества работы механиамов топки при сжигании твердого топлива и т. д.;

Е) наладочные опыты с целью выбора оптимального коэффи­циента избытка воздуха, положения факела в топочной камере в зависимости от распределения потоков первичного и вторичного воздуха, числа и сочетания работающих горелок для различных нагрузок агрегата, распределения воздуха по отдельным зонам цепной решетки;

Ж) основные программные опыты;

З) демонтаж, упаковка и транспортировка приборов;

И) обработка результатов измерений и составление сводных таблиц и графиков;

К) составление технического отчета о проведенных испытаниях с разработкой режимной карты й мероприятий, направленных на улучшение работы и повышение экономичности агрегата.

Испытания котельных агрегатов выполняются специализиро­ванными организациями в соответствии с хозяйственными догово­рами, заключаемыми с предприятиями. Испытания могут также выполняться силами предприятия при наличии подготовленного инженерно-технического персонала и необходимого парка кон­трольно-измерительных приборов.

На каждую работу по испытанию котельного агрегата состав­ляется программа,, которая согласовывается с предприятием. Перед составлением программы и методики испытаний необходимо тщательно ознакомиться с работой установки, испытания которой намечено провести. При этом следует подробно изучить проектно­расчетные материалы и установить соответствие проектных реше­ний действительным, проанализировать режимы работы агрегата по журналам эксплуатационных наблюдений, оценить его эко­номичность по данным отчетности и показаниям эксплуатационных контрольно-измерительных приборов. Следует также ознакомиться с записями в вахтенном журнале об имевших место неполадках и авариях в работе агрегата, проверить регулировочные возмож­ности тягодутьевых устройств.

При составлении программ приемочных, режимно-наладочных и контрольно-балансовых испытаний основное внимание должно быть обращено на выявление экономических показателей работы агрегата. В случае необходимости следует предусматривать опыты, позволяющие изучить не только экономичность работы агрегата, но и отдельные физические процессы. Возможно включение в про­грамму испытаний также и специальных опытов для подробного изучения работы отдельных элементов агрегата, топочного устрой­ства, тепловоспринимающих поверхностей нагрева, тягодутье­вых устройств и т. д.

Ниже приводятся примерные программы испытаний, которые наиболее часто приходится выполнять в эксплуатационных усло­виях.

При режимно-наладочных испытаниях выполняются следу­ющие опыты.

1. Предварительные (15—20 опытов):

А) тарировка мазутных форсунок по производительности и ка­честву распыления на стенде, снятие расходных характеристик (зависимость расхода газа от его давления) и выявление диапазона устойчивой работы газовых горелок, проверка распределения пыли и воздуха по горелкам, снятие предварительных характе­ристик котлоагрегатов с цепными решетками;

Б) тарировка сечений газоходов, пылевоздухопроводов и воз­духопроводов для определения поправочных тарировочных коэф. фициентов при измерении температур и скоростей, для отбора проб пыли и уноса, для анализа продуктов сгорания;

В) измерение скоростей потока воздуха в горелках и воздухо­проводах;

Г) выявление и устранение присосов воздуха по тракту про­дуктов сгорания и по пылеприготовительной установке, а также утечек воздуха по воздушному тракту;

Д) выявление регулировочных возможностей тягодутьевых устройств и сопротивлений газового и воздушного трактов.

2. Наладочные опыты:

А) определение оптимального положения факела в топочной камере при различном соотношении количества подаваемого в горелки первичного и вторичного воздуха (наивыгодной тол­щины слоя топлива на полотне решётки прямого хода оптималь­ного распределения воздуха по зонам для решеток прямого и обратного хода) по номинальной нагрузке котла (4—6 опытов);

Б) выбор оптимального коэффициента избытка воздуха (при по­стоянной тонкости пыли, работе всех горелок, мельниц, ПОСТОЯННОЙ толщине слоя топлива на полотне решеток прямого хода и т. п.) на трех-четырех нагрузках котлоагрегата (12—16 опытов);

В) определение оптимальной тонкости пыли (скорости пыли в шахте) при двух-трех нагрузках в пределах регулировочного диапазона котлоагрегата (6-—8 опытов);

Г) определение числа и сочетания работающих горелок для поддержания минимальной нагрузки котла (2—4 опыта).

3. Основные опыты:

А) выявление экономичности работы котла с определением потерь теплоты при максимальной возможной, номинальной, 75 и 50% номинальной и минимальной возможной нагрузке котла (5 опытов);

Б) определение экономичности работы котла при минимальной нагрузке котла и выбранном в наладочных опытах сочетании включенных горелок или режима работы цепной решетки при слоевом сжигании (1—2 опыта).

При контрольно-балансовых испытаниях проводятся следу­ющие опыты.

1. Предварительные (4—б опытов):

А) проверка тонкости пыли, производительности и качества распыления мазутных форсунок, расходных характеристик и диапазона устойчивости работы горелок, сравнение с данными предыдущих испытаний;

Б) проверка сопротивления элементов газового и воздушного тракта и сравнение с данными предыдущих испытаний;

В) контрольная проверка присосов воздуха по газовому тракту и утечек воздуха по воздушному тракту.

2. Основные опыты: выполняются, как балансовые, с опре­делением потерь теплоты при номинальной и двух промежуточных нагрузках. Коэффициент избытка воздуха в этих опытах поддер­живается в соответствии с режимной картой, полученной из режимно-наладочных испытаний (3 опыта).

В методику испытаний входит разработка схемы расстановки приборов и выбор точности измерений. Измерение параметров, характеризующих экономичность работы оборудования, следует производить по специально устанавливаемым приборам. По экс­плуатационным щитовым приборам допустимо измерять только вспомогательные величины, которые не используются при со­ставлении теплового баланса агрегата.

Когда разработана программа и методика испытаний, присту­пают к подготовительным работам. К ним относятся: ознакомление с технической документацией, осмотр котлоагрегата и его вспомо­гательного оборудования, составление и передача предприятию задания на подготовительные работы, комплектование приборов и наладочной бригады, технический надзор над подготовительными работами.

Задание предприятию на подготовительные работы состоит из чертежей, по которым изготовляются и устанавливаются диафрагмы для измерения расходов, гильзы для термометров, газозаборные трубки, штуцера для измерения давления,’ щитки и столы для установки средств измерения и другие необходимые приспособления.

Подготовка агрегата к испытаниям заключается в ликвидации эксплуатационных недостатков в его работе (уплотнение газового тракта, внутренняя и наружная очистка поверхности нагрева, проверка регулирующих шиберов и арматуры, ликвидация де­фектов, выявленных при осмотре горелок, мельниц, цепной ре­шетки, гарнитуры, обмуровки и т. д.).

Руководитель испытаний в период подготовки агрегата должен внимательно ознакомиться с режимом его работы и регулирова­нием процесса горения эксплуатационным персоналом; произ­вести наружный осмотр котлоагрегата; опробовать все имеющиеся регулировочные шибера; ознакомиться с показаниями эксплуата­ционных приборов и проанализировать по ним режим работы агрегата.

При комплектации необходимо обращать внимание на исправ­ность средств измерений, точность их. Средства измерений опре­деляющих величин следует комплектовать с запасом. Так, для анализа продуктов сгорания берут на один-два прибора больше, чем запланировано точек измерений. При упаковке, трат*" порти — ровке и распаковке средств измерений следует соблюдагь осто­рожность, чтобы не вывести их из строя. После распаковки сред­ства измерений проверяют внешним осмотром и заправляют их соответствующим реактивом. До начала установки средств изме­рений следует заготовить необходимые материалы, резиновые трубки, латунные и медные тройники, ртуть, спирт и др.

Очень важно при подготовке агрегата к испытаниям обучить наблюдателей. Их следует ознакомить с особенностями конструк­ции применяемых средств измерений, их назначением, правилами отсчета показаний и записи в журнал наблюдений. Наиболее ответственные и сложные измерения (газовый анализ, измерение температур в балансовых точках, расходов топлива, пара и воды) должен выполнять персонал наладочной бригады.

Каждому наблюдателю в зависимости от его подготовки и удоб­ства расположения средств измерений можно поручить вести запись показаний в 4—8 точках, если интервал между записями составляет не менее 10 мин. Показания дифманометров расхода питательной воды, пара, газа обычно записывают через 1—2 мин, поэтому один наблюдатель может вести запись не более чем по двум приборам. Одного наблюдателя, умеющего работать на всех средствах измерений, необходимо оставлять в резерве для под­мены.

Показания всех средств измерений должны записываться одновременно; для этого следует предусмотреть звуковой или световой сигнал. Все записи показаний средств измерений следует начинать за 40—60 мин до начала опыта. Время начала опыта устанавливает руководитель испытания, исходя из режима работы агрегата, после просмотра записей наблюдателей.

Расстановка средств измерений производится с таким расчетом, чтобы один наблюдатель имел возможность обслуживать не­сколько средств измерений без лишней затраты времени. Для этого средства измерений должны быть сгруппированы в опре­деленных местах, удобных для обслуживания и наблюдений, причем средства для однотипных измерений, например, расходов, разрежений (давлений), температур, комплектуют в одном месте. Особого внимания требует анализ продуктов сгорания. Средства измерений следует по возможности устанавливать в хорошо осве­щенных местах или оборудовать их временным низковольтным освещением.

При выполнении подготовительных работ необходимо пред­усмотреть прокладку линий охлаждающей воды для пользования отсосными пирометрами или охлаждаемыми газозаборными труб­ками, подачу пара к эжекторам для отсоса продуктов сгорания. При прокладке резиновых трубок от точек отбора до приборов рекомендуется располагать их на достаточном расстоянии от обмуровки, воздухопроводов горячего воздуха и других поверх­ностей с высокой температурой. Для этого штуцера в местах отбора должны иметь длину не менее 300 мм. При прокладке резиновых шлангов необходимо также предусматривать меры для предохранения их от перегиба на поворотах. Для этого на шланг надеваются пружинки из железной проволоки или шланг пропускается через металлические трубы.

Предварительные опыты проводятся для тарировки сечений, проверки работы средств измерений, обучения наблюдателей, ознакомления с режимом работы котлоагрегата, определения присосов холодного воздуха, выявления регулировочных воз­можностей топочного и тягодутьевых устройств. Тарировка сече — нйй производится в месте установка термопреобразователей для измерения температур, пневмометри^еских трубок для измерения скоростей и трубок для отбора продуктов сгорания.

Основные программные опыты являются ответственным этапом экспериментальной части испытаний* Руководитель испытания, разбив опыт на несколько периодов, должен во время опыта оценить путем прикидочных расчетов порядок величин, характе­ризующих экономичность работы оборудования. В конце испы­таний руководитель собирает журналы наблюдений, подписанные наблюдателями, просматривает их и разбирает с наблюдателями все неясные вопросы.

После каждого основного опыта желательно сразу же провести его обработку, однако при этом #е рекомендуется прерывать намеченные последующие опыты, если это не вызывается необхо­димостью остановки оборудования, замены средств измерений, устранения каких-либо дефектов и т — Д-

Обработка результатов измерений и составление сводных таблиц проводится инженерно-техническими работниками бригады под непосредственным наблюдением и при участии руководителя испытаний в соответствии с разработанной методикой.

Технический отчет о выполненных испытаниях является важ­ным источником информации, поэтому материалы, помещенные в нем, должны быть тщательно отобраны, проанализированы и обобщены. Отчет, как правило, составляет руководитель испы­тания. В отчете приводится анализ результатов испытаний, дается критическая оценка полученных показателей, намечаются кон­кретные мероприятия, направленные на повышение надежности и экономичности работы оборудования. Выводы и предложения по проделанной работе излагаются сжато и конкретно. Отчет иллюстрируется чертежами испытанной установки, графиками зависимостей, схемами и другими материалами, необходимыми для пояснения текста. В отчете должна быть приведена режимная карта работы оборудования.!^ней указываются основные пара­метры установки, которые должен поддерживать обслуживающий персонал для обеспечения высоких экономических показателей работы оборудования.

При режимной наладке и испытании теплотехнического обо­рудования приходится измерять расход, скорость, давление, температуру и состав продуктов горения и газообразного топлива, тепловой поток и другие величины, характеризующие физические процессы. Кроме стандартных приборов и методов, применяются специальные средства и методы измерений.

Для измерения расхода жидкостей (при расходах до 3 т/ч) и тарировки сужающих устройств при испытаниях могут при­меняться мерные баки. На рис. 13-1 показана схема двухкамерного бака с тарировочным устройством. Мерный бак состоит из двух камер 2 и 6, разделенных перегородкой 5. Жидкость через сливное отверстие 11, закрываемое клапаном, поступает в расходный бак 12. Камеры мерного бака и расходный бак имеют указатели уровня 1, 10, 13. Для стабилизации уровня в каждой камере установлены успокоители 3 и 7, позволяющие произвести отсчет. Поступление жидкости в камеры мерного бака осуществляется по перекидному лотку 4. Для тарировки мерного бака на весы 9 устанавливается тарировочный бак 8.

Для измерения расхода воды открытые мерные баки можно применять при температуре воды не более 40—45 °С. При тари­ровке и измерении расхода воды следует вводить поправку на ее испарение. При определении расхода жидкости и тарировке для введения температурных поправок необходимо измерять температуру жидкости в мерном баке и около средней части указательного стекла. Массовый расход жидкости (в кг/ч)

Б. = о; [ 1 + зр, (г» — г,)] [1 +ып — г;)ь (13-! >

Рт

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОКГде ри, Рт — плотность жидкости при измерении и тарировке, кг/м3; — температурный коэффициент материала бака (для стали 0! = 12 10"в К“1>; Р2 — то же для материала шкалы во­доуказательного стекла (для шкалы из латуни (52 — 19 х хЮ’вК-1); Г„, Ги —темпера­тура жидкости при измерении в баке и около средней части указательного стекла, К; Тт,

Т’т — температура жидкости при тарировке в баке и около сред­ней части указательного стекла,

К; См — массовый расход жидко­сти с поправкой на испарение, кг/ч.

К насосу

подпись: к насосуРис. 13-1. Двукамерный бак с тарнро- вочным устройством

Температурный коэффициент нефти и мазута Р

Плотность нефти или мазута, кг/м*

Э.

Кг/(м‘* К)

Плотность нефти или мазута, кг/м*

Кг/(м** К)

Плотность нефти или мазута, кг/м*

Л

Кг/(м». К)

700—710

711—720

721—730

741—750

751—760

761—770

771—780

781—790

0,000897

0,000884

0,000870

0,000844

0,000831

0,000818

0,000805

0,000792

791—800

801—810

811—820

821—830

831—840

841—850

861—870

871—880

0,000778

0,000765

0,000752

0,000738

0,000725

0,000712

0,000686

0,000673

881—890

891—900

901—910

911—920

921—930

931—940

941—950

951—960

0,000660

0,000647

0,000633

0,000620

0,000607

0,000594

0,000581

0,000566

При измерении расхода жидкого топлива его плотность опре­деляется ареометром, весами Вестфаля или пикнометром при температуре 293 К — Приведение плотности (в кг/м8) к температуре, отличающейся от 293 К, производится по формулам:

Ри = р2вз + Р (7и ~ 293); (13-2)

Рт = Р293 +Р(Гт — 293), (13-3)

Где р —температурный коэффициент, принимаемый из табл. 13-1, Для измерения расходов при испытании широко применяются дроссельные расходомеры, состоящие из стандартного сужающего устройства и дифференциального манометра. Изготовление и уста*

Новка стандартных сужающих устройств (диафрагм и сопел)

Регламентировано «Правилами 28-64». В условиях испытаний не всегда имеется возможность выполнить требования этих «Правил»* Диафрагмы, выполненные с отступлением от «Правил», требую! специальной градуировки. Используя градуировочные кривые при измерении потоков в условиях, отличающихся от условий, при которых производилась градуировка (состав, температура^ давление)* применяют методику обобщенной градуировки. Она основана на зависимости ЕиИе2 = / (Ие). Эта зависимость пред* ставляет собой обобщенную связь между перепадом давления на диафрагме и средней скоростью потока:

Где Др — перепад давления на диафрагме, Па; й — диаметр дроссельного отверстия диафрагмы, м; р — плотность среды, кг/м3; V — кинематическая вязкость, ма/с; о>ср— средняя ско­рость потока, м/с.

Градуировку можно выполнить на любой среде, однако чаще всего ее производят на воздухе или воде. В качестве примера на рис. 13-2 показана градуировка на воде. Результаты первичной градуировки обычно сводят в таблицу (табл. 13-2). Градуировку
следует производить при практически постоянной температуре среды (отклонение от средней температуры не более ±2 °С). Для контроля над качеством градуировки строят зависимость перепада давления Ар от расхода д0. То, что все экспериментальные точки, полученные при градуировке, ложатся на одну кривую, указывает на удовлетворительное качество градуировки. Затем составляют пспомогательную таблицу (табл. 13-3) для различной температуры

З

подпись: з

Рис. 13-2. Схема градуировки диафрагмы на воде 1 — водомерное стекло; 2 — мерный бак; 8 — тарируемая диафрагма; 4 — дифферен­циальный манометр; 6 — термометр; б — манометр; 7 — насос; 8 — сборный бак

подпись: 
рис. 13-2. схема градуировки диафрагмы на воде 1 — водомерное стекло; 2 — мерный бак; 8 — тарируемая диафрагма; 4 — дифференциальный манометр; 6 — термометр; б — манометр; 7 — насос; 8 — сборный бак
Таблица 13-2

С*

Вспомогательная таблица Наименование среды & = … м

 

Сводная таблица для построения градуировочного графика при #х= … °С

 

А

N

4)

К

К и

 

Л. «С ф О 2 Ш

О К ж о в)

 

Среды (или давления, или темпе­ратуры и давления одновремен —

Но), которую будут измерять градуированной диафрагмой.

Используя столбцы 7 и 9 из табл. 13-2 и столбцы 5 и 6 из табл. 13-3, для каждой температуры составляют таблицы по типу табл. 13-4. По данным таких таблиц строится зависимость пере­пада давления на диафрагме от расхода для каждой постоянной температуры. Пример такой зависимости показан на рис. 13-3. Рассмотренный метод градуировки не учитывает влияния темпе­ратуры на изменение сужающего устройства (его размеров). Поэтому такой метод применяют при температуре среды не более 400 °С. Для проверки данных, полученных в табл. 13-4, обычно строят зависимость ЕиИе2 = /-(Ие), используя величины, при­веденные в столбцах 8 и 9 табл. 13-2. Все точки указанной зави­симости должны ложиться на одну кривую, как показано на рис. 13-4.

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Ркс0 13-3. Градуировочные кривые диафрагмы для различной температуры’

Намеряемой среды

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

В ходе испытаний теплотехнического оборудования часто бывает необходимо измерять скорости и давления в разных точ­ках движущегося потока. Для этого применяют различные пневма­тические зонды. Измерения посредством зондов основаны на определении давления на поверхности зонда, установленного и различных точках потока. Зонды выполняются в виде трубок, а также цилиндрических или шаровых насадков. Для измерения скоростного и статического напора одномерного потока чаще всего применяют пневмометрическую трубку с полусферической голов­кой (‘Iрубка Прандтля), показанную на рис. 13-5. Трубка Прандтля состоит из полусферического насадка с двумя каналами; один кчнал направлен навстречу потоку, а второй перпендикулярно »му. Каждый канал через державку выведен отдельно. Канал полусферического насадка, направленный навстречу потоку, пред­назначен для измерения полного давления, н вывод его обозначен ап яком плюс. Канал, расположенный перпендикулярно потоку, предназначен для измерения статического давления, и вывод его обозначен знаком минус. Для измерения скорости потока в месте установки трубки каналы ее резиновым шлангом соединяют с соответствующими штуцерами микроманометра и, кроме того, к л нал» измеряющий, статическое давление, соединяют через трой­ник с и-образным манометром. Микроманометр измеряет раз-

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

1 — воздухопровод; 2 — пневмометрическая трубка; 3 — канал для измерения полного давления; 4 — канал для измерения статического давления; 5 — канал для отвода ста­тического напора; 6 — канал для отвода полного напора; 7 — кольцо для установки пневмометрической трубки; 8 — разрезной сальник; 9 — резиновый шланг; 10 — трой­ник; 11 — и-образный манометр; 12 —■ микроманометр

Ность полного и статического давления, а 11-образный манометр — статическое давление. Разность полного и статического напора представляет собой скоростной напор (динамический напор), по которому подсчитывается скорость (в м/с) в месте установки трубки:

® = *РГ I = кРг у 2№"(‘4р~°°)5|па-, (13-4)

Где Д’рг — тарировочный коэффициент трубки Прандтля1; при тщательном ее изготовлении в соответствии с рекомендованными в специальной литературе соотношениями он близок к единице; /ід — динамический напор, П. а; р — плотность среды измеряемого

Тока, кг/м3; рм — плотность жидкости, которой заполнен микро­манометр, кг/м3; А — показания микроманометра при измере­нии, мм; а0 — начальное показание микроманометра, мм; а — угол наклона трубки микроманометра к горизонтали; обычно sin а называют масштабом микроманометра и указывают в пас­порте или на шкале прибора для каждого угла наклона трубки.

При измерении трубкой Прандтля необходимо следить за правильностью ее установки. Полусферический насадок трубки должен быть направлен навстречу потоку параллельно его оси. Угол смещения трубки относительно оси потока не должен пре­вышать 15°. Для определения направления и скорости двухмер­ного потока применяются цилиндрические зонды, а трехмерного — шаровые зонды. Однако измерение посредством цилиндрических и шаровых зондов в эксплуатационных условиях сложно, поэтому они применяются только при исследованиях. Описание цилиндри­ческих и шаровых зондов, а также методика измерений приведены в специальной литературе [2].

Для определения средней скорости потока необходимо выявить средний по сечению динамический напор. Для этого сечение трубо­провода разбивают на равновеликие площадки. Круглое сечение разбивают на равновеликие кольца, прямоугольное — на ква­драты или прямоугольники с длиной стороны 150—200 мм. Число колец, на которое разбивается круглое сечение, зависит от диа­метра трубопровода. Трубопроводы диаметром от 300 до 1000 мм разбивают соответственно на 6—16 колец. В круглом трубопро­воде измерения динамического напора производят по одному из диаметров, в каждом кольце в двух точках, расположенных симметрично по обе стороны от центра трубопровода.

Расстояние точки замера в каждом кольце от центра трубо­провода (в мм)

Ra = R,]/2-~, (13-5)

Где R0 — радиус трубопровода, в сечении которого производятся

Измерения, мм; а — порядковый номер кольца, считая от центра; z — число колец, на которое разбито выбранное сечение.

В прямоугольном сечении, разбитом на квадраты или прямо­угольники, проводят диагонали, на пересечении которых следует производить измерения динамического напора.

Средний динамический напор для круглого сечения опреде­ляется по формуле

V^cp = KvVK, (13-6)

Где _ _

_У*1 + >^+-"+У’!7. ; (13-7)

А для прямоугольного сечения — по формуле

Аор = + УК,. (!3„8)

Здесь /Ср — коэффициент распределения скорости по сечению трубопровода; /г0 — динамический напор в центре сечения, Па; /г1? /ц, динамические напоры в точках замера (на диа­

Метрах или на пересечении диагоналей), Па; п — общее число* точек замера в прямоугольном сечении.

Средняя скорость потока (в м/с) в круглом сечении

И»ср = ]/"27р; (13*9)

В прямоугольном сечении

= (13-10)

Точность измерений среднего динамического напора трубкой Прандтля в значительной мере зависит от расположения сечения, в котором производятся измерения, по отношению к различным местным сопротивлениям (повороты, шибера, внезапные измене­ния сечения и др.). Сечение в котором производится измерение должно быть расположено на прямом участке длиной около четы­рех диаметров трубопровода (два диаметра до места установки трубки и два за ним). Перед измерениями следует проверить плотность микроманометра и соединительных линий. Для этого поочередно подключают каждую из линий к микроманометру

И, создавая в них давление (или разрежение), пережимают соеди­нительный шланг возможно ближе к трубке Прандтля. Если в течение 2—3 мин показания микроманометра останутся неизмен­ными, соединительная линия и микроманометр герметичны. В спирте, залитом в микроманометр, не должно быть пузырьков воздуха. Удаление пузырьков достигается перемещением спирта взад и вперед по наклонной трубке микроманометра (12 на рис. 13-5). Перед началом измерений следует также проследить, чтобы в соединительных линиях не было капель воды или спирта.

При наладке и испытании теплотехнического оборудования необходимо измерение температуры различных потоков. Кроме приборов, выпускаемых промышленностью, при отдельных изме­рениях приходится применять нестандартные приборы, предназна­ченные для измерения высоких температур, температур газового потока, твердого тела, факела и т. д. Для указанных целей широко применяются термопреобразователи, конструируемые и изготов­ляемые персоналом наладочной организации.. При конструирова­нии и изготовлении нестандартных термопреобразователей необ­ходимо выбрать термоэлектроды и термоэлектродные провода, их изоляцию, вторичный прибор и изготовить рабочий спай. В на­стоящее время в различных наладочных организациях и институ­тах накоплен опыт применения нестандартных термоиреобразовй — телей для разных измерений.

При измерении температур в твердом теле применяют термо­преобразователи, изготовленные из проволоки диаметром 0,1 — 0,2 мм. Для измерения температуры поверхности металла обо­греваемого с одной стороны и охлаждаемого с другой (различные теплообменные аппараты, экранные трубы паровых котлов, по­верхности нагрева бойлеров и других подогревателей или охлади­телей жидкости), установку термопреобразователя производят посредством его зачеканки или приварки. Для этого на поверх­ности металла делают канавку глубиной 0,5—0,6 мм и длиной не менее 50 диаметров термоэлектрода. Укладывая термопреобра­зователь в заготовленную канавку, изолируют его термоэлектроды тонкой слюдой или зубным цементом. Затем сверху канавку за­крывают пластинкой, изготовленной из материала стенки. Для плотного примыкания пластинки к телу ее зачеканивают или приваривают.

При измерении термопреобразователями температуры незагряз­ненных продуктов горения, горячего воздуха, кислорода и других «чистых» газов возможны погрешности, обусловленные передачей теплоты к термоприемнику или от него за счет излучения; отводом теплоты от термоприемника путем теплопроводности; превраще­нием кинетической энергии в тепловую вследствие торможения потока термоприемником (скоростная погрешность).

Погрешность от теплообмена излучением (в кельвинах) вы­числяется по формуле

АТт п-)., (13-щ

(Хк

Где 5,69 — постоянная излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2-К4); е — степень черноты спая* Тсп — температура спая термопреобразователя, К; Тст — температура стенки канала, по которому движется поток, К; ак — коэффициент теплоотдачи конвекцией от потока к термопреобразователю, Вт/(м2-К). Из этого уравнения ясно, что для уменьшения погрешности следует увеличивать температуру стенки (Гст) и коэффициент теплоотдачи конвекцией (ак) или уменьшать степень черноты (е). Увеличение температуры стенки достигается путем ее тщательной изоляции в месте измерений (на длине, примерно равной трем диаметрам трубопровода в обе стороны от термопары). Уменьшение степени черноты термопреобразователя довольно затруднительно, так как для стандартных термоэлектродов е = 0,8-ь0,93. Для умень­шения степени черноты рекомендуется покрывать спай и при­легающие к нему электроды металлом, имеющим малую степень черноты (серебро, золото, платина). Однако этот прием при нала­дочных испытаниях не применяется. Чаще всего для уменьшения радиационной погрешности устанавливают между термопреобра­зователем и стенкой камеры защитные экраны, отсасывая через них поток с большими скоростями, что приводит к заметному

223

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Рис. 13-6. Двухканальный отсасывающий пиро­метр

1 — гайка прижимная; 2, 4 — торцевые экраны;

3 — упорное кольцо; б — термопара; 6 — фиксиру­ющая втулка из пористого огнеупорного материала; 7 — фиксирующий винт; 8 — упорная колодка; д — охлаждаемый удлинитель; 10 — заглушка; 11 — двухканальная трубка керамическая; 12 — то же, латунная; 13 — хлорвиниловая изоляционная труб­ка; 14 — водоподводящая трубка; 16 — радиальные экраны

ИСПЫТАНИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОКПовышению коэффициента теплоотдачи конвекцией. Термоприем­ники, использующие этот принцип, принято называть отсасыва­ющими пирометрами.

На рис. 13-6 показан двухканальный отсасывающий пирометр, рекомендуемый для измерения температуры до 1400 °С в незапы — ленных газовых потоках.

Снижение погрешности, обусловленной отводом теплоты от термоприемника достигается увеличением длины рабочего уча­стка термопары. Во избежание заметной скоростной погрешности скорость отсоса потока у горячего спая термопары не должен превышать 150 м/с.

Ваш отзыв

Рубрика: Теплотехническое оборудование

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *