Расчет предохранительного клапана онлайн
Данный онлайн расчет пропускной способности предохранительного клапана котла позволяет рассчитать пропускную способность на сновании паспортных данных клапана.
Расчет выполнен по методике, описанной в ГОСТ 24570-81, и представлен внизу страницы.
Исходные данные для онлайн расчета пропускной способности клапана:
1) Максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, МПа (принимается не более 1,1 рабочего давления);
2) Температура перегретого пара, °С (только в случае перегрева пара);
3) Максимальное избыточное давление за предохранительным клапаном в пространстве, в которое истекает пар из котла (при истечении в атмосферу, P2=0);
4) Коэффициент расхода пара (принимается из паспорта клапана);
5) Расчетная площадь сечения клапана (наименьшая площадь свободного сечения в проточной части, площадь проходного сечения из паспорта клапана), мм2.
Суммарная пропускная способность всех предохранительных клапанов, устанавливаемых на котле, должна удовлетворять следующим условиям:
для паровых котлов
для экономайзеров отключаемых от котла
для водогрейных котлов
где n – число предохранительных клапанов
G1, G2, Gn – пропускная способность отдельного предохранительного клапана, кг/ч
D – номинальная производительность парового котла, кг/ч
Δi – прирост энтальпии воды в экономайзеры при номинальной производительности котла, Дж/кг
Q – номинальная теплопроизводительность водогрейного котла, Дж/ч
ϒ – теплота испарения, Дж/кг.
Пропускную способность предохранительного клапана определяют по формуле:
где G – пропускная способность клапана, кг/ч;
F — расчетная площадь сечения клапана, равная наименьшей площади свободного сечения в проточной части, мм2;
α – коэффициент расхода пара, отнесенный к площади сечения клапана;
P1 – максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, которое должно быть не более 1,1 рабочего давления, МПа.
B1 – коэффициент, учитывающий физико-химические свойства пара при рабочих параметрах перед предохранительным клапаном. В онлайн расчете значение В1 определяется интерполяцией табличных значений указанных в ГОСТ 24570-81.
Также, В1 можно рассчитать по следующей формуле:
где K – показатель адиабаты, равный 1,35 для насыщенного пара, 1,31 для перегретого пара.
P1 – максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, МПа;
V1 — удельный объем пара перед предохранительным клапаном, м3/кг.
Формула для определения пропускной способности клапана должна применяться только при условии:
где P2 – максимальное избыточное давление за предохранительным клапаном в пространстве, в которое истекает пар из котла, МПа (при истечении в атмосферу Р2=0).
βкр – критическое отношение давлений.
Для насыщенного пара βкр=0,577, для перегретого пара βкр=0,546.
В расчете коэффициент α принимается равным 90% от значения, полученного предприятием-изготовителем на основании проведенных испытаний.
Требования предъявляемые ТР ТС 032/2013 к предохранительным клапанам устанавливаемым на котлах, пароперегревателях, экономайзерах и трубопроводах:
— предохранительные клапаны должны обеспечивать защиту котлов, пароперегревателей, экономайзеров и трубопроводов от превышения в них давления более чем на 10 процентов от максимально допустимого рабочего давления. Превышение давления при полном открытии предохранительных клапанов более чем на 10 процентов от максимально допустимого рабочего давления допускается в случае, если это предусмотрено расчетом на прочность котла, пароперегревателя, экономайзера и трубопровода.
— на паровых котлах с рабочим давлением более 4 МПа (за исключением передвижных котлов и котлов паропроизводительностью менее 35 т/ч) устанавливаются только импульсные предохранительные клапаны. На передвижных котельных установках не допускается установка рычажно-грузовых предохранительных клапанов.
— на каждом паровом и водогрейном котлах и отключаемом по рабочей среде пароперегревателе устанавливаются предохранительные клапаны. Количество и места их установки определяются при разработке (проектировании).
Суммарная пропускная способность устанавливаемых на котлах предохранительных устройств должна быть не менее номинальной производительности этого оборудования.
— предохранительные устройства на паровых и водогрейных котлах устанавливаются на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к котлам, следующим образом:
а) на паровых котлах с естественной циркуляцией без пароперегревателя – на верхнем барабане или сухопарнике;
б) на паровых прямоточных котлах, а также на котлах с принудительной циркуляцией – на выходных коллекторах или выходном паропроводе;
в) на водогрейных котлах – на выходных коллекторах или барабане;
г) на промежуточных пароперегревателях возможна установка всех предохранительных устройств пароперегревателя на стороне входа пара;
д) в отключаемых по воде экономайзерах – не менее чем по 1 предохранительному устройству на выходе и входе воды.
— при наличии у котла неотключаемого пароперегревателя часть предохранительных клапанов с пропускной способностью не менее 50 процентов от номинальной производительности котла устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя.
— на паровых котлах с рабочим давлением более 4 МПа импульсные предохранительные клапаны непрямого действия устанавливаются на выходном коллекторе неотключаемого пароперегревателя или на паропроводе до главной запорной арматуры, при этом у барабанных котлов для 50 процентов клапанов по суммарной пропускной способности отбор пара для импульсов производится от барабана котла.
При нечетном количестве одинаковых клапанов допускается отбор пара для импульсов от барабана не менее чем для одной трети, но не более чем для одной второй клапанов, установленных на паровом котле. На блочных установках в случае размещения предохранительных клапанов на паропроводе непосредственно у турбин допускается для импульсов всех предохранительных клапанов использовать перегретый пар, при этом для 50 процентов клапанов подается дополнительный электрический импульс от контактного манометра, подключенного к барабану котла.
При нечетном количестве одинаковых предохранительных клапанов допускается подавать дополнительный электрический импульс от контактного манометра, подключенного к барабану котла, не менее чем для одной трети, но не более чем для одной второй клапанов.
— для отключаемых экономайзеров котлов места установки предохранительных клапанов, методика их регулировки и величины давления их открытия определяются проектировщиком.
На прямоточных паровых котлах, у которых во время растопки или остановки котла первая (по ходу воды) часть поверхности нагрева отключается от остальной части поверхности нагрева запорными арматурами, необходимость установки, количество и размеры предохранительных клапанов для первой части поверхности нагрева определяются проектной документацией.
Пример расчета пропускной способности предохранительного клапана с помощью онлайн расчета:
На паровом котле ДКВр-10-250ГМ требуется установить два предохранительных клапана. Один на верхнем барабане, второй клапан на выходном коллекторе пароперегревателя.
Из паспорта на предохранительные пружинные клапаны производства БиКЗ выбираем все клапана с максимальной рабочей температурой и давлением настройки подходящими для наших целей (т.е. с рабочей температурой не менее 250 и давлением настройки не менее 1,3 МПа).
Далее в таблице расчета:
1) выбираем для первого клапана, установленного на барабане котла, значение пара «насыщенный», для второго, установленного на пароперегревателе, «перегретый».
2) вносим значения максимального избыточного давления перед и за предохранительным клапаном.
3) методом перебора значений коэффициента расхода пара и расчетной площади сечения клапана (значения из паспорта для всех выбранных ранее клапанов), добиваемся, чтобы суммарная пропускная способность клапанов была больше номинальной паропроизводительности котла. При этом следим за тем, чтобы пропускная способность клапана установленного на пароперегревателе, была не менее 50% от номинальной производительности котла.
Проверяем условие (P2+0,1)≤(P2+0,1)·βкр, обязательно должно быть «ИСТИНА».
В итоге получаем:
— на барабане котла, клапан Б1205 с пропускной способность 2941 кг/ч;
— на пароперегревателе, клапан Б2301 с пропускной способность 8375 кг/ч;
— суммарная пропускная способность клапанов 11316 кг/ч больше номинальной паропроизводительности 10000 кг/ч.
Все условия выполнены, клапаны подобраны правильно.