REGULACJE KOTŁÓW W ELEKTROWNIACH I ELEKTROCIEPŁOWNIACH
Wyznaczanie sił oraz regulacja systemu prętów wieszakowych kotłów wiszących
Obecnie kotły o dużej mocy budowane są w oparciu o specjalne wymagania inwestora. W większości przypadków konstrukcje te buduje się jako wiszące jak na rysunku, gdzie masa kotła przenoszona jest przez system prętów wieszakowych poz. 1 mocowanych do kotła poz. 2 (komór walcowych lub paneli ścian szczelnych) i konstrukcji stalowej poz. 3, podpartej na słupach poz. 4, które przenoszoną reakcje na fundament. Miejsce mocowania zawieszenia może ulec zmianie powyżej lub poniżej środka ciężkości kotła tworząc w ten sposób konstrukcje wiszącą na ruszcie konstrukcji stalowej, w połowie wiszącą lub podpartą. Podwieszenie kotła w połowie wymusza zmniejszenie liczby prętów wieszakowych montowanych tylko na narożach kotła, co z kolei wymaga dokładniejszego sposobu wyznaczania w nich sił, celem prawidłowego określenia średnicy i materiału.
Siły w prętach były do tej pory mierzone metodami uproszczonymi. Po długotrwałej eksploatacji kotła obserwuje się zmianę sił w prętach, która prowadzi do nierównomiernego obciążenia ścian szczelnych.
Na rysunku poniżej przedstawiono rozkład sił w prętach podczas odstawienia komory paleniskowej po 15 latach pracy (z postojami remontowymi). Na ścianie tylnej komory występuje paraboliczny rozkład sił, który wskazuje na mocne wytężenie prętów w środkowej sekcji. Na ścianach bocznych i ścianie przedniej można zaobserwować pręty poluzowane w stosunku do pozostałych. Przedstawiony rozkład sił jest niekorzystny dla pracy ścian szczelnych kotła co może skutkować skróconym czasem eksploatacji komory paleniskowej oraz urządzeń przyłączonych do niej (nóg powrotnych, kompensatorów, rurociągów czy prowadnic).
Szczególne zagrożenie niesie za sobą przeciążenie prętów powodujące ich uplastycznienie. Brak kontroli nad zjawiskiem płynięcia materiału, z którego wykonuje się pręty może skutkować poważnymi awariami mającymi wpływ na bezpieczeństwo pracy obsługi. Może to prowadzić do sytuacji, w której nieprawidłowy sposób zawieszenia elementów kotła, np. przegrzewacza pary oraz brak monitoringu sił w prętach staje się jedną z przyczyn uszkodzenia zawiesi.
Schemat przegrzewacza pary: 0 – pręty wieszakowe, 1 – schładzacz, 2 – kolektor wlotowy drugiej powierzchni flagowej, 3 – kolektor wylotowy trzeciej powierzchni flagowej, 4 – komora wlotowa czwartej powierzchni flagowej, 5 – sztywne belki konstrukcji stalowej, 6a – druga powierzchnia flagowa, 6b – trzecia powierzchnia flagowa, 7 – mocowanie powierzchni flagowych do ścian szczelnych komory kotła.
Powyżej fragment uszkodzonego przegrzewacza pary po zerwaniu prętów wieszakowych
Aspekty bezpieczeństwa, żywotności, niezawodności oraz kosztów napraw, które są związane z eksploatacją kotłów i możliwymi awariami, skłaniają projektantów i użytkowników kotłów do kompleksowego podejścia do tematyki regulacji, monitoringu oraz metody wyznaczania sił w prętach wieszakowych.
Nowa innowacyjna metoda wyznaczania sił w prętach wieszakowych kotłów wiszących
Głównym powodem niedokładności pomiaru siły w pręcie w metodzie obecnie stosowanej na rynku jest trudność uchwycenia momentu luzowania nakrętki, zdjęcie poniżej. Nawet niewielkie uniesienie nakrętki powoduje nagły wzrost siły w pręcie. Błędy w pomiarze metodą tradycyjną są dodatkowo zwiększone z powodu trudnych warunków otoczenia panujących na kotle – zapylenie, zmiany temperatury oraz trudności w dostępie do prętów. Dokładność pomiaru jest również uzależniona od doświadczenia osoby wykonującej ten pomiar.
Firma EDA oferuje wykonanie pomiarów innowacyjną metodą, przy użyciu kompaktowego i mobilnego Urządzenia do pomiarów sił w prętach podtrzymujących konstrukcję kotła energetycznego; Przenośnego urządzenia pomiarowego.
W celu poprawy dokładności pomiaru wykorzystuje się zabudowany w urządzeniu moduł kontroli siły nacisku (3), który jest zainstalowany między powierzchnią (1) oraz (2), jak przedstawia poniższe zdjęcie. Urządzenie pozwala na automatyczne określenie momentu w którym luzowana jest nakrętka
⦁ Ze względu na różne konstrukcje kotłów w blokach energetycznych i związane z tym duże zróżnicowanie wymiarów prętów (różne średnice, odległości od nakrętki do końca pręta) urządzenie zapewnia swobodę w jego instalacji oraz liniową charakterystykę pracy.
⦁ Zakres pomiarowy urządzenia wynosi do od 0 do 400 [kN].
⦁ Urządzenie i jego osprzęt oraz narzędzia, umożliwiają pomiar i regulację prętów o gwincie od M39 do M150.
⦁ Układ jest wyposażony w rejestrator mobilny, z możliwością natychmiastowego kopiowania danych na dysk zewnętrzny.
⦁ Urządzenie jest odporne na zapylenie i pracę w wysokich temperaturach, do 60 [°C].
⦁ Płynną pracę pompy, zaworów zapewniają czujniki ciśnienia i temperatury, sprzężone z układem sterowania.
.
Powyżej – wartości siły nacisku i ciśnienia w funkcji czasu w trakcie pomiaru
Porównanie innowacyjnej metody z metodą tradycyjną – pomiar prętów kotła energetycznego.
Średnia wartość siły w pręcie wyznaczona metodą tradycyjną wyniosła 132,8 [kN].
Przy zastosowaniu Urządzenia do pomiarów sił w prętach – Przenośnego urządzenia pomiarowego, średnia wartość siły wyniosła 105,5 [kN]. Jest to spowodowane tym, że w metodzie tradycyjnej doszło już do nieznacznego uniesienia nakrętki. Różnica w wyznaczonych średnich wartościach sił wynosiła 27,3 [kN]. Względny błąd pomiaru wyniósł 25,9 %.
Ponad siedmiokrotnie większy rozrzut wartości sił zmierzonych metodą tradycyjną w odniesieniu do metody oferowanej przez firmę EDA, potwierdza znaczną poprawę dokładności pomiaru nową metodą.
Ponadto, poza dokładnością, istotną zaletą nowej metody pomiaru i regulacji jest znacznie mniejsza czasochłonność prac – nowa metoda zapewnia wykonanie pomiaru i regulacji kompletu prętów w bloku kotła nawet o dwa tygodnie krócej, niż dotychczas stosowane technologie tradycyjne.