Лекція з дисципліни "Трубопроводи ТЕС"

РОЗДІЛ І ТРУБОПРОВОДИ ТЕС

Тема 1.1 Загальні відомості про трубопроводи ТЕС

Трубопроводи призначені для транспортування робочого середовища до устаткування, споживача.

Трубопровід – геометричне тіло, яке має внутрішній і зовнішній діаметр, товщину стінки, довжину і виконане з твердого матеріалу та складається з:

- труби (максимальна заводська довжина 12-14-18 м);
- з’єднувальної частини (фланцеве, зварювальне, різьбове з’єднання );
- фасонної частини (коліна, відводи, розгалуження, переходи);
- компенсаторів теплових подовжень (П – подібні, сальникові, лінзові);
- арматури ( регулюючої, запірної, запобіжної, контрольної);
- кріплення (опори і підвіски);
- теплової ізоляції, маркування, покриття.

Класифікуються трубопроводи за:

• призначенням;

• параметрами середовища;

• місцем розташування;

• матеріалом;

• способом виготовлення труб.

За призначенням трубопроводи ТЕС класифікуються на наступні групи:

• головні паропроводи, які подають пару від котла до турбіни, турбонасосам, РОУ та іншим споживачам свіжої пари; трубопроводи промперегріву(холодна і гаряча нитки), Ці паропроводи обов’язково мають дренажні трубопроводи для відведення конденсату через розширники в дренажні баки;

• живильні трубопроводи, які подають живильну воду від деаераційних баків до котлів. В цю групу також входять трубопроводи від живильних баків деаерованої води до живильних насосів, напірні трубопроводи від живильних насосів до ПВТ і від останніх до котлів, байпас ПВТ;

• трубопроводи регенеративного циклу, до яких входять трубопроводи пари відборів турбіни і від парових приводів допоміжних механізмів до підігрівників, деаераторів, випарників; водопроводи конденсату турбін, трубопроводи зливу конденсату з підігрівників, а також трубопроводи випарних установок;

• циркуляційні трубопроводи, які призначені для подачі і відведення охолодної води конденсатора, маслоохолодників турбін, газоохолодників або повітряохолодників генераторів;

• вихлопні трубопроводи - для відведенні пари в атмосферу від запобіжної арматури котлів, турбін та апаратів при підвищенні тиску; від баків, може відбуватися випаровування води та інше;

• маслопроводи, які використовують для подачі мастила для змащування і охолодження підшипників турбін і механізмів для відводу мастила від підшипників. Крім того, маслопроводи пов’язують маслогосподарство ТЕС з масляними баками агрегатів;

• трубопроводи хімводоочищення (ХВО), які призначені для поєднання апаратури, насосів і баків ХВО між собою і для транспортування води від ХВО до головного корпусу;

• мазутопроводи - трубопроводи для з’єднання мазутних баків з насосами, мазутонасосної апаратури і подачі мазуту від мазутонасосної до форсунок котлів;

• газопроводи природного газу -для подачі природного газу від газорозподільчого пункту (ГРП) до пальників котлів;

• теплофікаційні трубопроводи - для подачі пари до бойлерів, пароперетворювачів і зовнішнім споживачам; водопроводи теплових мереж головного корпусу ТЕС, трубопроводи відведення конденсату від бойлерів, параоперетворювачів і охолодників в деаератори;

• інші трубопроводи, до яких відносяться:трубопроводи золовидалення, технічної води, пожежні, водню, кисню, ацетилену, стислого повітря, господарчі, паропроводи обдувки, продувочні і спускні.

За параметрами середовища трубопроводи поділяють на чотири категорії, які затверджені Правилами будови і безпечної експлуатації трубопроводів пари та гарячої води.

Таблиця 1 - Категорії і групи трубопроводів

Примітка. Якщо значення параметрів середовища знаходяться у різних категоріях, то трубопровід відноситься до категорії, що відповідає максимальному значенню параметра середовища.

Правила будови і безпечної експлуатації трубопроводів пари та гарячої води

не розповсюджуються на:

• трубопроводи, які розташовуються в межах котлів,

• трубопроводи І категорії з зовнішнім діаметром менше 76 мм,

• зливні, продувочні, вихлопні, пароперепускні,

• трубопроводи які виготовлені з неметалевих матеріалів.

За матеріалом трубопроводи розрізняють виготовлені:

• з вуглецевих сталей,

• слабо- і сильно легованих сталей,

• сталей аустенітного класу, тощо.

За способом виготовлення трубопроводи розділяють на :

• безшовні, які виготовлені зі цільної заготовки,

• зварні, які виготовлені з листової сталі.

Внутрішній діаметр труб трубопроводу визначає пропускну спроможність трубопроводу, а також допустиме падіння тиску в ньому при заданих конфігурації та довжині. При зменшенні внутрішнього діаметру труб знижується вартість трубопроводу, витрати на його монтаж та експлуатацію. Але при цьому зростає гідродинамічний опір, що призводить до додаткових втрат енергії при транспортуванні середовища. Також при виборі діаметра труби потрібно пам’ятати, що надмірна швидкість руху середовища призведе до інтенсивного зносу внутрішніх поверхонь трубопроводу, виникнення небажаної вібрації.

Рекомендовані технічно допустимі та економічно раціональні швидкості руху середовища в трубопроводах ТЕС наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Швидкості руху середовища в трубопроводах ТЕС

Примітка. Меншими значеннями швидкість потрібно користуватись для трубопроводів малих діаметрів труби.

Внутрішній діаметр труби розраховується за рівнянням нерозривності потоку середовища :

D = f с ,

де D - масова витрата середовища, кг/с;

 - питомий об’єм середовища, м³/кг. Питомий об’єм визначається в залежної від параметрів середовища у відповідних довідниках;

f - площа внутрішнього перерізу труби, м². f =  d_в² / 4 ;

d_в - розрахунковий внутрішній діаметр трубопроводу, м;

с - швидкість потоку, м/с . При розрахунку внутрішнього діаметра труби швидкістю потоку попередньо задаються за даними таблиці 1.

Розрахунковий внутрішній діаметр труби, м,

d_в = 1,13 ­­­­­ (D /с)

Сортамент труб - перелік труб, які випускає промисловість в залежності від параметрів і характеризується зовнішнім діаметром D_з та товщиною стінки S.

Сортамент трубопроводу вибирається у відповідних довідниках в залежності від розрахункового внутрішнього діаметру, параметрів (тиску і температури) і виду середовища.

Для уніфікації діаметрів труб введено поняття умовного проходу.

Умовний прохід D_у – параметр, що приймається для характеристики приєднувальних частин трубопровідних систем.

Параметр D_у не має одиниці виміру та дорівнює приблизно внутрішньому діаметру d_в, мм, приєднувального трубопроводу, заокругленому до найближчої величини зі стандартного ряду.

Після вибору сортаменту труби необхідно перевірити, що значення швидкості потоку залишилось у допустимих межах : с =D / f

Якщо діаметр, одержаний в розрахунках, не відповідає наявним сортаментам труб, то необхідно транспортувати середовище кількома лініями. Кількість паралельних ліній звичайно дорівнює двом, чотирьом, іноді більшій кількості ниток.

Внутрішній діаметр труби однієї з паралельних ліній трубопроводу розраховується на пропуск відповідно меншої масової витрати середовища D ^*

D ^* = D / п,

де D - загальна масова витрата середовища крізь трубопровід, кг/с;

п - кількість паралельних ліній.

Умовний, робочий і пробний тиск

Для характеристики міцності деталей і арматури трубопроводів вводять поняття умовного, робочого і пробного тиску.

Під умовним тиском p_у розуміють найбільший надлишковий робочий тиск при температурі середовища 20⁰С, при якому забезпечується найдовша робота арматури і з'єднувальних частин.

Під робочим тиском p_роб розуміють найбільший надлишковий тиск, при якому забезпечується найдовша робота арматури і з’єднувальних частин при робочій температурі середовища _.

Під пробним тиском p_пр розуміють найбільший надлишковий тиск, при якому арматура і з’єднувальні частини повинні проходити гідравлічні випробування на міцність і щільність матеріалу водою при температурі не вище 100⁰С.

Арматура і з’єднувальні частини виготовляються на наступні умовні тиски:0,1;0,25;0,4;0,6;1,0;1,6;2,5;4,0;8,0;10,0;16,0;20,0;25,0;32,0;40,0;50,0;64,0;80,0;

100,0МПа.

Умовні тиски призначені для вибору матеріала і конструкції трубопроводу в залежності від тиску і температури середовища і являються основою при стандартизації ї деталей трубопроводів.