Aktualności


Armatura przemysłowa na parametry nadkrytyczne

Parametrami nadkrytycznymi nazywamy stan w którym temperatura i ciśnienie są wyższe od ciśnienia i temperatury punktu krytycznego danego medium. Powyżej tego punktu zanika różnica pomiędzy stanem ciekłym i gazowym, co w konsekwencji uniemożliwia skroplenie takiej substancji poprzez zwiększenie jej ciśnienia.

Temperatura krytyczna dla wody wynosi 374°C a ciśnienie krytyczne 22,1MPa. Parametry nadkrytyczne stosowane są w celu zwiększenia sprawności bloków energetycznych. Sprawność bloków pracujących przy parametrach podkrytycznych wynosi 36–38%, podczas gdy przy parametrach nadkrytycznych sięga 45%. Zakłada się, że poprzez wzrost ciśnienia o 1 bar można osiągnąć przyrost sprawności 0,005%, a przyrost temperatury o 1°C daje przyrost sprawności 0,011%.

Postęp technologiczny w przechodzeniu na coraz to wyższe parametry nadkrytyczne zależny jest od tempa doskonalenia materiałów hutniczych. Przez wiele lat rurociągi produkowane były ze stali X20CrMoV12-1. Po pojawieniu się w USA stali P91 w Europie wprowadzono stal X10CrMoVNb9-1 i jej ulepszony odpowiednik E911 (X11CrMoWVNb9-1-1), natomiast w Japonii pojawiły się nowe stale P92 (X10CrWMoVNb9-2) i P122. Generalnie są to stale o strukturze martenzytycznej, o zawartości 9-12% chromu.

Poniżej podano parametry pary przed turbiną dla wybranych elektrowni:

Isogo (Japonia) 251 bar / 600°C
Yuhunan (Chiny) 262 bar / 600°C
Westfalen (Niemcy) 275 bar / 600°C
Avedøre (Dania) 300 bar / 580°C
Łagisza (Polska) 275 bar / 560°C

Przy obecnie stosowanych materiałach osiągalne parametry bloków energetycznych to 300 bar i 600°C. Celem przyjętym przez Komisję Europejską jest osiągnięcie 375 bar i 720°C.

Pod względem stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych armatura na parametry nadkrytyczne zasadniczo nie różni się od armatury na parametry podkrytyczne. Główne różnice sprowadzają się do zastosowania nowych materiałów na elementy ciśnieniowe oraz na uwzględnieniu wpływu wysokich parametrów na istotne pod względem eksploatacyjnym węzły armatury, którymi są uszczelnienie dławnicy, uszczelnienie pokrywy samouszczelniającej oraz powierzchnie uszczelniające siedlisk.

Uzyskanie wysokiej efektywności uszczelnienia dławnicowego wymaga zastosowania odpowiedniego do parametrów szczeliwa jak również zagwarantowania odpowiedniego luzu pomiędzy wkładką dławnicy i trzpieniem, a także powierzchniowego utwardzenia trzpienia na drodze specjalnej obróbki.

Zamknięcie samouszczelniające jest praktycznie jedynym sposobem uszczelnienia kadłuba armatury na parametry nadkrytyczne o średnicy większej niż DN 50. Uszczelnienie to jest spoczynkowe, wystawione jednak na wyższe temperatury niż szczeliwo dławnicowe. Ponadto, z uwagi na konieczność umożliwienia montażu i demontażu armatury musi być pomiędzy pokrywą samouszczelniającą a komorą kadłuba zagwarantowany pewien luz. Z tego powodu, aby wykluczyć możliwość wciskania się szczeliwa w tą szczelinę, zastosowano specjalną trapezoidalną uszczelkę grafitową z okuwką metalową.

Odcięcie przepływu gwarantują odpowiednio wykonane powierzchnie uszczelniające klina i kadłuba w zasuwach oraz grzyba i kadłuba w zaworach. W celu zróżnicowania twardości, siedliska klina i grzyba napawane są stellitem 6 (39-42 HRC) a siedliska kadłuba stellitem 12 (około 47 HRC). Wymagana twardość i jednorodność napoiny zapewniona jest poprzez zastosowanie odpowiedniej technologii napawania. W przypadku napawania stellitem materiału P91, z uwagi na jego skłonność do pękania, stosuje się napoiny podkładowe o grubości 2-3 mm, ścisłą kontrolę parametrów napawania, jednorodny nagrzew i odpowiednią obróbkę cieplną po napawaniu.

Problemem który napotyka producent armatury na parametry nadkrytyczne jest wykonanie próby hydraulicznej wytrzymałości obudowy Przeprowadzenie tej próby jest obowiązkowe dla każdego egzemplarza wyprodukowanego wyrobu. Wartość ciśnienia próbnego jest określona w normach zharmonizowanych z Dyrektywą Ciśnieniową 97/23/WE, a mianowicie:

  • PN-EN 12266-1 Armatura przemysłowa-Badania armatury-Część 1: Próby ciśnieniowe, procedury badawcze i kryteria odbioru-Wymagania obowiązkowe
  • PN-EN 13480-3 Rurociągi przemysłowe metalowe-Część 3: Projektowanie i obliczenia.

CHEMAR ARMATURA wprowadzając do oferty handlowej armaturę na parametry nadkrytyczne, uruchomił produkcję zasuw SKS2 (rys. 1) o średnicach DN 50 do DN 250 i przygotowuje się do uruchomienia produkcji zaworów o średnicach DN 15 do DN 125 (rys. 2).

Armatura ta wykonana z materiału X10CrMoVNb9-1 wymaga badań odbiorowych ciśnieniem próbnym wynoszącym 1580 bar, dotychczas nie spotykanym.

Rys. 1.1 Rys. 1.2
Rys. 2.1 Rys. 2.2

Odrębnym zagadnieniem dotyczącym zasuw z pokrywa samouszczelniającą jest odciążenie gardzieli. Chodzi o wprowadzenie takich rozwiązań, które uniemożliwią wzrost ciśnienia wewnątrz zasuwy ponad wartość dopuszczoną w szczególnych warunkach ruchowych, np. podczas jej grzania w stanie zamkniętym, gdy przestrzeń usytuowana nad klinem wypełniona jest wodą.

W tym celu CHEMAR ARMATURA uruchomiła produkcję bezpieczników ciśnieniowych z płytką bezpieczeństwa (rys. 3).


Rys. 3

Bezpiecznik taki przyspawany jest do króćca odciążającego gardziel w który wyposażona jest zasuwa i posiada on zamontowaną płytkę bezpieczeństwa dobraną na 1,5 ciśnienia pracy.

Reasumując należy stwierdzić, że producent armatury na parametry nadkrytyczne powinien posiadać duże doświadczenie w produkcji armatury wysokociśnieniowej, mieć opanowane technologie spawania i napawania stali typu P91 oraz dysponować odpowiednim oprzyrządowaniem do przeprowadzenia wysokociśnieniowych prób hydraulicznych.



Bezpiecznik ciśnieniowy ZBC-1 z płytką bezpieczeństwa

CHEMAR ARMATURA Sp. z o. o. wprowadził do swojej oferty produkcyjnej bezpiecznik cisnieniowy z płytką bezpieczeństwa.

Cechą charakteryzującą konstrukcję wszystkich typów zasuw jest występowanie dwóch szeregowo usytuowanych siedlisk. Jeżeli dodatkowo organ zamykający tej armatury ma kształt klina, natomiast górne zamknięcie korpusu zostanie zrealizowane przy pomocy pokrywy samouszczelniającej, to wówczas gardziel zasuwy staje się szczelnie zamkniętym naczyniem ciśnieniowym. Jeżeli w naczyniu tym z jakichkolwiek powodów zostanie pozostawiony czynnik ciekły i jeżeli nastąpi grzanie zasuwy, to w jej gardzieli może dojść do nadmiernego wzrostu ciśnienia. Wynikiem tego może być przekroczenie naprężeń dopuszczalnych w ściankach kadłuba i niekontrolowana utrata szczelności naczynia ciśnieniowego. Aby w warunkach ruchowych wykluczyć wystąpienie tego zjawiska, CHEMAR ARMATURA Sp. z o.o. zasuwy wysokociśnieniowe w wykonaniu standard dostarcza do klienta z króćcem odciążającym gardziel.

Natomiast w swoich dokumentacjach tj.
- dokumentacji ofertowej skierowanej do projektantów instalacji rurociągowych
- dokumentacji techniczno-ruchowej skierowanej do użytkowników urządzenia
omawia różne sposoby rozwiązania układu odciążającego gardziel. W oparciu o te wytyczne projektant instalacji rurociągowej w której zainstalowane są zasuwy projektuje w uzgodnieniu z inwestorem najbardziej optymalny pod względem techniczno-ekonomicznym układ odciążający.
Jednym z możliwych do zastosowania układów odciążających gardziel zasuw jest skorzystanie z bezpiecznika ciśnieniowego z płytką bezpieczeństwa typ ZBC-1.
Bezpiecznik ciśnieniowy z płytką bezpieczeństwa przeznaczony jest do zabezpieczania gardzieli zasuw klinowych przed nadmiernym niekontrolowanym wzrostem ciśnienia.
Bezpiecznik ciśnieniowy stanowi połączenie, za pośrednictwem złącza gwintowanego, dwóch zasadniczych podzespołów (Rys.1):
- głowicy bezpieczeństwa stanowiącą część dolną bezpiecznika
- podzespołu dławiącego stanowiącego część górną bezpiecznika
Możliwy do zastosowania układ odciążający z bezpiecznikiem ciśnieniowym przedstawiono na Rys. 2.

Zasada działania tego układu jest następująca:

  1. Głowica bezpieczeństwa posiada płytkę bezpieczeństwa dobraną na ciśnienie niszczące wynoszące: 1,5 x PS, gdzie PS jest najwyższym dopuszczalnym ciśnieniem czynnika roboczego w warunkach ruchowych instalacji
  2. Podzespół dławiący posiada sprężynę nastawioną na ciśnienie początku otwarcia Ppo równe około 1,3 x PS. Nastawa ta jest dokonana fabrycznie za pomocą wkrętki poz. 3 i zaplombowana. Usunięcie plomby oznacza utratę warunków gwarancji. Ponowne ustawienie podzespołu dławiącego może być dokonane tylko na specjalnym stanowisku badawczym, najlepiej w CHEMAR ARMATURA Sp. z o.o.
  3. Z chwilą wzrostu ciśnienia w gardzieli zasuwy do wartości około 1,5 x PS następuje rozerwanie płytki bezpieczeństwa, podniesienie grzybka podzespołu dławiącego i wypływ nadmiaru czynnika do atmosfery.
  4. Ponieważ objętość gardzieli zasuwy jest stosunkowo niewielka oraz czynnikiem roboczym jest woda, następuje szybki spadek ciśnienia w gardzieli. Gdy ciśnienie to spadnie poniżej 1,3 x PS następuje zamknięcie (niekoniecznie szczelne) podzespołu dławiącego
  5. Szczelne zamknięcie podzespołu dławiącego nie jest wymagane ponieważ obłok pary wydobywający się z tego podzespołu przez otwory odpływowe skierowane w dół jest informacją dla użytkownika o wystąpieniu w instalacji stanu awaryjnego, tzn. płytka bezpieczeństwa jest uszkodzona i przy najbliższym postoju bloku powinna być wymieniona na nową. Zapasowe płytki bezpieczeństwa dostarczane są wraz z dostawą bezpiecznika ciśnieniowego.

Szczegłówe informacje – patrz:
Karta katalogowa Nr 65 bezpiecznika
Dokumentacja ofertowa i techniczno-ruchowa bezpiecznika

 


 

Nowy zawór regulacyjny dwustopniowy typ ZRDZ DN 150

Armatura regulacyjna stosowana jest w energetycznych instalacjach rurociągowych wówczas, gdy zachodzi konieczność regulacji ciśnienia lub ilości przepływającego medium.

Te dwie wielkości zwane parametrami przepływu są ściśle ze sobą powiązane Przy określonym stopniu otwarcia zaworu, a więc przy zadanym przekroju kanału przepływowego w miejscu największego przewężenia, spadek ciśnienia ΔP rośnie gdy wzrasta również natężenie przepływu. Wzrost wydajności to większa prędkość przepływającego czynnika i w efekcie jego zwiększone erozyjne oddziaływanie na elementy regulacyjne zaworu.

Jeżeli przepływającym medium jest czynnik ciekły, pojawia się dodatkowe, groźne w skutkach zjawisko kawitacji.

Istnieje jeszcze jedno, obok erozji i kawitacji, zjawisko występujące w zaworach regulacyjnych i wywołane dużym spadkiem ciśnienia. Zjawiskiem tym jest hałas, który w miejscu zainstalowania zaworu nie powinien przekraczać poziomu 85 dB. Pamiętać również należy, że aktualny rozwój energetyki zmierza w kierunku stosowania coraz to wyższych parametrów ciśnienia i temperatury pary wodnej. Tylko tą drogą możliwy jest wzrost sprawności bloku energetycznego i tym samym ograniczenie emisji do atmosfery gazów cieplarnianych.

Wszystkie te czynniki wymuszają permanentny rozwój armatury przemysłowej, a zwłaszcza armatury regulacyjnej.

CHEMAR ARMATURA Sp. z o.o. chcąc sprostać tym wezwaniom wzbogacił swoją ofertę handlową o nowy, dwustopniowy zawór regulacyjny. Przeznaczony on jest do zasilania kotłów bloków energetycznych w wodę w tych przypadkach, gdy spadek ciśnienia na zaworze mieści się w przedziale 30 bar ≤ ΔP ≤ 6o bar.

Zawór, którego przekrój poprzeczny przedstawiony jest na rysunku, został zaprojektowany z uwzględnieniem zjawisk omówionych powyżej. Osiągnięto to dzięki zastosowaniu dwóch regulowanych stopni redukcji ciśnienia. Pierwszy stopień redukcji realizowany jest poprzez stopniowe odsłanianie przez powierzchnię cylindryczną trzpienia otworów w tulei głównej usytuowanej pomiędzy pokrywą samouszczelniającą i siedliskiem, natomiast drugi stopień stanowi perforowany grzyb typu szklankowego. Kadłub zaworu wykonany z odkuwki swobodnie kutej o przesuniętych króćcach wlotu i wylotu, przewidziany jest do zabudowy w instalacji rurociągowej za pośrednictwem doczołowych przyłączy spawanych.

Podstawowe dane techniczne zaworu to:
- maksymalne ciśnienie robocze – 22 MPa
- maksymalna temperatura robocza – 250°C
- współczynnik przepływu Kv = 55 m3/h
- materiał kadłuba P245GH
- materiał trzpienia x35CrMo17
- materiał siedliska x17CrNi16-2.

Zawór przewidziany jest do współpracy z napędem elektromechanicznym. Typ napędu – NWA, AUMA, ROTORK lub inny, według uznania klienta należy uzgodnić przy zamówieniu Nie wyklucza się również zastosowania napędu zdalnego zabudowanego na kolumience.

 

 


Modernizacja napędów NWA

CHEMAR ARMATURA Spółka z o.o jest producentem napędów elektromechanicznych NWA-1. Jednocześnie wiedząc iż w elektrowniach zawodowych oraz w elektrociepłowniach a także innych gałęziach przemysłu pracują nasze napędy NWA-76 oraz NWA-78 proponujemy naszym klientom wykonanie modernizacji w/w napędów na NWA-1.

Zakres modernizacji obejmuje wymianę zużytych elementów napędu takich jak: koła zębate, łożyska, uszczelnienia, elementy złączne, instalację elektryczną, silniki. Jednocześnie wymieniamy mechanizmy wyłączników krańcowych, momentowych w przypadku napędów typu R montujemy przetworniki dwuprzewodowe PPI-01 lub Transolver firmy INTEC Wrocław. W napędach NWA-1 olej został zastąpiony smarem półpłynnym gwarantując tym samym brak wycieków, dodatkowo wyposażone są w przyłącze typu Phoenix dwuwtykowe oraz obudowę gwarantującą szczelność.

Po wykonanej modernizacji napędy będą spełniały wymagania DTR naszych nowych napędów NWA-1.

Gwarancja na napędy po modernizacji wynosi 12 miesięcy.

Prace modernizacyjne wykonujemy z powodzeniem od kilku lat dla: El. Połaniec, PAK Konin, Elpoautomatyka Sp. z o.o i innych.