Organizm człowieka posiada wiele systemów kontrolujących oraz regulujących jego życie. Najbardziej widoczna jest kontrola pracy serca, układu oddychania, krążenia oraz układu pokarmowego. Za regulację przepływu i ciśnienia krwi odpowiadają reakcje odruchowe z baroreceptorów. Znajdują się w ścianach zatoki szyjnej, podobojczykowej i płucnej oraz w łuku aorty (rys. 1). Dzięki nim możliwe jest stałe kontrolowanie wahań ciśnienia tętniczego oraz regulacja przepływu krwi poprzez rozszerzenie lub zwężenie naczyń krwionośnych.

Specyfika pracy organizmu człowieka jest bardzo zbliżona do tej występującej w elektrowni. Elementami, które spełniają podobne zadania, są baroreceptory i armatura. Umożliwiają zachowanie homeostazy w swoich środowiskach pracy. Są często mało doceniane i pomijane, ale to one mają kluczowy wpływ na prawidłowe funkcjonowanie mechanizmów, w których występują. Na rys. 2 pokazano rozmieszczenie niektórych zaworów występujących w układach elektrowni.

Elektrownia parowa składa się z pięciu głównych układów. Są to:

•    układ obiegu skraplacza,

•    układ zasilania parą,

•    układ odwadniania podgrzewaczy,

•    układ oczyszczania gazów spalinowych,

•    układ usuwania popiołów.

W każdym z tych układów znajduje się wiele rodzajów armatury, bez której nie działałyby – jak organizm, a przede wszystkim nie byłaby zachowana homeostaza.
 
Zawory stosowane w energetyce

Woda z pompy wody zasilającej jest transportowana do walczaka. Następnie trafia do ekranów parownika, które są omywane przez spaliny. Na skutek różnicy gęstości wytworzona mieszanina parowo-wodna płynie z powrotem do walczaka. Z tego miejsca kierowana jest na przegrzewacz pary i po osiągnięciu parametrów pary świeżej przepływa do turbiny. Pomiędzy rurociągiem pary świeżej a skraplaczem umiejscowiona jest stacja rozruchowo-zrzutowa. Składa się z zaworu redukcyjno-schładzającego (rys. 3) i zaworu wtryskowego.

W blokach energetycznych do 130 MW do schładzania pary zwykle wykorzystuje się kondensat. Podczas rozruchu stacja ma za zadanie zwiększyć intensywność cyrkulacji w rozpalanym kotle poprzez rozprężanie pary do ciśnienia panującego w kondensatorze. Przepływająca para mokra nie wymaga schładzania. W sytuacji awaryjnej zawory szybkozamykające odcinają przepływ pary na turbinę. Zrzut obciążenia musi przejąć stacja RS, dostosowując parametry pary do odpowiednich dla kondensatora.

Niezbędne dla prawidłowej pracy stacji redukcyjno-schładzającej jest doprowadzenie czynnika chłodzącego o odpowiednich parametrach. W przypadku wykorzystania wody zasilającej do schładzania pary konieczne jest zastosowanie takiej konstrukcji zaworu wtryskowego, która umożliwi pracę w warunkach kawitacji maksymalnej (rys. 4). Taka konstrukcja musi posiadać wysoki współczynnik odzysku ciśnienia. Spadek ciśnienia podzielony jest na trzy stopnie z odzyskiem ciśnienia pomiędzy nimi.

Do schładzania pary wykorzystuje się również kondensat. Charakteryzuje się zdecydowanie niższym ciśnieniem w porównaniu do wody zasilającej. Spadek ciśnienia na samym zaworze (rys. 5) jest stosunkowo mały, dlatego może odbywać się on tylko jednostopniowo, na zespole gniazdo – grzyb. Przedstawione przykładowe zawory stanowią znikomy obszar zastosowań zaworów regulacyjnych. Takiej wysokiej jakości i klasy zawory są niezbędne dla właściwej pracy układów elektrowni.

Zawór DN25 poddany badaniom trwałościowym

Do badań przyjęto zawór regulacyjny o średnicy nominalnej DN25 – na rys. 6 przedstawiono model bryłowy badanego zaworu. Korpus zaworu regulacyjnego (1) (rys. 6) wykonany jest z wysokiej jakości stali przeznaczonej do pracy w temperaturze do 450°C.

Korpus zamknięty jest od góry pokrywą (2) połączoną z korpusem śrubami dwustronnymi oraz uszczelniony uszczelką spiralną, metalowo-grafitową. Trzpień (3) uszczelniony jest w komorze pokrywy za pomocą pierścieni uszczelniających dociśniętych dławikiem (4) za pomocą śrub. Spadek ciśnienia odbywa się jednostopniowo na zespole gniazdo – grzyb, dlatego te elementy są najbardziej narażone na szkodliwe zjawiska występujące podczas przepływu. Wykonane są ze stali nierdzewnej, kwasoodpornej, austenityczno-chromowo-niklowej, stabilizowanej dodatkiem tytanu. Powierzchnia grzyba jest dodatkowo utwardzana, natomiast gniazdo stellitowane. Konstrukcja grzyba pozwala uzyskać charakterystykę stałoprocentową.

Na rys. 7 przedstawiono elementy zespołu korpusu. Biorąc pod uwagę, że podczas badań na stanowisku pomiarowym występowała kawitacja częściowa, dobrano konstrukcję eliminującą szkodliwe działanie tego zjawiska – zastosowano klatkę (1).

Montaż zespołu trzpienia (rys. 8) odbywa się poprzez wprowadzenie trzpienia do pokrywy. Współosiowość uzyskuje się za pomocą tulei 1 pełniących rolę prowadnic. Urządzeniem do regulacji stopnia otwarcia zaworu regulacyjnego i prowadzenia cykli otwarcia i zamknięcia przelotu dedykowany jest siłownik elektryczny typu 3XI. Jest to inteligentny siłownik pracujący w układach automatyki przemysłowej. Główną funkcją tego urządzenia jest automatyczne strojenie do położeń krańcowych, bezstykowe załączanie, rewersowanie, wyłączanie oraz elektryczne odzyskowe hamowanie silnika. Napięcie zasilania wynosi 3x400 VAC. Sterowanie odbywa się za pomocą sygnału analogowego 4-20 mA.

Dzięki wbudowanemu wyświetlaczowi można dokonać podglądu wszystkich nastawionych parametrów, zobaczyć wykres obciążenia siłownika oraz sprawdzić historię zdarzeń. Napęd elektryczny został połączony z badanym zaworem za pomocą łącznika, natomiast całość stanowi zwartą konstrukcję. Na rys. 9 przedstawiono napęd elektryczny z zaworem regulacyjnym.
 

Cały artykuł został opublikowany w nr 2/2018 magazynu Pompy, Pompownie.