Библиографическое описание:

Кокотков И. Н., Юрьев Е. А., Железнов А. К., Попов С. В. Способы реновации судовой пароэжекторной холодильной машины с деформированным корпусом испарителя [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). — СПб.: Заневская площадь, 2014. — С. 72-75.

В докладе рассматриваются вопросы в части технологии реновации пароэжекторной холодильной машины типа Э500 (далее — ПЭХМ). Предложен вариант восстановления потока пара из сопел в диффузор при деформации корпуса испарителя путем изготовления новых клиновых сопловых досок, устанавливаемых на фланцы корпуса испарителя.

Организация реновации судового оборудования, как правило, предполагает следующие этапы:

-          разработка изготовителем оборудования ремонтной документации, её согласование и утверждение;

-          разработка ремонтным предприятием технологической документации;

-          организация ремонтного производства, изготовление стендов, средств технологического оснащения в соответствии с разработанной технической документацией.

В случае появления дефектов, не предусмотренных ремонтной документацией, конструкторское бюро ремонтного предприятия обращается к разработчику (изготовителю) изделия, согласовывая нормы износа, ремонтные размеры. В настоящем докладе показан опыт ОАО «НИПТБ «Онега» в части реновации пароэжекторной холодильной машины.

Пароэжекторная холодильная машина применяется на отечественных судах с ППУ и предназначена для обеспечения работы системы кондиционирования воздуха и других потребителей холодной воды.

Устойчивая и надёжная работа холодильной машины зависит от многих факторов, в числе которых дозированная подача пара из сопел на входные конуса диффузоров эжекторов, а также определённое количество паровоздушной смеси, поступающее на выходе из диффузоров в направлении пароотбойников. При поступлении пара, сопла должны располагаться на одной оси с входными конусами диффузоров эжекторов, а пароотбойники на одной оси с выходными конусами. Горизонтальная плоскость пароотбойника должна находиться параллельно плоскости выходного конуса диффузора (1). Расположение узлов ПЭХМ, участвующих при приёме и передаче пара, а также направление потока пара приведены на рисунке 1а.

Рабочий пар через регулятор давления пара поступает на паровую коробку, далее в сопла главного эжектора, где потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую. Скорость пара возрастает. Струя рабочего пара, увлекает холодный пар и воздух, идущий из испарителя, смешивается с ним и поступает во входной конус диффузора эжектора. Смесь воздуха, рабочего и холодного пара, сжимаемая в диффузоре, сбрасывается из выходного конуса диффузора в главный конденсатор, проходя через вертикально расположенный пароотбойник, состоящий из рядов прутков, которые служат для торможения потока пара, предохраняя трубки охлаждения главного конденсатора. Пароотбойник крепится подвижным соединением втулки пароотбойника с вилкой, которая жестко установлена к втулке днища корпуса испарителя.

а — поток пара в ПЭХМ до деформации корпуса испарителя;

б — поток пара после деформации корпуса испарителя

в — поток пара после выполненной реновации

Рис. 1: 1 — диффузор; 2 — паровая коробка; 3 — сопло; 4 — испаритель; 5 — пароотбойник; 6 — прутки; 7 — втулка пароотбойника; 8 — трубки охлаждения главного конденсатора; 9 — вилка; 10 — втулка

В процессе эксплуатации ПЭХМ возникают нештатные ситуации, которые часто приводят к возникновению избыточного давления в корпусе испарителя холодильной машины, и как следствие, к изменению его геометрии.

При деформации в верхней части корпуса происходит отклонение плоскости сопловой доски от горизонтальной плоскости верхнего конуса диффузора на угол 15º и более, а также отклонение её оси от оси диффузора эжектора, после чего части сопел сопловой доски становятся направлены с отклонением от верхнего конуса диффузора, который предназначен для приёма рабочего пара. Отклонение сопловой доски изображено на рисунке 1б.

При деформации, в нижней части корпуса испарителя происходит отклонение оси пароотбойника от оси диффузора, а также отклонение горизонтальной плоскости пароотбойника от плоскости выходного конуса диффузора. В отдельных случаях отклонение пароотбойника приводит к касанию его о выходной конус диффузора или недостаточному зазору между ними, что создаёт повышенный шум, металлический стук. От неравномерного поступления потока струи пара на внутренние и наружные прутки пароотбойника возникает повышенная эрозия (разрушение) внутренних прутков; наиболее удалённых — до 80 %, наружных — до 10 %. Пароотбойники с отклонением на сторону перестают выполнять свои прямые функции по торможению пара на большой скорости, чтобы, в случае эрозии внутренних прутков, предохранить главный конденсатор. Машина начинает работать нестабильно (2). Изменения положения пароотбойника и направления потока пара в случае деформации корпуса испарителя приведены на рисунке 1б.

Дефект существенно влияет на ряд технических характеристик, которые необходимы для поддержания длительной, надёжной и безопасной работы машины. Неравномерное поступление рабочего пара в эжектор и главный конденсатор, в результате смещения сопловых досок и пароотбойников, приводит к следующим последствиям:

-          падает хладопроизводительность машины;

-          увеличивается по времени длительность поднятия вакуума;

-          повышается температура рабочей воды на потребители;

-          повышается солесодержание конденсата;

-          машина в автоматическом режиме работает нестабильно;

-          увеличивается шумность;

-          увеличивается вибрация;

-          появляются гидравлические удары при пуске машины.

Ремонтной документацией предусмотрена технология восстановления направления потока пара из сопел в диффузор при деформации корпуса испарителя в верхней его части. Ремонт заключается в изготовлении новых клиновых сопловых досок на фланцы корпуса испарителя с учётом его деформации. Клиновые сопловые доски позволяют восстановить соосность сопел по отношению к диффузору, а также соответствие плоскости сопловой доски по отношению к плоскости верхнего конуса диффузора эжектора. В результате замены сопловых досок весь объём рабочего пара ускоряется и поступает в нужном направлении в эжектор, тем самым, выполняя свою естественную функцию. Ремонт подразумевает следующие работы:

-          демонтаж навесного оборудования, арматуры и подводящих трубопроводов к испарителю;

-          проведение пневматических испытаний корпуса испарителя;

-          заварка трещин, выявленных в результате испытаний;

-          проведение повторных пневматических испытаний корпуса;

-          изготовление новых клиновых сопловых досок в верхней части корпуса с учётом его деформации.

Авторами доклада предлагается вариант восстановления:

-          направления потока пара при выходе его из диффузора эжектора в нижней части корпуса испарителя путём выравнивания оси пароотбойника с осью выходного конуса диффузора;

-          соотношения плоскости пароотбойника с горизонтальной плоскостью конуса диффузора путем измения размера вилок крепления пароотбойника для равномерного поступления паровоздушной смеси из диффузора на пароотбойник.

Восстановление потока пара в нижней части корпуса позволит исключить оставшиеся нежелательные факторы, связанные с деформацией; создать условия для продолжительной, надёжной, безопасной работы холодильной машины. На рисунке 1в приведён общий вид восстановления направления потока пара после проведённого ремонта в верхней и нижней частях корпуса испарителя. Установка пароотбойников к днищу корпуса показана на рисунке 2.

Для ремонта пароотбойников, с целью восстановления потока пара в нижней части корпуса испарителя, необходимо провести следующие работы:

-          произвести демонтаж и установку испарителя на главный конденсатор с помощью четырёх вертикальных стоек на высоту от 400 до 500 мм, жёстко закрепить их в отверстия фланцев испарителя и главного конденсатора;

Рис. 2: 1 — испаритель, 2 — конденсатор, 3 — стойка, 4 — вилка, 5 — пароотбойник, 6 — пластина, 7 — выходной конус диффузора, 8 — втулка днища корпуса, 9 — втулка пароотбойника, 10 — приспособление (домкрат).

-          произвести разметку пароотбойников по порядковым номерам с занесением в табличную форму по четыре графы на каждый номер (нос, корма, левый и правый борт);

-          выполнить измерения величины отклонения каждого пароотбойника от параллельной плоскости своего выходного конуса диффузора в четырёх точках с четырёх сторон, зафиксировав результаты измерений в табличной форме, согласно своему порядковому номеру;

-          определить количество пароотбойников, имеющих отклонение в пределах допуска, и количество пароотбойников, имеющих максимальную величину отклонения, их расположение;

-          демонтировать пароотбойники с максимальным отклонением, для чего необходимо:

1)        cрезать вилки пароотбойника, приваренные к втулкам днища корпуса, на расстоянии от 15 до 20 мм от корпуса;

2)        определить необходимую длину новых вилок с учётом величины отклонения и расстояния от днища корпуса до подвижного крепления втулки пароотбойника;

3)        изготовить новые вилки с учётом измерений;

4)        произвести сборку вилок с втулками пароотбойника без обжатия гаек;

5)        установить приспособление (домкрат) для поджатия пароотбойника к выходному конусу диффузора;

-          приспособлением, перемещая пароотбойник вверх, завести вилки во втулки днища корпуса, затем прижать пароотбойники до касания о плоскость конуса по всему контуру, предварительно установив стальную пластину толщиной 3 мм между выходным конусом диффузора и пароотбойником. Выполнить прихватки сваркой вилок к втулкам корпуса. Убрать пластину, проконтролировав щупом зазор между пароотбойником и конусом, величина зазор должен быть от 3 до 4 мм. Приварить вилки к втулкам корпуса испарителя. Обжать гайки подвижного крепления, затем их стопорить.

Заключение

1.         Предложенный способ реновации ПЭХМ позволяет восстанавливать её технические характеристики, и даже улучшить конструкцию трубной полости конденсатора.

2.         Внедрение предложенного способа позволяет исключить металлоёмкие и трудоёмкие работы по восстановлению геометрии формы корпуса испарителя.

Литература:

1.                  Восстановление эффективности судовых энергетических установок / А. М. Подсушный. — Л.: Судостроение, 1975. — 216 с.

2.                  Холодильные машины: учеб. для вузов / И. А. Сакун. — Л.: Машиностроение, 1985. — 510 с.

Основные термины: корпуса испарителя, конуса диффузора, потока пара, выходного конуса диффузора, деформации корпуса испарителя, верхнего конуса диффузора, днища корпуса, холодильной машины, фланцы корпуса испарителя, рабочего пара, части корпуса испарителя, диффузора эжектора, конус диффузора, в нижней части корпуса, восстановления потока пара, потока пара в нижней, днища корпуса испарителя, направления потока пара, пароэжекторной холодильной машины, оси диффузора

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle