en pl
ENG Pomiar i regulacja sił w zawieszeniach kotłów energetycznych
Kotły energetyczne są z reguły konstrukcją typu wiszącego, zamocowaną na cięgnach w sposób sztywny lub podatny na elementach sprężystych. Układ: cięgno – nakrętka główna – zespół sprężynowy tworzą zawieszenie. Aby uniknąć nadmiernej koncentracji naprężeń w ścianach ekranowych i w innych elementach kotła oraz zapewnić ich właściwe położenie, obciążenia w zawieszeniach muszą być dostosowane do projektowego rozkładu sił.

Pomiar sił (kN) – obciążeń w zawieszeniach wykonywany jest przy użyciu luzowników hydraulicznych zapewniających osiowe odciążanie głównych nakrętek mocujących cięgna (rys.1.). Siła działająca w każdym zawieszeniu obliczona jest na podstawie zmierzonego ciśnienia hydraulicznego i powierzchni roboczej tłoka zastosowanego siłownika w uchwycie odciążającym (luzowniku). W szczególnych sytuacjach do układu pomiarowego mocowany jest elektroniczny czujnik siły zapewniający dokładność poniżej 1 %. Dokładność manometru używanego do pomiaru ciśnienia hydraulicznego wynosi ± 5 barów. Układ pomiarowy niweluje moment użyty do zluzowania nakrętki mocującej cięgno zawieszenia. Niedozwolony jest pomiar siły przy użyciu narzędzi wywołujących skręcanie cięgna.

Dokładność pomiaru sił w stosowanym układzie hydraulicznym okresowo sprawdzana jest na maszynie wytrzymałościowej w warunkach laboratoryjnych (rys.2.). Wartość siły działającej w cięgnie określana jest na podstawie doświadczalnie wyznaczonej charakterystyki opisującej zależności pomiędzy ciśnieniem odczytanym na manometrze i siłą działającą w uchwycie pomiarowym maszyny. Układ do pomiaru sił i regulacji zawieszeń (rys.1.) składa się z uchwytu mocującego dostosowanego do średnicy gwintu cięgna oraz z zespołu siłowników (siłownika) hydraulicznych odpowiednio dobranych do przewidywanego obciążenia w cięgnie wraz z pompą hydrauliczną i manometrem.

Ciśnienie, przy którym następuje luzowanie nakrętki wytwarza w uchwycie siłę, która równoważy siłę w cięgnie. Wielkość ta jest zbliżona do wartości rzeczywistej siły w cięgnie. Rzeczywistą wartość siły działającą w cięgnie można obliczyć po wyznaczeniu odpowiedniej korekty obciążenia, zależnej od wielu czynników m.in. sztywności podparcia uchwytu pomiarowego, konstrukcji rusztu, rodzaju obciążenia itp. (metoda DM3 v1).

Do przeprowadzenia regulacji zawieszeń niezbędną informacją jest wartość obciążenia (napięcia) cięgna każdego zawieszenia.

Projektowe siły w cięgnach zawieszeń są zwykle podawane w dokumentacji na rysunkach technicznych konstrukcji nośnej kotła (rusztu) oraz poszczególnych elementów ciśnieniowych kotła.

Najczęściej podawana jest informacja nt. obciążenia cięgien wskutek działania ciężaru metalowej konstrukcji kotła, wody w ścianach ekranowych oraz komorach i wężownicach oraz oszacowanego ciężaru popiołu, żużla i innych zanieczyszczeń.

Rys.1. Przykładowy uchwyt do regulacji zawieszeń, stosowany przez BTHU Thermex s.c.
Rys.2. Przykład stanowiska laboratoryjnego do określania dokładności pomiaru sił układu hydraulicznego stosowanego przy pomiarach i regulacjach zawieszeń kotła.
Regulacja zawieszeń
Regulację sił w cięgnach przeprowadzamy w taki sposób, aby siły po regulacji w zawieszeniach badanego układu mechanicznego przyjęły wartości proporcjonalne do sił projektowych określonych w aktualnej dokumentacji technicznej kotła. Należy zatem stworzyć bazę danych wpisanych do karty pomiarowej w której podane są wartości sił projektowych oraz sił zmierzonych. Wartości te są wpisane zgodnie z przyjętą numeracją zawieszeń naniesioną na obiekcie.

Numeracja zawieszeń obejmuje wszystkie badane niezależne układy mechaniczne. Selekcja i podział zawieszeń na układy niezależne dokonywany jest w oparciu o dokumentację kotła oraz doświadczenie inżynierskie uwzględniające podatność zawieszeń poszczególnych elementów kotła oraz ich wzajemną interakcję.

Regulacja sił w zawieszeniach przebiega zgodnie z wynikami obliczeń uzyskanymi przy numerycznej symulacji regulacji realizowanej za pomocą autorskiego programu obliczeniowego. Utworzona tabela regulacji zawiera wartości zmian sił jakie należy dokonać w określonych zawieszeniach w celu uzyskania pożądanego rozkładu sił (proporcjonalnego do sił projektowych). Podczas symulacji komputerowej wyznaczany jest współczynnik korygujący obciążenia k, umożliwiający proporcjonalne rozłożenie zmierzonego ciężaru układu na poszczególne zawieszenia zgodnie z założeniami projektu kotła. gdzie:

  • ∑Pn,Pomiar – suma sił zmierzona w zawieszeniach przed regulacją (rzeczywisty ciężar układu),
  • ∑Pn,Projekt – suma sił projektowych zgodnie z dokumentacją po uwzględnieniu wszelkich zmian konstrukcyjnych (ciężar projektowy).
  • n – liczba zawieszeń w badanym układzie mechanicznym.

Mnożąc wartości sił projektowych przez współczynnik korygujący k oblicza się wartość siły zredukowanej do której należy dążyć podczas regulacji zawieszeń. Obliczony zostaje również dopuszczalny zakres tolerancji siły po regulacji zawieszenia, przyjęty w granicach ±10% siły zredukowanej.

Pomiary sprawdzające
Weryfikacja obciążenia zawieszeń polega na powtórnym pomiarze sił we wszystkich cięgnach badanego układu mechanicznego. Ma to na celu sprawdzenie czy rozkład sił po regulacji nie odbiega od obliczonych wartości zredukowanych. Dopuszcza się maksymalne odchylenie siły po regulacji w stosunku do siły zredukowanej o wartość ± 10%.

Zabezpieczenie zawieszeń po regulacji
Obecnie stosowane zabezpieczenia głównych nakrętek zawieszeń w konstrukcjach kotłowych to przeciwnakrętki lub podkładki rombowe. Przeciwnakrętki zakładane są na cięgna zawieszeń i po zakończonej regulacji dokręcone (z kontrowane) do nakrętki głównej momentem ok. 40 Nm. Podkładka rombowa powinna być przyspawana jednym końcem do płyty oporowej lub obudowy sprężynowej zawieszenia a drugi koniec powinien być zagięty na nakrętce. W przypadku zawieszeń – zespołów sprężynowych należy również sprawdzić położenie nakrętek na szpilkach blokujących obudowy sprężynowe. Przed i po regulacji płyty oporowe zespołu sprężynowego powinny być odblokowane tzn. nakrętki blokujące szpilek powinny być oddalone od powierzchni płyty o wartość ok 10 – 20 mm, aby zapewnić swobodne uginanie / rozprężanie sprężyn podczas rozruchu, pracy i odstawienia kotła.
Dokumentacja po regulacji zawieszeń
Do przeprowadzenia regulacji zawieszeń niezbędna jest aktualna dokumentacja zawieszeń kotła. Na jej podstawie stworzone są rysunki – schematy rozkładu zawieszeń niezależnych układów mechanicznych wraz z ich numeracją oraz tabele sił projektowych zawieszeń.

Po regulacji zawieszeń układu mechanicznego (np. ekranów komory paleniskowej, ekranów II-go ciągu, komory przegrzewacza, itp.) utworzony jest RAPORT – SPRAWOZDANIE zawierające tabele:

  • sił projektowych,
  • sił zmierzonych przed regulacją,
  • sił zredukowanych,
  • sił zmierzonych po regulacji,
  • odchyłek (%) sił zmierzonych od sił zredukowanych.

Dane liczbowe (wyniki regulacji) zawarte w ww. tabelach pokazane są w postaci przejrzystych wykresów ukazujących „obraz” obciążeń przed i po regulacji zawieszeń.

Sprawozdanie zawiera szczegóły procesu pomiaru i regulacji sił w zawieszeniach oraz wnioski i zalecenia dotyczące dalszej eksploatacji obiektów.