تجهيزات وملحقات الغلاية

نظرة عامة على التجهيزات والملحقات والتحكمات الضرورية للغلاية من لوحات الأسماء وصمامات الأمان إلى أنابيب المراقبة وتحكمات المستوى.

لوحة اسم الغلاية

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر كانت انفجارات غلايات البخار أمرًا شائعًا. نتيجة لذلك، تأسست شركة في مانشستر بهدف تقليل عدد الانفجارات من خلال خضوع غلايات البخار لفحص مستقل. كانت هذه الشركة في الواقع بداية اتحاد السلامة الحالي (SAFed)، الجهة التي يُطلب موافقتها لتحكمات وتجهيزات الغلايات في المملكة المتحدة.

بعد فترة قصيرة نسبيًا، انفجرت ثماني غلايات فقط من أصل 11,000 غلاية مُفحوصة. هذا مقارنة بـ 260 انفجار غلاية بخار في غلايات لم تُفحَّص من قبل البرنامج. هذا النجاح أدى إلى قانون انفجارات الغلايات (1882) الذي يتضمن متطلبًا للوحة اسم الغلاية. يُوضَّح مثال على لوحة اسم الغلاية في الشكل 3.7.1.

الرقم التسلسلي ورقم الطراز يُحددان الغلاية بشكل فريد ويُستخدمان عند طلب قطع الغيار من المُصنِّع وفي دفتر سجل الغلاية الرئيسي.

قد يُعبَّر عن رقم الإنتاج المُقتبس للغلاية بعدة طرق، كما نوقش في الوحدات السابقة ضمن هذه الوحدة.

صمامات الأمان من تجهيزات الغلاية المهمة هو صمام الأمان. وظيفته هي حماية غلاف الغلاية من الضغط الزائد والانفجار اللاحق. في المملكة المتحدة:

في أوروبا، تُحكَّم الأمور المتعلقة بملاءمة صمامات الأمان لغلايات البخار بالمعيار الأوروبي EN 12953. في الولايات المتحدة وبعض أجزاء أخرى من العالم، تُغطى هذه الأمور بمعايير ASME. تُركَّب العديد من الأنواع المختلفة من صمامات الأمان على محطة غلاية البخار، لكن بشكل عام يجب أن تستوفي جميعها المعايير التالية:

• يجب أن تكون السعة التصريفية الإجمالية لصمام (صمامات) الأمان مساوية على الأقل لسعة الغلاية ‘من وعند 100 درجة مئوية’. إذا استُخدمتبخر ‘من وعند’ لتحجيم صمام الأمان، فستكون سعة صمام الأمان دائمًا أعلى من سعة الغلاية التبخرية الفعلية القصوى.
• يجب أن تتحقق السعة التصريفية المُصنَّفة الكاملة لصمام (صمامات) الأمان عند 110% من ضغط تصميم الغلاية.
• الحد الأدنى لقطر مدخل صمام الأمان المُتصل بالغلاية يجب أن يكون 20 مم.
• أقصى ضغط ضبط لصمام الأمان يجب أن يكون ضغط التصميم (أو أقصى ضغط عمل مسموح به) للغلاية.
• يجب أن يكون هناك هامش كافٍ بين ضغط التشغيل العادي للغلاية وضغط ضبط صمام الأمان.

لوائح صمامات الأمان (المملكة المتحدة)

يجب تركيب صمام أمان واحد على الأقل مُحجَّم للإنتاج المُصنَّف للغلاية - ارجع إلى EN 12953 للتفاصيل. يجب أن تكون أنابيب التصريف من صمام الأمان غير مسددة ومُصرَّفة عند القاعدة لمنع تراكم المكثفات. من الممارسة الجيدة التأكد من أن أنابيب التصريف تكون قصيرة قدر الإمكان مع الحد الأدنى من الانحناءات، بحيث لا يُتجاوز الضغط الخلفي المسموح به الذي يُشير إليه مُصنِّع الصمام. سيكون من الطبيعي تمامًا أن يكون القطر الداخلي لأنابيب التصريف أكبر من القطر الداخلي لمخرج صمام الأمان، لكن في أي حالة يجب ألا يكون أقل.

صمامات إيقاف الغلاية

يجب تركيب صمام إيقاف (يُعرف أيضًا بصمام التاج) على غلاية البخار لعزل غلاية البخار وضغطها عن العملية أو المعدات. بشكل عام هو صمام كروي زاوي من النوع المُلولب للأسفل. يُوضَّح صمام إيقاف نموذجي من هذا النوع في الشكل 3.7.3. في الماضي، غالبًا ما صُنعت هذه الصمامات من الحديد الزهر، مع استخدام الفولاذ والبرونز للتطبيقات ذات الضغط الأعلى. في المملكة المتحدة، ينص BS 2790 (الذي سيُستبدل في النهاية بـ EN 12953) على أن صمامات الحديد الزهر لم تعد مسموحًا بها لهذا التطبيق على غلايات البخار. يجب عدم الخلط بين الحديد الزهر الكروي والحديد الزهر العادي حيث لديه خصائص ميكانيكية تقترب من الفولاذ. لهذا السبب يستخدم العديد من صانعي الغلايات صمامات الحديد الزهر الكروي كمعيار. صمام الإيقاف لا يُصمَّم كصمام خنق، ويجب أن يكون مفتوحًا أو مغلقًا بالكامل. يجب فتحه دائمًا ببطء لمنع أي ارتفاع مفاجئ في الضغط المنزلي والمطرقة المائية المرتبطة به، وللتقييد في انخفاض ضغط الغلاية وأي إغراق محتمل مرتبط. للامتثال للوائح المملكة المتحدة، يجب أن يكون الصمام من النوع ‘العجلة الدوارة الصاعدة’. يسمح هذا لمشغّل الغلاية بسهولة رؤية موضع الصمام، حتى من مستوى الأرض. الصمام المُوضَّح مُزوَّب بمُشير يجعل هذا أسهل للمشغل. في تطبيقات غلايات متعددة يجب تركيب صمام عزل إضافي متسلسل مع صمام التاج. يجب أن يكون على الأقل واحد من هذه الصمامات قابلاً للقفل في الموضع المغلق. الصمام الإضافي هو عادة صمام كروي من النوع المُلولب للأسفل مع عدم الإرجاع يمنع غلاية واحدة من ضغط أخرى. بديلًا، من الممكن استخدام صمام مُلولب، مع صمام قرص عدم إرجاع مُثبَّت بين فلانجات صمام التاج والصمام نفسه.

صمامات تراجع المغذية

يُركَّب صمام تراجع المغذية (كما هو موضح في الأشكال 3.7.4 و3.7.5) في خط مغذية الغلاية بين المضخة المغذية والغلاية. يُركَّب صمام إيقاف المغذية على غلاف الغلاية. يتضمن صمام التراجع نابضًا يُعادل رأس الماء في خزان المغذية المرتفع عندما لا يكون هناك ضغط في الغلاية. هذا يمنع فيضان الغلاية بالرأس الثابت من خزان مغذية الغلاية. في ظروف التشغيل العادية يعمل صمام التراجع بالطريقة التقليدية لمنع التدفق العكسي من الغلاية الدخول إلى خط المغذية عندما لا تعمل المضخة المغذية. عندما تعمل المضخة المغذية، يتجاوز ضغطها النابض لتغذية الغلاية بالطريقة المعتادة. نظرًا لحاجة ختم جيد، والحر involved منخفضة نسبيًا (عادة أقل من 100 درجة مئوية)، فإن صمام التراجع بمقعد EPDM (إيثيلين بروبيلين) طري هو عادة الخيار الأفضل.

التحكم في جودة ماء الغلاية

الحفاظ على جودة الماء ضروري لتشغيل غلاية البخار بشكل آمن وفعال. قياس والتحكم في المعايير المختلفة هو موضوع معقد، يُغطى أيضًا بعدد من اللوائح. لذلك يُغطى بالتفصيل لاحقًا في هذه الوحدة. الهدف من الأقسام التالية هو ببساطة تحديد التجهيزات التي يمكن رؤيتها على الغلاية.

التحكم بالمواد المذابة الكلية (TDS)

يتحكم هذا في كمية المواد المذابة الكلية (TDS) في ماء الغلاية، ويُشار إليه أحيانًا باسم ‘التفريغ المستمر’. وصلة الغلاية عادة DN15 أو DN20. قد يكون النظام يدويًا أو تلقائيًا. بغض النظر عن النظام المستخدم، يُقارَن TDS في عينة من ماء الغلاية بنقطة ضبط؛ إذا كان مستوى TDS مرتفعًا جدًا، يُطلَق كمية من ماء الغلاية ليُستبدل بمغذية ذات مستوى TDS أقل بكثير. هذا يُؤثر على تخفيف الماء في الغلاية، وخفض مستوى TDS. في نظام TDS مُتحكَّم يدويًا، تُؤخذ عينة من ماء الغلاية كل فترة عمل. نظام تحكم TDS تلقائي نموذجي موضح في الشكل 3.7.6

التفريغ السفلي

يُخرج هذا الرواسب أو الترسّبات من قاع الغلاية. التحكم هو صمام كبير (عادة DN25 إلى DN50) مُشغَّل بمفتاح. قد يُفتح هذا الصمام عادة لمدة 5 ثوانٍ تقريبًا، مرة واحدة كل فترة عمل. يُوضَّح الشكل 3.7.7 صمام تفريغ سفلي يدوي مُشغَّل بمفتاح بينما يُوضَّح الشكل 3.7.8 صمام تفريغ سفلي آلي وموضعه النموذجي في نظام التفريغ.

مقياس الضغط

يجب تركيب مؤشر ضغط واحد على الأقل على جميع الغلايات. النوع المعتاد هو مقياس ضغط بسيط مُصنَّع وفقًا لـ EN 12953. يجب أن يكون المقياس بقطر 150 مم على الأقل ومن نوع أنبوب بوردون، ويجب أن يُعلَّم ليشير إلى ضغط العمل العادي وأقصى ضغط عمل مسموح به / ضغط التصميم. تُوصَّل مقاييس الضغط إلى مساحة البخار في الغلاية وعادة ما تحتوي على أنبوب خنق حلقي يمتلئ بالبخار المتكثف ويحمي آلية المقياس من درجات الحرارة العالية. يمكن تركيب مقاييس الضغط على أوعية ضغط أخرى مثل أوعية التفريغ، وعادة ما تحتوي على مقاييس أصغر كما هو موضح في الشكل 3.7.9.

أنابيب المراقبة وتجهيزاتها

تُركَّب جميع غلايات البخار بمؤشر مستوى ماء واحد على الأقل، لكن تلك التي يبلغ تصنيفها 100 كيلوواط أو أكثر يجب أن تُركَّ بمؤشرين. يُشار إلى المؤشرات عادةً بأنها أنابيب مراقبة متوافقة مع EN 12953. تُظهر أنبوب المراقبة مستوى الماء الحالي في الغلاية، بغض النظر عن ظروف تشغيل الغلاية. يجب تركيب أنابيب المراقبة بحيث يُشير أدنى قراءة إلى مستوى الماء عند 50 مم فوق النقطة التي سيحدث فيها التسخين الزائد. يجب أيضًا تركيب حامية حولها، لكن يجب ألا تعيق رؤية مستوى الماء. يُوضَّح الشكل 3.7.10 أنبوب مراقبة نموذجي. أنابيب المراقبة عرضة للتلف من عدة مصادر، مثل التآكل من المواد الكيميائية في ماء الغلاية، والتآكل أثناء التفريغ، خاصة عند طرف البخار. أي علامة تآكل تشير إلى أن أنبوبًا جديدًا مطلوب. عند اختبار وصلة بخار أنبوب المراقبة، يجب إغلاق صمام الماء. عند اختبار وصلات ماء أنبوب المراقبة، يجب إغلاق أنبوب صمام البخار. لاختبار أنبوب المراقبة، يجب اتباع الإجراءات التالية:

1. أغلق صمام الماء وافتح صمام التصريف لمدة 5 ثوانٍ تقريبًا.
2. أغلق صمام التصريف وافتح صمام الماء. يجب أن يعود الماء إلى مستوى العمل العادي بسرعة نسبية. إذا لم يحدث ذلك، فقد يكون الانسداد في صمام الماء هو السبب، ويجب اتخاذ إجراءات تصحيحية في أقرب وقت ممكن.
3. أغلق صمام البخار وافتح صمام التصريف لمدة 5 ثوانٍ تقريبًا.
4. أغلق صمام التصريف وافتح صمام البخار. إذا لم يرجع الماء إلى مستوى العمل العادي بسرعة نسبية، فقد يوجد انسداد في صمام البخار. يجب اتخاذ إجراءات تصحيحية في أقرب وقت ممكن. يجب على المُشرِف المعتمد اختبار مقاييس الماء بشكل منهجي مرة واحدة على الأقل يوميًا ويجب توفير حماية مناسبة للوجه واليد، كحماية من الحروق في حالة كسر الأنبوب. ملاحظة: يجب أن تشير جميع المقابض لأنابيب المراقبة نحو الأسفل عندما تكون في حالة التشغيل.

حراس أنابيب المراقبة

يجب الحفاظ على نظافة حارس أنبوب المراقبة. عند تنظيف الحارس في مكانه، أو إزالته للتنظيف، يجب إيقاف أنبوب المراقبة مؤقتًا. تأكد من وجود مستوى ماء مُرضٍ قبل إيقاف أنبوب المراقبة واحذر من لمس أو اصطدام أنبوب المراقبة. بعد التنظيف، وبعد إعادة الحارس، يجب اختبار أنبوب المراقبة وضبط الصمامات في الموضع الصحيح.

الصيانة

يجب فحص أنبوب المراقبة بشكل شامل في كل فحص سنوي. نقص الصيانة يمكن أن يؤدي إلى تصلب الحشو وتجمد الصمامات. إذا انحرف مقبض الصمام أو تشوه، يجب توخي عناية خاصة لضمان أن الصمام مفتوح بالكامل. يجب تجديد أو إصلاح تجهيز تالف فورًا. غالبًا ما تتغير أنابيب المراقبة لونها بسبب ظروف الماء؛ كما تصبح رقيقة ومتآكلة بسبب التآكل. لذلك، يجب تجديد الأنابيب على فترات منتظمة. يجب أن يكون هناك مخزون من أنابيب الغيار وحشو المخروط متاح دائمًا في بيت الغلاية. تذكر:

• إذا انسدت ممرات البخار، فقد يُعطى مستوى ماء مرتفع زائف في أنبوب المراقبة. بعد اختبار أنبوب المراقبة، قد يظل مستوى الماء المرتفع الزائف مُشيرًا.
• إذا انسدت ممرات الماء، قد يُلاحظ مستوى ماء مرتفع زائف بسبب تكاثف البخار في الأنبوب. بعد الاختبار، سي倾向于 الأنبوب بالبقاء فارغًا除非 كان مستوى الماء في الغلاية أعلى من الوصلة العلوية، في هذه الحالة قد يتدفق الماء إلى الأنبوب من هذه الوصلة.
• يجب التعامل مع مستويات أنابيب المراقبة باحترام بالغ، حيث أنها المؤشر المرئي الوحيد لمستوى الماء داخل الغلاية. أي مستوى ماء يُلاحَظ أنه غير طبيعي يجب التحقيق فيه بمجرد ملاحظته، مع اتخاذ إجراء فوري لإيقاف حارق الغلاية إذا لزم الأمر.

تحكمات مستوى الماء

الحفاظ على مستوى الماء الصحيح في غلاية البخار ضروري لتشغيلها الآمن والفعال. طرق استشعار مستوى الماء، والتحكم اللاحق في مستوى الماء هو موضوع معقد يُغطى بعدد من اللوائح. ستقدم الأقسام التالية القليلة نظرة عامة موجزة، وسيُناقَش الموضوع بمزيد من التفصيل لاحقًا.

غرف تحكم المستوى الخارجية

تُركَّب غرف تحكم المستوى خارجيًا على الغلايات لتركيب تحكمات المستوى أو الإنذارات، كما هو موضح في الشكل 3.7.11. يُفحص وظائف تحكمات المستوى أو الإنذارات يوميًا باستخدام صمامات التنقية المتتالية. عند تدوير العجلة اليدوية بالكامل عكس اتجاه عقارب الساعة يكون الصمام في وضع ‘العمل العادي’ والجلسة الخلفية تُغلق وصلة التصريف. قد تبدو مقياس العجلة اليدوية مشابهًا لذلك الموضح في الشكل 3.7.12. بعض العجلات اليدوية ليس لديها مقياس، لكن تعتمد على آلية للتشغيل الصحيح.

الإجراء التالي هو إجراء نموذجي يمكن استخدامه لاختبار التحكمات عندما تكون الغلاية تحت ضغط، والحارق يعمل:

• ادوِر العجلة اليدوية ببطء في اتجاه عقارب الساعة حتى يشير المؤشر إلى موضع ‘التوقف’ الأول. يُحجب مدخل غرفة العائم، يُفتح مدخل التصريف، ويُنفخ عبر مدخل الماء.
• توقف 5 إلى 8 ثوانٍ.
• حرك العجلة اليدوية ببطء أكبر في اتجاه عقارب الساعة إلى المسار الكامل. يُغلق مدخل الماء، يبقى صمام التصريف مفتوحًا، ويُنفخ عبر غرفة العائم ومداخل البخار. يجب أن تعمل تحكمات الغلاية كما لو انخفض مستوى الماء في الغلاية أي تشغيل المضخة و/أو صوت إنذار سمعي وإيقاف الحارق. بديلًا إذا كانت غرفة تحكم المستوى مُزوَّدة بإنذار مستوى منخفض ثاني أو إضافي، يجب أن تُقفل الغلاية.
• توقف 5 إلى 8 ثوانٍ.
• ادوِر العجلة اليدوية بالكامل عكس اتجاه عقارب الساعة للإغلاق على الجلسة الخلفية في وضع ‘العمل العادي’.
• تُقدَّم صمامات التنقية المتتالية من عدد من المُصنِّعين المختلفين. قد يختلف كل منها في إجراء التشغيل. من الضروري اتباع تعليمات المُصنِّع فيما يتعلق بهذا التشغيل.

تحكمات المستوى المُثبتة داخليًا

تتوفر أيضًا أنظمة تحكم المستوى ذات الاستشعرات (أو مجسات) التي تُركَّب داخل غلاف الغلاية (أو طبل البخار). توفر هذه درجة أعلى من السلامة من تلك المُثبتة خارجيًا. قد توفر أنظمة إنذار المستوى أيضًا وظيفة فحص ذاتي لنزاهة النظام. نظرًا لتركيبها داخليًا، لا تخضع للإجراءات المطلوبة لنفخ الغرف الخارجية. يُختبر تشغيل النظام باختبار تبخر إلى موضع ‘المستوى المنخفض الأول’، يليه النفخ إلى موضع ‘المستوى المنخفض الثاني’. تُركَّب أنابيب الحماية لمنع حركة الماء حول الاستشعار.

فتحات التهوية وكاسرات الفراغ

عند بدء تشغيل الغلاية من البارد، تكون مساحة البخار مليئة بالهواء. هذا الهواء ليس له قيمة حرارية، وسيؤثر سلبًا على أداء محطة البخار بسبب تأثيره على بطء أسطح تبادل الحرارة. كما يمكن أن يُسبب الهواء التآكل في نظام المكثفات، إذا لم يُطرَد بشكل كافٍ. يمكن تنقية الهواء من مساحة البخار باستخدام صمام بسيط؛ عادة يُترك مفتوحًا حتى يُشير مقياس الضغط إلى ضغط يبلغ حوالي 0.5 بار. بديلًا للصمام هو فتحة تهوية متوازنة الضغط التي لا تُعفّي فقط مشغّل الغلاية من مهمة تنقية الهواء يدويًا (وبالتالي تضمن حدوث ذلك فعليًا)، لكنها أيضًا أكثر دقة بكثير وستطرد الغازات التي قد تتراكم في الغلاية. فتحات تهوية نموذجية موضحة في الشكل 3.7.14. عند إخراج غلاية من الخدمة، يتكاثف البخار في مساحة البخار ويترك فراغًا. هذا الفراغ يسبب ضغطًا على الغلاية من الخارج، ويمكن أن يؤدي إلى تسرب أبواب فحص الغلاية، وتلف الألواح المسطحة للغلاية وخطر ملء غلاية متوقفة. لتجنب هذا، يُطلب كاسر فراغ (انظر الشكل 3.7.14) على غلاف الغلاية.