RU2788352C1 - Mobile steam generator with function of high-pressure unit - Google Patents

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: mobile steam generator with a function of a high-pressure unit is a water-pipe direct-flow steam boiler with a fuel burner and a coil located in its furnace. The coil communicates with a system for supply of feeding water by means of steam and water pipelines equipped with shut-off valves including, among other, a bypass valve, safety steam valves, a device for protection from water pressure drops, and, in case of request from consumers, a steam valve for water heating. Pressure in the system is provided by a three-plunger high-pressure pump actuated by a single-phase electric engine. A suction pipeline of the three-plunger pump is connected to the system for supply of feeding water. On an injection pipeline, a water flow distributor is installed, consisting of tubular elements and shut-off valves, which provides separate supply of feeding water along two directions: when operating in a steam generation mode – from the pump to the coil, and when operating in a high-pressure unit mode – from the pump to a high-pressure gun.

EFFECT: obtainment of a mobile steam generator with a function of a high-pressure unit.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области генерирования пара и представляет собой паровой котел, относящийся к группе мобильных промышленных парогенераторов, дополненный функцией аппарата высокого давления.The invention relates to the field of steam generation and is a steam boiler belonging to the group of mobile industrial steam generators, supplemented by the function of a high-pressure apparatus.

Мобильный парогенератор с функцией аппарата высокого давления может представлять собой передвижную котельную установку с водотрубным прямоточным паровым котлом, которая помимо функции выработки пара и доставки его под избыточным давлением потребителю, реализует также функцию подачи подогретой воды для мойки в режиме аппарата высокого давления. A mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus can be a mobile boiler plant with a water-tube direct-flow steam boiler, which, in addition to the function of generating steam and delivering it under excess pressure to the consumer, also implements the function of supplying heated water for washing in the mode of a high-pressure apparatus.

Потребность в расширении функциональных возможностей парогенератора возникла у потребителей из-за того, что в труднодоступных районах, на строительных площадках, в аграрном секторе и промышленности, при сервисном обслуживании или ремонте подземных коммуникаций, при добыче нефти и газа, а также и в других областях деятельности существует производственная необходимость иметь источник как высокотемпературного технологического пара, подаваемого под избыточным давлением, так и источник воды, в том числе подогретой, подаваемой под высоким давлением, позволяющей осуществлять мойку специальной техники, агрегатов и поверхностей.The need to expand the functionality of the steam generator arose among consumers due to the fact that in hard-to-reach areas, at construction sites, in the agricultural sector and industry, in the maintenance or repair of underground utilities, in the extraction of oil and gas, as well as in other areas of activity there is a production need to have a source of both high-temperature process steam supplied under excessive pressure, and a source of water, including heated, supplied under high pressure, which allows washing special equipment, units and surfaces.

Чтобы мобильный парогенератор обеспечивал работу как в режиме парогенератора, так и в режиме аппарата высокого давления, необходимо, чтобы используемый в такой системе насос создавал давление, соответствующее каждому режиму работы.In order for a mobile steam generator to operate both in steam generator mode and in high-pressure mode, it is necessary that the pump used in such a system generates a pressure corresponding to each mode of operation.

Подобного устройства, которое могло бы совмещать в себе указанные функции, в процессе патентно-информационного поиска выявлено не было. По этой причине были рассмотрены как мобильные парогенераторы, так и аппараты высокого давления, предназначенные для мойки.A similar device that could combine these functions was not identified during the patent information search. For this reason, both mobile steam generators and high-pressure washers were considered.

В передвижных паровых прямоточных котлах, к которым относятся мобильные парогенераторы, в качестве питательного насоса широко используются поршневые водяные насосы высокого давления с однофазными электродвигателями, имеющие номинальное давление в диапазоне от 0,7 до 8,5 МПа и обеспечивающие давление пара на выходе из паропровода к потребителю в пределах от 0,5 до 1,6 МПа.In mobile steam once-through boilers, which include mobile steam generators, high-pressure piston water pumps with single-phase electric motors are widely used as a feed pump, having a nominal pressure in the range from 0.7 to 8.5 MPa and providing steam pressure at the outlet of the steam pipeline to to the consumer in the range from 0.5 to 1.6 MPa.

Также были проанализированы известные аппараты высокого давления для мойки с функцией подогрева воды для профессионального использования.Known high-pressure washers with hot water function for professional use were also analyzed.

В указанных аппаратах высокого давления используются, как правило, плунжерные насосы с однофазными или трехфазными электродвигателями с рабочим давлением воды от 12 до 30 МПа и нагревательные элементы, например, дизельные бойлеры нагрева воды или змеевики малого объема.In these high-pressure apparatuses, as a rule, plunger pumps with single-phase or three-phase electric motors with a working water pressure of 12 to 30 MPa and heating elements, for example, diesel water heating boilers or small volume coils, are used.

Поскольку в предлагаемом изобретении расширяются функциональные возможности именно мобильного промышленного парогенератора, выбор наиболее близкого аналога проводился именно в этой области техники. Для определения параметров, позволяющих реализовать функцию мойки высокого давления, были рассмотрены известные аппараты высокого давления, используемые для мойки промышленного оборудования.Since the proposed invention expands the functionality of a mobile industrial steam generator, the choice of the closest analogue was carried out precisely in this field of technology. In order to determine the parameters that make it possible to implement the high pressure washing function, the known high pressure washers used for washing industrial equipment were considered.

Существующие схемы работы аппаратов высокого давления для мойки с функцией подогрева воды имеют единственный контур движения воды в аппарате: холодная вода поступает к плунжерному насосу из магистрального водопровода под давлением 0,2-0,4 МПа, далее этим насосом вода под высоким давлением подаётся на змеевиковый элемент (нагреватель), где она нагревается до 150°С, и передается на пистолет высокого давления. Малый объем змеевикового нагревателя, используемого в аппаратах высокого давления для мойки с функцией подогрева воды, не позволяет использовать данный тип оборудования в качестве источника технологического пара в промышленном объеме. В этом случае всего лишь расширяется температурный диапазон рабочей воды, добавляя возможность обработки паром поверхностей. Среди аппаратов высокого давления с функцией подогрева воды, применяемых для очистки различных поверхностей, известна, например, серия аппаратов "Посейдон" российского производителя «Зет-Техно» (https://www.zetec.ru), в которой представлены модели, оборудованные плунжерными насосами с рабочим давлением воды от 12 до 30 МПа и дизельными бойлерам нагрева воды. The existing schemes of operation of high-pressure washers with a water heating function have a single circuit for the movement of water in the device: cold water enters the plunger pump from the main water supply at a pressure of 0.2-0.4 MPa, then this pump pumps high-pressure water to the coil element (heater), where it is heated up to 150°C and transferred to the high pressure gun. The small volume of the coil heater used in high-pressure washers with a water heating function does not allow the use of this type of equipment as a source of process steam in an industrial volume. In this case, only the temperature range of the working water is expanded, adding the possibility of steam treatment of surfaces. Among the high-pressure apparatuses with the function of heating water used for cleaning various surfaces, for example, the Poseidon series of apparatuses of the Russian manufacturer Zet-Techno (https://www.zetec.ru) is known, which presents models equipped with plunger pumps with a working water pressure of 12 to 30 MPa and diesel water heating boilers.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является мобильный парогенератор STEAMRATOR модели MHC 700 (далее – парогенератор STEAMRATOR) (https://парогенератор.рф/catalog/mobil/inwork/). The closest in technical essence to the claimed invention is the mobile steam generator STEAMRATOR model MHC 700 (hereinafter referred to as the steam generator STEAMRATOR) (https://steam generator.rf/catalog/mobil/inwork/).

Парогенератор STEAMRATOR представляет собой размещенный на раме водотрубный прямоточный паровой котел с расположенными в его топке змеевиком и топливной горелкой. На раме также размещены топливный и водяной баки и сообщенные с ними трубопроводы для пара, воды, топлива, снабженные запорно-регулирующей арматурой, включая кран питательной воды, расположенный на всасывающем трубопроводе, байпасный вентиль и предохранительные паровые клапаны.The STEAMRATOR steam generator is a frame-mounted water-tube direct-flow steam boiler with a coil and a fuel burner located in its furnace. On the frame there are also fuel and water tanks and pipelines connected with them for steam, water, fuel, equipped with shut-off and control valves, including a feed water valve located on the suction pipeline, a bypass valve and safety steam valves.

Давление в системе парообразования парогенератора STEAMRATOR создает поршневой насос высокого давления CAT 290, который размещен на раме и подключен посредством ременной передачи к однофазному электродвигателю с мощностью 0,6 кВт, 220 В. The pressure in the steam generation system of the STEAMRATOR steam generator is created by a high pressure piston pump CAT 290, which is placed on the frame and connected by means of a belt drive to a single-phase electric motor with a power of 0.6 kW, 220 V.

Такой насос обеспечивает расход воды 11 л/мин и напор воды в возможном диапазоне 0,7-7 МПа. При этом его установка в парогенераторе STEAMRATOR обеспечивает производительность пара около 8 кг пара/мин, а давление пара - в диапазоне от 0,7 до 1,6 МПа.Such a pump provides a water flow rate of 11 l/min and a water pressure in the possible range of 0.7-7 MPa. At the same time, its installation in the STEAMRATOR steam generator provides a steam capacity of about 8 kg of steam / min, and steam pressure in the range from 0.7 to 1.6 MPa.

От превышения давления пара свыше максимального рабочего давления устройство защищают два предохранительных паровых клапана на 1,6 МПа. From excess steam pressure above the maximum operating pressure, the device is protected by two safety steam valves of 1.6 MPa.

Парообразование в данном устройстве осуществляется следующим образом. При открытии крана питательной воды, вода из бака питательной воды подается в змеевик указанным поршневым насосом, приводимым в действие однофазным электродвигателем. Проходя по змеевику, размещенному в топке котла, вода нагревается пламенем горелки и превращается в пар, который далее подается к потребителю через выходной патрубок.Vaporization in this device is carried out as follows. When the feed water tap is opened, water from the feed water tank is supplied to the coil by said piston pump driven by a single-phase electric motor. Passing through the coil located in the boiler furnace, the water is heated by the flame of the burner and turns into steam, which is then supplied to the consumer through the outlet pipe.

Использование известного мобильного парогенератора и аппарата высокого давления для мойки отдельно друг от друга в труднодоступных районах, на строительных площадках, в аграрном производстве, при сервисном обслуживании или ремонте подземных коммуникаций, при добыче нефти и газа и в других областях деятельности приводит к дополнительным затратам потребителя и создают определенные технологические проблемы.The use of a well-known mobile steam generator and a high-pressure apparatus for washing separately from each other in hard-to-reach areas, on construction sites, in agricultural production, in the maintenance or repair of underground utilities, in oil and gas production and in other areas of activity leads to additional costs for the consumer and create certain technological problems.

Из представленных выше сведений следует, что для реализации функции мойки под высоким давлением необходимо в мобильном промышленном парогенераторе с рабочим давлением пара в диапазоне от 0,7 до 1,6 МПа, реализовать также подачу воды, в том числе и подогретой, для мойки под высоким давлением. Рабочее давление воды с учетом потребности парогенератора выбирается из диапазона значений, достигаемых в уже существующих моделях промышленных моек, с учетом совместимости конструкции парогенератора и мойки (например, с максимальным расчетным давлением в змеевике). Этим требованиям соответствует, например, диапазон значений рабочего давления воды от 12 до 20 МПа. From the above information, it follows that in order to implement the function of washing under high pressure, it is necessary in a mobile industrial steam generator with an operating steam pressure in the range from 0.7 to 1.6 MPa to also supply water, including heated water, for washing under high pressure. pressure. The working water pressure, taking into account the needs of the steam generator, is selected from the range of values \u200b\u200bachievable in existing models of industrial sinks, taking into account the compatibility of the design of the steam generator and the sink (for example, with the maximum design pressure in the coil). These requirements are met, for example, by the range of operating water pressure from 12 to 20 MPa.

Поршневые насосы, традиционно устанавливаемые в мобильных промышленных парогенераторах, ввиду своих конструктивных особенностей, в частности из-за конструкции вытеснителя, такое давление создавать не могут, а плунжерные насосы создают избыточное для производства пара давление, с повышенными требованиями к безопасности.Piston pumps, traditionally installed in mobile industrial steam generators, due to their design features, in particular due to the design of the displacer, cannot create such pressure, and plunger pumps create excess pressure for steam production, with increased safety requirements.

Соединение этих двух функций в одном устройстве ведет к росту потребительского качества, повышает конкурентоспособность такого оборудования и рыночный спрос.The combination of these two functions in one device leads to an increase in consumer quality, increases the competitiveness of such equipment and market demand.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение работы мобильного парогенератора, как в режиме генерирования пара под избыточным давлением, так и в режиме подачи подогретой воды под высоким давлением. The problem to be solved by the invention is to ensure the operation of a mobile steam generator, both in the mode of generating steam under excess pressure, and in the mode of supplying heated water under high pressure.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является:The technical result achieved by the invention is:

- выбор типа насоса, который обеспечивает как давление пара от 0,7 до 1,6 МПа, так и давление воды от 12 до 20 МПа, а также обеспечивает условие автономности и мобильности работы оборудования – умеренный расход воды и работа от однофазной электросети или однофазного портативного электрогенератора;- selection of the type of pump that provides both steam pressure from 0.7 to 1.6 MPa and water pressure from 12 to 20 MPa, and also provides the condition for autonomy and mobility of equipment operation - moderate water consumption and operation from a single-phase electrical network or single-phase portable power generator;

- обеспечение защиты парогенератора от аварийных ситуаций, которые могут возникать на фоне больших перепадов давления в режиме генерации пара;- ensuring the protection of the steam generator from emergency situations that may occur against the background of large pressure drops in the steam generation mode;

- обеспечение безопасного переключения режимов работы мобильного парогенератора;- ensuring safe switching of operating modes of the mobile steam generator;

- обеспечение в случае запроса потребителя подогрева воды при работе парогенератора в режиме аппарата высокого давления.- providing, in case of a consumer request, water heating when the steam generator is operating in the mode of a high-pressure apparatus.

Мобильный парогенератор с функцией аппарата высокого давления представляет собой водотрубный прямоточный паровой котел, в топке которого расположены змеевик и топливная горелка, обеспечивающие преобразование воды в технологический пар или подогретую воду с необходимым давлением.A mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus is a water-tube direct-flow steam boiler, in the furnace of which there is a coil and a fuel burner that convert water into process steam or heated water with the required pressure.

Змеевик сообщается посредством трубопроводов для пара и воды, оборудованных запорно-регулирующей арматурой, с системой подачи питательной воды, включающей, например, бак с питательной водой, и трехплунжерный насос высокого давления, приводимый в действие однофазным электродвигателем.The coil communicates via pipelines for steam and water, equipped with shut-off and control valves, with a feed water supply system, including, for example, a feed water tank and a high-pressure three-plunger pump driven by a single-phase electric motor.

Запорно-регулирующая арматура включает в том числе кран питательной воды, расположенный на всасывающем трубопроводе, распределитель потоков воды, состоящий из трубных элементов и запорной арматуры и расположенный на нагнетательном трубопроводе, байпасный вентиль, предохранительные паровые клапаны, и устройство защиты от скачков давления воды. Shut-off and control valves include, among other things, a feed water valve located on the suction pipeline, a water flow distributor consisting of pipe elements and shut-off valves and located on the discharge pipeline, a bypass valve, safety steam valves, and a water pressure surge protection device.

В случае если у потребителя есть запрос на подогрев воды при использовании парогенератора в режиме аппарата высокого давления, в состав запорно-регулирующей арматуры между предохранительными паровыми клапанами включается паровой вентиль подогрева воды.If the consumer has a request for water heating when using the steam generator in the mode of a high-pressure apparatus, a steam valve for water heating is included in the shut-off and control valves between the safety steam valves.

Распределитель потоков воды, состоящий из трубных элементов и запорной арматуры, обеспечивает подачу воды либо для работы в режиме парообразования, при котором насос перекачивает воду в змеевик, либо для работы в режиме аппарата высокого давления, при котором вода для мойки подается на пистолет высокого давления. Одним из вариантов такого устройства является трехходовой кран высокого давления.The water flow distributor, which consists of pipe elements and valves, provides water supply for either steaming operation, in which the pump pumps water into the coil, or for high pressure operation, in which washing water is supplied to the high pressure gun. One of the options for such a device is a three-way high-pressure valve.

Переход на тот или иной режим работы в парогенераторе осуществляется путем установки запорной арматуры распределителя потоков воды в определенное положение, а в случае использования трехходового крана высокого давления - поворотом его рычага в нужное положение.The transition to one or another mode of operation in the steam generator is carried out by setting the shut-off valves of the water flow distributor to a certain position, and in the case of using a three-way high-pressure valve, by turning its lever to the desired position.

При работе парогенератора в режиме парообразования вода из системы подачи питательной воды подается трехплунжерным насосом в змеевик, проходя по которому она нагревается пламенем горелки и превращается в пар. Из змеевика пар через паропровод, оборудованный запорно-регулирующей арматурой, включая предохранительные паровые клапаны, поступает на выходные паровые вентили, при открытии которых пар подается потребителю через выходной патрубок.When the steam generator is operating in the steam generation mode, water from the feed water supply system is supplied by a three-plunger pump to the coil, passing through which it is heated by the burner flame and turns into steam. From the coil, steam through a steam pipeline equipped with shut-off and control valves, including safety steam valves, enters the outlet steam valves, when opened, steam is supplied to the consumer through the outlet pipe.

При работе парогенератора в режиме аппарата высокого давления, питательная вода из системы подачи питательной воды подается непосредственно на пистолет высокого давления, который при использовании его в режиме мойки дополняется турбонасадкой, а при использовании его в режиме генерации пены дополняется пенной насадкой.When the steam generator is operating in high pressure washer mode, the feed water from the feed water supply system is fed directly to the high pressure gun, which, when used in washing mode, is supplemented by a turbo nozzle, and when used in foam generation mode, is supplemented by a foam nozzle.

Для обеспечения подогрева питательной воды в режиме мойки предусмотрен, например, паровой вентиль подогрева воды, который находится на паропроводе между предохранительными паровыми клапанами. В этом режиме высокотемпературный пар, образованный при работе парогенератора в режиме генерирования пара, направляется в емкость с питательной водой, подогревая воду.To ensure the heating of feed water in the washing mode, for example, a water heating steam valve is provided, which is located on the steam line between the safety steam valves. In this mode, the high-temperature steam generated during the operation of the steam generator in the steam generation mode is directed to the feed water tank, heating the water.

Допустимая температура подогрева воды для мойки определяется исходя из допустимой температуры рабочей воды для выбранного типа насоса.The permissible temperature of the washing water heating is determined based on the permissible operating water temperature for the selected pump type.

Расход воды в соответствие с выбранным режимом работы регулируется байпасным вентилем. Регулировкой вентиля можно воздействовать на влажность пара и на расход питательной воды.The water flow in accordance with the selected operating mode is regulated by a bypass valve. By adjusting the valve, it is possible to influence the steam humidity and the feed water flow rate.

Давление в системе создает трехплунжерный насос высокого давления, приводимый в действие однофазным двигателем. Выбор трехплунжерного насоса для обеспечения двух разных режимов работы обусловлен тем, что, с одной стороны, он способен обеспечить давление воды не ниже 12 МПа, при котором возможно осуществлять мойку под давлением, но с другой стороны, он способен обеспечить и давление пара от 0,7 до 1,6 МПа, при котором обеспечивается необходимая производительность пара. The pressure in the system is created by a high-pressure three-plunger pump driven by a single-phase motor. The choice of a three-plunger pump to provide two different operating modes is due to the fact that, on the one hand, it is able to provide a water pressure of at least 12 MPa, at which it is possible to carry out pressure washing, but on the other hand, it is able to provide steam pressure from 0, 7 to 1.6 MPa, which ensures the required steam performance.

Такой насос в режиме парообразования обеспечивает расход воды с возможностью регулировки в диапазоне от 8 до 10 л/мин, а в режиме аппарата высокого давления - расход воды порядка 10 л/мин, что соответствует потребностям оборудования, работающего в двух режимах.Such a pump in the steam generation mode provides a water flow rate that can be adjusted in the range from 8 to 10 l / min, and in the mode of a high-pressure apparatus - a water flow rate of about 10 l / min, which meets the needs of equipment operating in two modes.

Исходя из того, что мобильная промышленная мойка должна обеспечиваться однофазным током, выбор трехплунжерного насоса проводится из тех моделей, которые работают в связке с однофазным электродвигателем, при этом основными критериями для выбора такого насоса являются значение создаваемого им давления и расход воды. Based on the fact that a mobile industrial washing should be provided with a single-phase current, the choice of a three-plunger pump is made from those models that work in conjunction with a single-phase electric motor, while the main criteria for choosing such a pump are the value of the pressure it creates and the water flow.

При выборе трехплунжерного насоса для указанных целей учитываются следующие обстоятельства:When choosing a three-plunger pump for these purposes, the following circumstances are taken into account:

- насос должен обеспечивать такой расход воды, который дает заявленную производительность пара в режиме образования пара;- the pump must provide such a water flow that gives the declared steam capacity in the steam production mode;

- насос должен обеспечивать такой расход воды, который обеспечивает высокое качество мойки в режиме аппарата высокого давления;- the pump must provide such a water flow that ensures high quality washing in the mode of a high-pressure apparatus;

- значение давления, создаваемого насосом при работе оборудования в режиме аппарата высокого давления, должно обеспечивать на выходе пистолета высокого давления напор струи воды, соизмеримый с напором струи воды, создаваемым известными аппаратами высокого давления для профессионального использования (не ниже 12 МПа);- the value of the pressure created by the pump when the equipment is operating in the mode of a high-pressure apparatus should provide at the outlet of the high-pressure gun the pressure of the water jet, commensurate with the pressure of the water jet created by known high-pressure apparatuses for professional use (not lower than 12 MPa);

- максимальное значение давления, создаваемого насосом, должно соответствовать требованиям к мощности однофазного электродвигателя, от которого работает насос, т.е. выбранная мощность насоса должна обеспечиваться однофазным электрическим током, напряжением 220 В.- the maximum value of the pressure created by the pump must meet the requirements for the power of a single-phase electric motor from which the pump operates, i.e. the selected pump power must be provided by single-phase electric current, voltage 220 V.

В заявляемом изобретении из всей линейки трехплунжерных насосов выбран тип насоса с диапазоном рабочего давления в 13-16 МПа, который работает при минимальных требованиях к мощности совмещенного с ним однофазного электродвигателя мощностью 3 кВт, на 220 В. In the claimed invention, from the entire line of three-plunger pumps, a pump type is selected with an operating pressure range of 13-16 MPa, which operates with minimum power requirements for a single-phase 3 kW electric motor combined with it, at 220 V.

Следует отметить, что использование электродвигателя с указанными параметрами обеспечивает максимальное из диапазона значений рабочее давление трехплунжерного насоса.It should be noted that the use of an electric motor with the specified parameters provides the maximum working pressure of the three-plunger pump from the range of values.

Трехплунжерный насос в связке с однофазным электродвигателем позволяет использовать мобильный парогенератор в двух режимах работы в любом месте, где есть подключение к электросети на 220 В, или же работать от портативного электрогенератора, что значительно повышает автономность данного оборудования. Использование трехфазных двигателей в данном оборудовании исключено из-за нарушения требований к автономности и мобильности оборудования.A three-plunger pump in conjunction with a single-phase electric motor allows you to use a mobile steam generator in two modes of operation anywhere where there is a 220 V power supply, or operate from a portable power generator, which significantly increases the autonomy of this equipment. The use of three-phase motors in this equipment is excluded due to violation of the requirements for autonomy and mobility of the equipment.

Однако замена поршневого насоса, традиционно используемого в парогенераторах (рабочее давление в диапазоне от 0,7 до 1,3 МПа), на трехплунжерный насос (рабочее давление в диапазоне 13-16 МПа) требует дополнительных мер безопасности при работе оборудования в режиме генерирования пара.However, replacing the piston pump traditionally used in steam generators (operating pressure in the range of 0.7 to 1.3 MPa) with a three-plunger pump (operating pressure in the range of 13-16 MPa) requires additional safety measures when operating the equipment in the steam generation mode.

Аварийная ситуация может возникнуть в случае, если в качестве питательной воды используется вода с физико-химическими характеристиками, не соответствующими требованиям к качеству питательной воды для паровых котлов. Использование воды с характеристиками, превышающими допустимые по параметрам общей жёсткости, общей минерализации и т. д., приводит к тому, что очень быстро (в течение нескольких часов непрерывной работы в режиме парообразования) в змеевике образуется накипь, способная перекрыть внутренний просвет труб змеевика. В такой момент давление в системе насос-змеевик мгновенно поднимается до максимально возможной величины, установленной для данного типа насоса. An emergency situation may arise if water with physical and chemical characteristics that do not meet the requirements for the quality of feed water for steam boilers is used as feed water. The use of water with characteristics exceeding the allowable ones in terms of general hardness, general mineralization, etc., leads to the fact that very quickly (within several hours of continuous operation in the vaporization mode) scale forms in the coil, which can block the internal lumen of the coil pipes. At such a moment, the pressure in the pump-coil system instantly rises to the maximum possible value set for this type of pump.

Как было указано, максимальное давление выбранного трехплунжерного насоса составляет 16 МПа, а в парогенераторе змеевик и все контрольно-измерительные приборы на линии насос - змеевик на такое давление не рассчитаны. По этой причине в заявляемый парогенератор введено устройство защиты парогенератора от скачков давления воды в системе насос – змеевик при работе в режиме парообразования, обеспечивающее защиту не только змеевика, но и всех чувствительных к повышенному давлению элементов, таких, как манометры, реле потока и т.п., что продлевает срок их службы.As indicated, the maximum pressure of the selected three-plunger pump is 16 MPa, and in the steam generator, the coil and all instrumentation on the pump-coil line are not designed for such pressure. For this reason, the inventive steam generator has a device for protecting the steam generator from water pressure surges in the pump-coil system when operating in the vaporization mode, which provides protection not only for the coil, but also for all elements sensitive to increased pressure, such as pressure gauges, flow switches, etc. which prolongs their service life.

Устройство защиты парогенератора от скачков давления воды может быть выполнено в виде предохранительного водяного клапана, установленного на трубопроводе между запорной арматурой распределителя потоков воды и манометром воды.The device for protecting the steam generator from water pressure surges can be made in the form of a safety water valve installed on the pipeline between the shutoff valves of the water flow distributor and the water pressure gauge.

Параметры предохранительного водяного клапана рассчитываются, исходя из допустимого давления для установленного в парогенераторе змеевика и минимально допустимых значений давления у элементов трубной обвязки и контрольно-измерительных приборов.The parameters of the water safety valve are calculated based on the allowable pressure for the coil installed in the steam generator and the minimum allowable pressure values for piping elements and instrumentation.

Предохранительный водяной клапан включается в работу с момента превышения давления в змеевике выше 2 МПа, что соответствует началу процесса зарастания накипью труб змеевика. Срабатывание предохранительного водяного клапана при давлении воды свыше 2 МПа гарантированно защищает все элементы на линии насос - змеевик от разрушения при превышении давления свыше допустимого. The safety water valve is put into operation from the moment the pressure in the coil exceeds 2 MPa, which corresponds to the beginning of the process of scale build-up of the coil pipes. The operation of the safety water valve at a water pressure of more than 2 MPa guarantees protection of all elements on the pump-coil line from destruction when the pressure exceeds the allowable one.

От превышения давления пара свыше максимального рабочего давления парогенератор защищают предохранительные паровые клапаны, например на 1,6 МПа.The steam generator is protected from excess steam pressure above the maximum operating pressure by safety steam valves, for example, by 1.6 MPa.

Новым в заявляемом изобретении является:New in the claimed invention is:

- включение в конструкцию мобильного парогенератора с функцией аппарата высокого давления трехплунжерного насоса с однофазным электродвигателем, способного обеспечить, как давление воды не ниже 16 МПа, так и давление пара от 0,7 до 1,6 МПа;- inclusion in the design of a mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus of a three-plunger pump with a single-phase electric motor capable of providing both a water pressure of at least 16 MPa and a steam pressure of 0.7 to 1.6 MPa;

- включение в конструкцию мобильного парогенератора устройства защиты от скачков давления воды в системе насос – змеевик;- inclusion in the design of the mobile steam generator of a device for protection against water pressure surges in the pump-coil system;

- установка на нагнетательном трубопроводе распределителя потоков воды, состоящего из трубных элементов и запорной арматуры;- installation of a water flow distributor on the discharge pipeline, consisting of pipe elements and shutoff valves;

- в случае запроса потребителя, установка вентиля подогрева воды в системе подачи питательной воды.- in case of consumer request, installation of a water heating valve in the feed water supply system.

Указанные новые признаки позволили:These new features allowed:

- обеспечить работу парогенератора в режиме парообразования за счет подачи воды в змеевик, где образуется пар с давлением не более 1,6 МПа;- ensure the operation of the steam generator in the mode of steam generation by supplying water to the coil, where steam is formed with a pressure of not more than 1.6 MPa;

- обеспечить работу парогенератора в режиме аппарата высокого давления за счет подачи воды, в том числе подогретой, на пистолет высокого давления под давлением до 16 МПа;- to ensure the operation of the steam generator in the mode of a high-pressure apparatus by supplying water, including heated water, to the high-pressure gun at a pressure of up to 16 MPa;

- обеспечить защиту парогенератора от скачков давления воды в системе насос – змеевик;- ensure protection of the steam generator from water pressure surges in the pump-coil system;

- обеспечить безопасное переключение режимов работы посредством установки распределителя потоков воды.- ensure safe switching of operating modes by installing a water flow distributor.

Таким образом, использование в мобильном парогенераторе с функцией аппарата высокого давления трехплунжерного насоса с однофазным электродвигателем в совокупности с применением устройства защиты парогенератора от скачков давления воды в системе насос – змеевик и другими изменениями в трубных элементах и запорно-регулирующей арматуре, позволяют использовать такой парогенератор в двух разных режимах работы: промышленного образования пара и промышленной мойки подогретой водой, что приводит к существенному повышению конкурентоспособности такого оборудования на рынке.Thus, the use of a three-plunger pump with a single-phase electric motor in a mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus, in combination with the use of a device for protecting the steam generator from water pressure surges in the pump-coil system and other changes in pipe elements and shut-off and control valves, make it possible to use such a steam generator in two different modes of operation: industrial steam generation and industrial washing with heated water, which leads to a significant increase in the competitiveness of such equipment in the market.

Совокупность указанных новых признаков не выявлена в уровне техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The totality of these new features has not been identified in the prior art, which allows us to conclude that the proposed technical solution complies with the patentability condition "inventive step".

На фиг. 1 представлена схема работы мобильного парогенератора с функцией аппарата высокого давления в режиме парообразования или в режиме подогрева воды для целей мойки, где 1 - это кран питательной воды, 2 - фильтр грубой очистки, 3 - трехплунжерный насос высокого давления, 4 - байпасный вентиль, 5 - трехходовой кран высокого давления, 6 - предохранительный водяной клапан, 7 - манометр давления воды, 8 - датчик потока, 9 - обратный клапан, 10 - сливной вентиль, 11 - змеевик, 12 - жидкотопливная горелка, 13 - манометр давления пара, 14 - прессостат, 15 - два предохранительных паровых клапана, 16 - вентиль подогрева воды, 17 - ограничитель температуры пара, 18 – два паровых вентиля.In FIG. 1 shows a diagram of the operation of a mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus in the steam generation mode or in the water heating mode for washing purposes, where 1 is a feed water tap, 2 is a coarse filter, 3 is a high-pressure three-plunger pump, 4 is a bypass valve, 5 - three-way high pressure valve, 6 - water safety valve, 7 - water pressure gauge, 8 - flow sensor, 9 - check valve, 10 - drain valve, 11 - coil, 12 - oil burner, 13 - steam pressure gauge, 14 - pressure switch, 15 - two safety steam valves, 16 - water heating valve, 17 - steam temperature limiter, 18 - two steam valves.

При переводе рычага трехходового крана 5 в вертикальное положение вода из системы подачи питательной воды подается в змеевик.When the lever of the three-way valve 5 is moved to the vertical position, water from the feed water supply system is supplied to the coil.

На схеме показано, что вода из системы подачи питательной воды, а именно, из бака питательной воды, подается к крану питательной воды 1, далее она поступает в фильтр 2, откуда направляется на трехплунжерный насос 3. На нагнетательном конце насоса 3 через байпасный вентиль 4, который регулирует количество воды, поступающей на выход, установлен трехходовой кран 5, который при вертикальном положении рычага направляет ее на змеевик. The diagram shows that water from the feed water supply system, namely, from the feed water tank, is supplied to the feed water tap 1, then it enters the filter 2, from where it is sent to the three-plunger pump 3. At the discharge end of the pump 3 through the bypass valve 4 , which regulates the amount of water entering the outlet, a three-way valve 5 is installed, which, with the lever in the vertical position, directs it to the coil.

После трехходового крана 5 по направлению в змеевик установлен предохранительный водяной клапан 6, срабатывающий при превышении давления более 1,6 МПа, предохраняющий трубную обвязку, контрольно-измерительные элементы и змеевик от давления, превышающего допустимые значения. За предохранительным водяным клапаном 6 установлен манометр 7. За манометром 7 установлен датчик потока 8, представляющий собой предохранительное устройство от перегрева насоса, если в змеевик не поступает достаточное количество воды, и обратный клапан 9, препятствующий обратному попаданию пара в насос и датчик потока. After the three-way valve 5 in the direction of the coil, a safety water valve 6 is installed, which operates when the pressure exceeds 1.6 MPa, protecting the piping, control and measuring elements and the coil from pressure exceeding the allowable values. A pressure gauge 7 is installed behind the water safety valve 6. A flow sensor 8 is installed behind the pressure gauge 7, which is a safety device against overheating of the pump if sufficient water is not supplied to the coil, and a check valve 9 that prevents steam from returning to the pump and flow sensor.

Далее вода, проходя через тройник, на котором установлен сливной вентиль 10, поступает в змеевик 11, находящийся в топке, где происходит нагрев воды пламенем топливной горелки 12, превращая воду в пар. Further, the water, passing through the tee, on which the drain valve 10 is installed, enters the coil 11, located in the furnace, where the water is heated by the flame of the fuel burner 12, turning the water into steam.

На выходе пара из змеевика 11 его давление показывается на манометре давления пара 13, при этом рабочий диапазон давления контролируется прессостатом 14. Далее на трубной обвязке установлены два предохранительных паровых клапана 15, срабатывающих при превышении давления более 1,6 МПа. At the outlet of the steam from the coil 11, its pressure is shown on the steam pressure gauge 13, while the operating pressure range is controlled by the pressure switch 14. Further, two safety steam valves 15 are installed on the piping, which operate when the pressure exceeds 1.6 MPa.

Между предохранительными паровыми клапанами 15 находится вентиль подогрева воды 16, при повороте которого пар направляется в систему подачи питательной воды, а именно, в бак питательной воды, для осуществления нагрева воды.Between the safety steam valves 15 there is a water heating valve 16, when turned, the steam is directed to the feed water supply system, namely, to the feed water tank, to heat the water.

Температура пара контролируется ограничителем температуры пара 17, а на выходе пара из паропровода установлены два паровых вентиля 18.The steam temperature is controlled by a steam temperature limiter 17, and two steam valves 18 are installed at the steam outlet from the steam pipeline.

В данной схеме переход из режима генерации пара в режим подогрева воды осуществляется через открытие вентиля подогрева 16 и закрытие вентиля 18.In this scheme, the transition from the steam generation mode to the water heating mode is carried out by opening the heating valve 16 and closing the valve 18.

На фиг. 2 представлена схема работы мобильного парогенератора с функцией аппарата высокого давления в режиме аппарата высокого давления, где 1 это кран питательной воды, 2 - фильтр грубой очистки, 3 - трехплунжерный насос высокого давления, 4 - байпасный вентиль, 5 - трехходовой кран высокого давления, 19 - пистолет высокого давления, 20 - турбонасадка, 21 - пенная насадка.In FIG. 2 shows a diagram of the operation of a mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus in the mode of a high-pressure apparatus, where 1 is a feed water tap, 2 is a coarse filter, 3 is a three-plunger high-pressure pump, 4 is a bypass valve, 5 is a three-way high-pressure valve, 19 - high pressure gun, 20 - turbo nozzle, 21 - foam nozzle.

При переводе рычага трехходового крана 5 в горизонтальное положение обеспечивается прохождение воды из системы подачи питательной воды до входа в пистолет высокого давления.When the lever of the three-way valve 5 is moved to a horizontal position, water flows from the feed water supply system to the inlet to the high pressure gun.

Вода из системы подачи питательной воды, а именно, из бака питательной воды, подается к крану питательной воды 1, далее она поступает в фильтр грубой очистки 2, откуда направляется на трехплунжерный насос высокого давления 3. На нагнетательном конце насоса 3 через байпасный вентиль 4, который регулирует количество воды, поступающей на выход, установлен трехходовой кран высокого давления 5, на выходе которого установлен штуцер для присоединения рукава высокого давления. Пистолет высокого давления 19 присоединяется к рукаву высокого давления с помощью известной накидной гайки и может использоваться как в режиме мойки, так и в режиме генерации пены: для целей мойки он дополняется известной турбонасадкой 20, а для целей генерирования пены - пенной насадкой 21.Water from the feed water supply system, namely, from the feed water tank, is supplied to the feed water tap 1, then it enters the coarse filter 2, from where it is directed to the high-pressure three-plunger pump 3. At the discharge end of the pump 3 through the bypass valve 4, which regulates the amount of water entering the outlet, a three-way high-pressure valve 5 is installed, at the outlet of which a fitting is installed for connecting a high-pressure hose. The high-pressure gun 19 is connected to the high-pressure hose using a well-known union nut and can be used both in the washing mode and in the foam generation mode: for washing purposes, it is supplemented by the well-known turbo nozzle 20, and for the purposes of generating foam - with a foam nozzle 21.

Claims (4)

1. Мобильный парогенератор с функцией аппарата высокого давления, представляющий собой водотрубный прямоточный паровой котел с расположенными в топке котла горелкой и змеевиком, сообщенным с системой подачи питательной воды посредством трубопроводов для воды и пара, оборудованных запорно-регулирующей арматурой, включающей в том числе кран питательной воды, байпасный вентиль и предохранительные паровые клапаны, а также снабженный насосом высокого давления, приводимым в действие однофазным электродвигателем, отличающийся тем, что насос выполнен трехплунжерным, на нагнетательном трубопроводе установлен распределитель потоков воды, состоящий из трубных элементов и запорной арматуры, а в состав запорно-регулирующей арматуры введено устройство защиты от скачков давления воды.1. A mobile steam generator with the function of a high-pressure apparatus, which is a water-tube direct-flow steam boiler with a burner and a coil located in the boiler furnace, connected to the feed water supply system through pipelines for water and steam, equipped with shut-off and control valves, including a feed valve water, a bypass valve and safety steam valves, as well as equipped with a high-pressure pump driven by a single-phase electric motor, characterized in that the pump is made of three plungers, a water flow distributor is installed on the discharge pipeline, consisting of pipe elements and shutoff valves, and shutoff valves - control fittings introduced a device to protect against surges in water pressure. 2. Мобильный парогенератор по п.1, отличающийся тем, что распределитель потоков воды, состоящий из трубных элементов и запорной арматуры, выполнен в виде трехходового крана высокого давления.2. Mobile steam generator according to claim 1, characterized in that the water flow distributor, consisting of pipe elements and valves, is made in the form of a high-pressure three-way valve. 3. Мобильный парогенератор по п.1, отличающийся тем, что устройство защиты парогенератора от скачков давления воды выполнено в виде предохранительного водяного клапана, установленного на трубопроводе между  запорной арматурой распределителя потоков воды и манометром воды.3. Mobile steam generator according to claim 1, characterized in that the device for protecting the steam generator from water pressure surges is made in the form of a safety water valve installed on the pipeline between the shutoff valves of the water flow distributor and the water pressure gauge. 4. Мобильный парогенератор по п.1, отличающийся тем, что между предохранительными паровыми клапанами установлен паровой вентиль подогрева воды.4. Mobile steam generator according to claim 1, characterized in that a steam valve for heating water is installed between the safety steam valves.

Images