Ciśnienie

Nadciśnienie i ciśnienie absolutne

W technice kotłowej zazwyczaj każde podawane ciśnienie należy traktować jako nadciśnienie względem ciśnienia atmosferycznego wynoszącego 1 bar. Jednostką stosowaną dla określenia ciśnienia jest [bar] bądź ewentualnie [barg].

Nadciśnienie przelicza się na ciśnienie absolutne według wzoru:

Średnie ciśnienie robocze

W systemie kotła parowego ciśnienie robocze nie jest wielkością stałą, ale fluktuuje wokół średniego ciśnienia roboczego p_śr. Wynika to z faktu, że ciśnienie robocze w kotle parowym służy za wielkość wyjściową do regulacji mocy kotła i stąd zawsze ulega wahaniom o ok. ±10 % wartości średniego ciśnienia roboczego ustawionego na kotle.

Przebieg ciśnienia w czasie (sterowanie kotłem BCO)

Przy obliczaniu potrzebnego średniego ciśnienia roboczego p_śr trzeba wziąć pod uwagę następujące aspekty:

• Potrzebne ciśnienie/temperatura pary na odbiorach
  Dla ustalenia średniego ciśnienia roboczego p_śr trzeba określić wymagane ciśnienie/temperaturę pary na odbiorach. Do obliczenia średniego ciśnienia roboczego należy ustalić maksymalne ciśnienie pary p_max,odb na odbiorach.
  W oparciu o zależność temperatury wrzenia od ciśnienia można obliczyć posługując się tablicą pary wymagane ciśnienie na odbiorach przy znanej temperaturze wody w kotle.

Informacje o Ciśnienie i temperatura

• Straty ciśnienia

  Dodatkowo trzeba uwzględnić straty powstające przy przesyle pary rurociągiem od kotła do odbiorników, straty na armaturach w przewodzie parowym i straty na ewentualnie zainstalowanych stacjach redukcji ciśnienia pary.

​​​​​
Informacje o Straty ciśnienia

Jeżeli odbiorniki wymagają pary o różnych ciśnieniach (różnica > 3 bar) albo pary o stałym ciśnieniu z bardzo dużą dokładnością, która nie może być zapewniona poprzez regulację mocy kotła, precyzyjna regulacja ciśnienia pary na odbiorach powinna być realizowana nie przez sterowanie kotła, ale przez stacje redukcji ciśnienia zainstalowane między kotłem i odbiornikami. Stacje redukcji ciśnienia pozwalają na regulację ciśnienia pary indywidualnie dla odbiorników niezależnie od regulacji mocy kotła.

Ustawianie i zmiana średniego ciśnienia roboczego

Średnie ciśnienie robocze p_śr kotła parowego można ustawić przy rozruchu i w trakcie eksploatacji na panelu sterowania w szafie sterowniczej kotła lub zadać z systemu automatyzacji budynku.

Obniżone ciśnienie robocze

Dla uzyskania jak najlepszej efektywności energetycznej moc kotła należy precyzyjnie dostosować do aktualnego rzeczywistego zapotrzebowania na parę. Taką sytuacją jest obniżenie ciśnienia roboczego kotła na weekend, by zminimalizować straty ciepła przez promieniowanie.

Ciśnienie robocze nie może być jednak obniżane zupełnie dowolnie. Zmniejszenie ciśnienia do zbyt niskiego poziomu może skutkować wystąpieniem negatywnych zjawisk:

• kawitacji w pompach wskutek niedostatecznego dławienia,
• niestabilnej pracy pomp,
• spadku wydajności pomp.

Duża prędkość pary wskutek zmniejszenia jej gęstości może również mieć szereg negatywnych skutków, takich jak:

• erozja armatur i kolan rurowych,
• zbyt głośny hałas związany z przepływem pary,
• wzmożone porywanie wody kotłowej przez parę.

Wobec powyższego minimalne dopuszczalne ciśnienie robocze jest fabrycznie ograniczone do połowy projektowanego ciśnienia roboczego.

Minimalne średnie ciśnienie robocze kotła parowego wysokociśnieniowego nie powinno być niższe niż 5 bar. Para ma przy małym ciśnieniu dużą objętość właściwą, w związku z czym armatury i przewody parowe musiałyby mieć ogromne rozmiary.

Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze

Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze kotła jest warunkowane konstrukcją i wytrzymałością materiałów użytych do budowy kotła.

Informacja o maksymalnym dopuszczalnym ciśnieniu jest podana przez producenta na tabliczce znamionowej kotła, w dokumentacji dołączonej do kotła i w dokumentach odbioru. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze musi być ograniczane przez zawór bezpieczeństwa na kotle. Zawór bezpieczeństwa otwiera się w chwili osiągnięcia przez ciśnienie maksymalnej dopuszczalnej wartości, uniemożliwiając dalszy wzrost ciśnienia w kotle. Gdy ciśnienie w kotle spadnie do bezpiecznego poziomu zawór ponownie się zamyka.

Dla zapewnienia niezawodności działania zaworu bezpieczeństwa i uniknięcia zadziałania zaworu w trakcie normalnej pracy kotła oraz rozszczelnienia zaworu ciśnienie w kotle parowym jest podzielone na stopnie:

Wykres przebiegu ciśnienia z ciśnieniami wł/wył palnika dla kotła parowego ze średnim ciśnieniem roboczym 13,3 bar

W sterowaniu kotła można w dopuszczalnych granicach wybrać także inne systemy stopniowania średniego ciśnienia roboczego.

Inne części składowe instalacji

Oprócz obliczeń dla samego kotła należy też pamiętać o obliczeniu maksymalnych dopuszczalnych ciśnień roboczych i maksymalnych dopuszczalnych temperatur dla wszystkich bezpośrednio połączonych z kotłem elementów instalacji, podzespołów, układów i modułów (armatur, czujników, przewodów rurowych, uszczelek, przyrządów itd., zależność ciśnienie/temperatura dla kołnierzy wg EN 1092-1).

Jeżeli w sieci występują odbiorniki pary, które mają mniejsze dopuszczalne ciśnienie robocze niż kocioł, to muszą one być chronione przed zbyt wysokim ciśnieniem przez własne zawory bezpieczeństwa lub przez stacje redukcji ciśnienia z zaworami bezpieczeństwa zainstalowane między nimi i kotłem.