Кондитерская промышленность

Контрольно-измерительные приборы и арматура варочных аппаратов

Процессы нагревания, растворения и уваривания контролируют и ре­гулируют с помощью контрольно-измерительных приборов и запорной арматуры.

На рисунке 1 показана схема теплообменной установки с размещени­ем на ней наиболее часто устанавливаемых приборов и устройств, служа­щих для обеспечения нормальной работы теплообменной установки с применением пара в качестве теплоносителя.

Рисунок 1 - Схема теплообменной установки с размещением на ней приборов и арматуры
Рисунок 1 — Схема теплообменной установки с размещением на ней приборов и арматуры

В рубашку теплообменного аппарата 11 пар поступает через впускной вентиль 1. На отводном патрубке 2 устанавливают манометр 4 и предохра­нительный клапан 5. Во избежание выхода из строя (от гидравлического удара) манометр подсоединяют через промежуточную трубу 3, выполнен­ную в виде одного витка пружины.

Перед пуском аппарат прогревают, предварительно удалив из паровой рубашки воздух и остатки конденсата. Для продувки воздуха в верхней ча­сти паровой рубашки открывают кран 12. Конденсат из варочной аппара­туры продувают в атмосферу при открытом вентиле 16, установленном на отводной линии 17, или через специально для этого предназначенную си­стему. После продувки вентили 12 и 16 закрывают, открывают запорные вентили 13 и 15, пропуская отработавший пар через конденсато-отводчик 14. Затем вентиль 1 открывают до получения требуемого давления, кото­рое контролируют манометром.

При уваривании продукта из него выделяется вторичный пар, отводи­мый из аппарата по трубе 7. Если уваривание происходит под разрежением, то трубу подсоединяют к конденсатору и вакуум-насосу. За величиной разре­жения следят по показаниям вакуумметра 6, а за температурой увариваемой массы — по показаниям термометра 8. Обычно применяют манометрические термометры, которые состоят из термобаллона 10, погруженного в уваривае­мую массу, капиллярной трубки 9 и показывающего прибора. Уваренную массу выгружают через спускной клапан 18.

Манометр и вакуумметр

Эти приборы контролируют давление. Мано­метром измеряют избыточное давление, а вакуумметром — разрежение.

Оба прибора относятся к пружинным. Их действие основано на де­формации пружин от приложенных усилий. Пружины кинематически связаны с показывающими устройствами и изготовляются из стальных или латунных трубок овального или эллиптического сечения в виде одно- и многовитковых элементов. Под влиянием внутреннего избыточного давления трубка деформируется. Деформация передается контроль­ным устройствам.

На рисунке 2 показано принци­пиальное устройство манометра с одновитковой трубчатой пружиной. Один коней одновитковой трубки 2 впаян в основание 8, представляю­щее собой толстостенную камеру с ниппелем 9 и стойкой 10, на которой монтируется механизм. Корпус 1 прибора, закрытый стеклом, крепится к приливам основания. Через ниппель внутренняя полость трубки соединя­ется со средой, давление которой не­обходимо измерить. Другой конец трубки запаян и может свободно пе­ремещаться. Под действием давле­ния эллипсовидное или овальное сечение трубки стремится превратиться в круглое, заставляя трубку вы­прямиться. Свободный конец трубки будет при этом передвигаться и через тягу 7, зубчатый сектор 6 и ше­стерню 5 поворачивать ось с закрепленной на ней стрелкой 4. Стрелка пере­мещается по шкале 3 на угол тем больший, чем больше давление. Механизм передачи можно регулировать путем изменения длины тяги и плеча секто­ра. Для уничтожения зазоров и связанного с ними «мертвого» хода служит спиральная часовая пружина 11, прижимающая шестерню к одной стороне зубцов сектора 6.

Рисунок 2 - Манометр с одновитковой трубчатой пружиной
Рисунок 2 — Манометр с одновитковой трубчатой пружиной

Манометрический термометр

Принцип действия основан на измене­нии величины давления жидкости, газа и пара, помешенных в замкнутый объем, при изменении температуры.

Манометрический термометр (рисунок 3,а) состоит из термобаллона 3, капилляра 2 и манометра 1. При нагревании термобаллона 7 (рисунок 3,б) уве­личение давления рабочего вещества передается через капилляр 5 трубчатой пружине 1, которая, раскручиваясь, с помощью рычага 2 перемещает стрелку 3 относительно шкалы 4. Термобаллон крепится к аппарату штуцером 6.

Капилляр обычно изготовляют из медной трубки с внутренним диа­метром от 0,2 до 0,5 мм. Снаружи капилляр защищен от механических по­вреждений металлической оплеткой. Длина капилляра достигает 75м.

а - устройство; б — схема работы Рисунок 3 - Манометрический термометр:
а — устройство; б — схема работы
Рисунок 3 — Манометрический термометр:

Предохранительные клапаны

Предназначены для выпуска из аппара­та рабочей среды (в частности, в изучаемом оборудовании — греющего пара) в случае превышения допускаемого давления.

Предохранительные клапаны устанавливают непосредственно на ап­парате или вблизи него на трубопроводе. В последнем случае между кла­паном и аппаратом не должно быть запорной арматуры (вентилей, кранов и т. п.). Клапаны могут засоряться, поэтому один раз в смену следует про­верять их работоспособность поднятием рычага от руки.

По конструкции предохранительные клапаны разделяются на грузо­вые и пружинные. В теплообменных аппаратах кондитерского производст­ва применяются преимущественно пружинные клапаны.

Пружинный автоматический предохранительный клапан состоит из стакана (рисунок 4), навинченного на цилиндрическую часть фигурной гайки. Внутри стакана проходит нажимной регулировочный винт 2, верх­няя часть которого имеет лыски размером под гаечный ключ. Вращением винта через сухарь 6можно сжать пружину 7. Сухарь 8 упирается в золотник 9, который прижимается плоскостью 10 к цилиндру 12, перекрывая выход пара из трубы 14. Пружина сжимается настолько, что золотник приподнима­ется лишь при увеличении давления пара выше рабочего. Для наблюдения за состоянием пружины стакан 4 снабжен окнами 5. Три направляющих 11 зо­лотника обеспечивают его соосность с цилиндром 12.

Регулировочный винт фиксируется в нужном положении контргай­кой 3. Отверстие 1 предназначено для проволоки, которая пломбируется. Предохранительный клапан ввинчивается в трубу 14, которая может быть патрубком на паропроводе или в корпусе теплового аппарата 15. Шести­гранник 13 обеспечивает плотное соединение цилиндра 12 с трубой 14. Исправный клапан должен «парить» — выпускать пар при превышении рабочего давления в аппарате.

Рисунок 4 - Предохранительный пружинный автоматический клапан
Рисунок 4 — Предохранительный пружинный автоматический клапан

Конденсатоотводчики

Применяют для автоматического отвода кон­денсата из парового пространства аппарата без выпуска пара. Наиболее часто для этой цели используют подпорные и поплавковые шайбы и водоотводчики.

Подпорные шайбы

Подпорные шайбы представляют собой диски с отверстиями, устанав­ливаемые во фланце трубопровода. Перед подпорной шайбой располага­ют конический фильтр из проволочной сетки, предотвращающий засорение отверстий. Площадь отверстий должна обеспечивать проход за­данного количества конденсата при заданном перепаде давления. Шайбы обычно ставят при давлении до 0,5 МПа. Недостатком подпорных шайб является их неудовлетворительная работа при колебаниях давления.

Поплавковый конденсатоотводчик

Поплавковый конденсатоотводчик (рисунок 5) состоит из корпуса 2, в котором находится стакан-поплавок 3 со стержнем 10, имеющим на конце конусный клапан 5. Сверху корпус закрыт крышкой 4, на которой закреп­лены седло 6 золотникового затвора, обратный клапан 7, направляющая трубка 9 и вентиль 8 для продувки конденсатоотводчика.

Рисунок 5 - Конденсатоотводчик
Рисунок 5 — Конденсатоотводчик

Действие конденсатоотводчика заключается в следующем. Отработан­ный пар, выходящий из варочного аппарата вместе с конденсатом, заполняет кольцевое пространство между стаканом и корпусом. Пустой стакан-по­плавок 3 всплывает и закрывает конусным клапаном 5 выходное отверстие седла 6. По мере поступления конденсат заполняет корпус и начинает пере­ливаться через верхнюю кромку внутрь стакана. Когда накапливается доста­точное количество воды, стакан под действием силы тяжести опускается и клапан 5 открывает золотниковый затвор. Вода из конденсатоотводчика вы­тесняется в сборник конденсата паром. Опустевший стакан снова всплывает, закрывая выходное отверстие, и процесс повторяется снова. Таким образом, конденсат периодически удаляется из паропровода.

Продувочный вентиль 8 служит для выпуска воздуха, а также большо­го количества конденсата во время включения и разогревания варочного аппарата. Остатки конденсата и шлам спускают через отверстие, закрывае­мое пробкой 1.

При монтаже и обслуживании конденсатоотводчиков не допускает­ся подключение к одному конденсатоотводчику двух и более различных аппаратов, так как отработанный пар из одного будет поступать в дру­гой, что нарушит работоспособ­ность и безопасность обслуживания аппаратов.

К запорной арматуре относят­ся: вентили, задвижки, пробковые краны. Для предотвращения попа­дания конденсата в паропровод приснижении в нем давления применя­ются обратные клапаны.

Запорный вентиль

Применяется для соединения варочного аппарата с паровой магистралью, на линии конденсата и т. п. Он перекрывает поток пара или жидкости клапаном, который, как правило, перемещает­ся перпендикулярно оси потока.

Вентиль (рисунок 6; а, б) состоит из корпуса 6, в котором имеется седло и размещен клапан 4 с резиновой уплотнительной прокладкой 5. Кла­пан с помощью шпинделя 2 (штока), имеющего в средней части резьбу, соединен с маховичком 1. При пово­роте маховичка против часовой стрелки шток 2 с клапаном 4 подни­маются и открывают путь пару или воде. При обратном вращении шток с клапаном опускаются на седло, перекрывая поток. Сальник 3 предотвра­щает утечку воды через зазор между штоком 2 и корпусом 6. Для того чтобы предотвратить быстрое истирание резинового уплотнителя, клапан 4 сво­бодно закреплен на штоке.

Установка вентиля на трубопроводе разрешается только таким образом, чтобы давление от потока действовало на клапан снизу. При подаче пара или воды сверху клапана возможен его отрыв от штока при открытии вентиля, так как давление прижимает клапан к седлу со значительной силой. Кроме того, при таком направлении потока сальник при закрытом вентиле находит­ся под давлением, что затрудняет его ремонт. Направление потока указывает­ся на корпусе стрелкой. Вентили устанавливаются на трубопроводах с односторонним движением потока. Недостатком вентилей являются значи­тельные потери давления, вызванные большим количеством поворотов по­тока. Для уменьшения этих потерь используют вентили с наклонным рас­положением клапана — вентиль «Косва» (рисунок 6, в).

а — вентиль; б — схема прямого вентиля; в - схема вентиля «Косва» Рисунок 6 - Запорный вентиль
а — вентиль; б — схема прямого вентиля; в — схема вентиля «Косва»
Рисунок 6 — Запорный вентиль

Задвижка

Задвижка (рисунок 7; а, б).

Пере­крывает поток при движении дисков 7 перпендикулярно направлению пото­ка. Это обеспечивает минимальное со­противление задвижки в открытом состоянии. Задвижка в отличие от вен­тиля допускает движение потока в лю­бом направлении.

Задвижка
Рисунок 7 -Задвижка: а — задвижка; б — схема задвижки;

Пробочные краны

Пробочные краны см. рисунок 8; а, б.

Пробочный кран
Рисунок 8 — Пробочный кран: а — кран пробочный; б — схема пробочного крана

Состоят из корпуса 6, в котором поме­щена плотно притертая к стенкам кор­пуса пробка 9 с отверстием 8. При повороте пробки на 90° продольная ось отверстия устанавливается перпенди­кулярно потоку, и подача прекращает­ся. При больших давлениях и расходах быстрое закрытие пробочного крана вызывает резкое повышение давле­ния в сети (гидравлический удар), нарушающее прочность соединений трубопроводов. Поэтому они могут использоваться в системах, где давле­ние не превышает 0,1 МПа. В аппаратах для тепловой обработки пробоч­ные краны устанавливаются на паровых рубашках для быстрого спуска конденсата (продувка конденсата) и воздуха (продувка воздуха).

Обратные клапаны

Бывают двух типов — подъемные и поворотные. На корпусе обратного клапана обязательно обозначается стрелкой на­правление движения потока.

В подъемном клапане (рисунок 9, а) внутри корпуса 1, снабженного крышкой 2, установлен клапан 3, опирающийся на седло 4. Движущаяся среда поступает под клапан, поднимает его и проходит через арматуру. При обратном движении под действием массы и давления клапан опускается на седло и закрывает обратный путь потоку.

В поворотном клапане (рисунок 9, б) аналогичным образом действует клапан 5, поворачивающийся на оси.

Обратный клапан
Рисунок 9 — Обратный клапан а — подъемный; б — поворотный

При обслуживании трубопроводов тепловых аппаратов возможны следующие причины пропускания пара или воды арматурой:

  • коррозия притертых поверхностей седла и клапана — для восста­новления работоспособности следует притереть уплотняющие поверх­ности (если клапан металлический) или заменить резиновую прокладку на клапане;
  • засорение посторонними частицами (накипь и др.) — для прочистки необходимо истереть частицы, осторожно вращая маховик в обе стороны;
  • износ сальникового уплотнения — требуется периодическое подтя­гивание крышки сальника или замена набивки;
  • заедание шпинделя в резьбе — следует периодически очищать резьбу и смазывать смесью графита с минеральным маслом;
  • перекос подъемного или зависание поворотного клапанов — необ­ходимо разобрать клапан и собрать снова.