Cтраница 1

Регулируемый отбор пара производится снизу из выхлопного патрубка цилиндра высокого давления при давлении 6 - 8 ата. Кроме того, имеется два нерегулируемых отбора в цилиндре низкого давления после 10 - й и 13 - й ступеней, из которых пар поступает в подогреватели питательной воды. В подогреватель высокого давления пар поступает из регулируемого отбора сверх количества, идущего на производство.  

Регулируемый отбор пара у турбин типа АП имеет производственное назначение; у турбин AT регулируемый отбор предназначен для теплофикационных целей.  

Режим регулируемого отбора пара должен быть таким, чтобы турбина всегда работала с величиной отбора, близкой к номинальному. При небольшой величине отбора следует проверить экономическую обоснованность сохранения турбоустановки в работе.  

Давлением регулируемого отбора пара называется давление пара в отборном патрубке турбины перед запорной задвижкой.  

Давлением регулируемого отбора пара называют его давление в патрубке корпуса турбины, через который производится отбор. Номинальной величиной отбора называют наибольшее количество отбираемого от турбины пара, которое должно обеспечиваться при номинальной ее мощности.  

Турбина имела регулируемый отбор пара (имеющий значение для теплофикации) от 1 до 2 ата.  

Турбины без регулируемого отбора пара отмечены зяездочкой.  

Номинальная величина регулируемого отбора пара из турбины с одним регулируемым отбором - наибольшая величина отбора, при которой турбина развивает номинальную мощность; турбина с двумя регулируемыми отборами пара должна развивать номинальную мощность при номинальных величинах обоих регулируемых отборов.  

Поворотные диафрагмы регулируемых отборов пара проверяют до установки в цилиндр турбины. Для этого собранную диафрагму укладывают на подкладки так, чтобы сторона входа пара в сопла была расположена сверху. Затем на диафрагме собирают поворотное кольцо и через его окна проверяют плотность прилегания уплотнительных поясов. Пластинка щупа толщиной 0 05 мм не должна проходить в их стык. Необходимая плотность стыка достигается шабровкой поясков сначала по краске, а затем по блеску.  

Турбины без регулируемого отбора пара отмечены звездочкой.  

Поворотные диафрагмы регулируемых отборов пара проверяют до их установки в цилиндр турбины. Для этого собранную диафрагму укладывают на подкладки так, чтобы сторона входа пара в сопла диафрагмы была расположена сверху. Затем на диафрагме собирают поворотное кольцо и через его окна проверяют плотность прилегания уплотнительных поясов. Пластинка щупа толщиной 0 05 мм не должна проходить в их стык. Необходимая плотность стыка достигается шабровкой поясков: сначала по краске, а затем по блеску.  

При резервировании регулируемых отборов пара или противодавления теплофикационных турбин автоматическое включение особенно необходимо в тех случаях, когда по требованиям технологии производства не допускаются перерывы в подаче пара.  

Турбины без регулируемого отбора пара отмечены звездочкой. Величины параметров, заключенные в скобки, для вновь проектируемых турбин принимать не рекомендуется.  

Из (16.1) следует выражение для определения расхода свежего пара в турбину при известных значениях мощности турбины и расхода пара на тепловое потребление:

Турбины с регулируемым отбором пара имеют следующие особенности:

1. В зависимости от тепловой нагрузки возможны конденсационные и теплофикационные режимы. Для теплофикационного режима в зависимости от тепловой нагрузки турбина может работать по тепловому или электрическому графикам . В первом случае регулирующие органы ЧНД находятся в неподвижном состоянии, а изменение нагрузки теплового потребителя и мощности турбины обеспечивается органами парораспределения ЧВД. При этом возможен режим, когда регулирующие органы ЧНД закрыты и весь пар направляется тепловому потребителю. В ЧНД для охлаждения ее корпуса и ротора направляется только вентиляционный расход пара. На режимах работы по электрическому графику регулирующие органы ЧНД могут иметь произвольную степень открытия.

2. Для предотвращения аварийных ситуаций на паропроводе, связанном с камерой регулируемого отбора, устанавливается предохранительный клапан. Кроме него, из-за большого объема паропровода для предотвращения обратного пропуска пара в турбину при ее аварийном останове обязательно устанавливаются обратные клапаны.

3. В турбинах с регулируемым отбором водяного пара из-за многообразия режимов применяется сопловое парораспределение.

Диаграмма режимов турбины с одним регулируемым отбором пара показана на рис. 16.6.

Мощность турбины, определяемая по кривой ab , соответствует работе с полным отбором пара тепловому потребителю (G 2 =G к =0). Вентиляционный пропуск пара в ЧНД (5-10% от расчетного значения) определяется линией a 1 b 1 . Сетка пунктирных линий (a 1 b 1 ) определяет режимы работы турбины с различным отбором пара тепловому потребителю (область диаграммы a12ba ). Линия a 11 b 11 представляет изменение мощности турбины при расчетном пропуске пара в ЧНД (когда регулирующие органы ЧНД полностью открыты и давление р п (р т) поддерживается постоянным). Линия b2 определяет режим работы с максимальным пропуском пара через ЧВД. Линия а 1 2 соответствует чисто конденсационному режиму работы, когда расход пара в отбор равен нулю. При расчетном пропуске пара через ЧНД наибольшая мощность турбины определяется точкой b 11 (здесь расход пара через ЧВД максимальный, а расчетный пропуск через ЧНД равен G 20 =0,4G 10). Точка а 11 соответствует расчетному пропуску пара в ЧНД при конденсационном режиме и определяет существенно меньшую мощность турбины, которую она может развивать при максимальном расходе через ЧВД.

Рис. 16.6. Диаграмма режимов турбины Т с регулируемым отбором пара

Если допустить повышение давления пара перед ЧНД (в регулируемом отборе), то через нее можно пропустить больший расход пара и даже при конденсационном режиме достигнуть максимальной мощности N мак с, на которую рассчитан электрогенератор. В диаграмме режимов при пропуске пара G 20 =0,4G 10 , которому соответствует линия a 11 b 11 , регулирующие клапаны ЧНД (или поворотные диафрагмы) откроются полностью и дальнейшее увеличение расхода через ЧНД достигается за счет роста давления пара в камере регулируемого отбора.

Для определения расхода отбираемого пара в произвольном режиме (точка А на рис. 16.6) выполняется следующее построение. Точка А в диаграмме определяет расход свежего пара в турбину для заданного режима (G 1 =G o). Проведя через точку А линию постоянного пропуска пара в ЧНД, найдем на пересечении линии АВ с линией конденсационного режима точку В , которая позволяет определить пропуск пара G 2 в ЧНД. Расход отбираемого пара находится как разность G п =G 1 -G 2 . Линии режимов турбины с постоянным расходом отбираемого пара G п =const на диаграмме представлены тонкими сплошными линиями. Иногда в диаграммах вместо G п (G т) строятся линии постоянной тепловой нагрузки Q т =G св (h пр -h об ), определяемой по значениям энтальпий прямой (h пр ) и обратной (h об ) сетевой воды, проходящей через сетевой подогреватель.

Представляемые турбины выполняются как с промежуточным перегревом пара, так и без него. Выигрыш от промперегрева здесь меньше, чем у конденсационных турбин, так как он определяется по отношению к характеристикам ЦНД, среднегодовой расход пара через который в турбинах с регулируемым отбором меньше. Для турбин с производственным отбором пара, который мало меняется в течение всего года, целесообразно, чтобы конденсационная мощность была равна номинальному значению, а не больше ее, что характерно для турбин с отопительными отборами пара. Размеры последней ступени ЧНД таких турбин при прочих равных условиях меньше, чем у конденсационных, так как турбоустановки с теплофикационными турбинами, устанавливаемые обычно в черте города, имеют при оборотном водоснабжении конденсатора повышенную температуру охлаждающей воды и, соответственно, повышенное давление в конденсаторе.

На последней странице этой лекции приводится упрощенная диаграмма режимов, которую будем использовать при решении задач на практических занятиях. Её необходимо распечатать и принести на практические занятия.

Временное отключение регенеративных отборов пара—один из простых и эффективных способов быстрого получения дополнительной мощности . При этом пар, ранее поступавший в подогреватели, проходит в проточную часть последующих ступеней турбины, вырабатывая дополнительную мощность, что особо актуально для энергоблоков, работающих при скользящем начальном давлении, а также при необходимости использования регуляторов «до себя». Отключение пара регенеративных отборов помимо рассмотренного прямого увеличения мощности ведет к отсечению паровых объемов подогревателей и трубопроводов, инерция которых снижает скорость набора нагрузки при открытии регулирующих клапанов турбины.
Конечно, следует иметь в виду, что существуют определенные ограничения режимов, при которых допустимо отключение регенерации, обусловленные, в частности, надежностью работы лопаточного аппарата последней ступени и упорного подшипника. Для изыскания возможностей расширения диапазона режимов, допускающих отключение регенерации, ведутся многочисленные исследования. В частности, результаты работ ЦКТИ и Средазтехэнерго показывают возможность отключения ПВД при нагрузках, близких к номинальной.
Можно выделить два основных способа отключения регенеративных отборов. За рубежом нашли применение схемы, в которых питательную воду направляют в обвод подогревателей. Уменьшение теплообмена в подогревателе прекращает конденсацию пара и повышает давление, вследствие чего прекращается поступление пара в подогреватель и увеличивается мощность турбины. Такой способ отключения регенерации обладает значительной инерцией, обусловленной паровыми объемами, а также аккумуляцией теплоты в металле подогревателей и находящейся в них воде. При практической его проверке в опытах ЦКТИ на турбине ПТ-60-90/13 процесс изменения мощности начинался через 3 с после подачи команды и продолжался 30 с. Аналогичные результаты получены фирмой «Сименс» на конденсационном блоке 80 МВт.
Указанный способ отключения регенерации не устраняет вредного влияния паровых емкостей системы регенерации при открытии регулирующих клапанов турбины. Изменение температуры питательной воды происходит с большой скоростью (22 К/мин в опытах ЦКТИ), что ухудшает условия работы котельного экономайзера. Возможны также значительные скорости изменения температуры труб подогревателей, недопустимые по условиям прочности. t..
Отмеченные обстоятельства заставляют отдать предпочтение непосредственному прекращению подачи пара в подогреватели. Для его реализации могут быть использованы обратные клапаны регенеративных отборов . Практическая проверка этого способа была проведена ЦКТИ, Л ПИ и Средазтехэнерго на турбинах К-300-240, К-200-130, К-100-90 и ПТ-60-90/13. Проведению испытаний предшествовала работа по наладке автоматики обратных клапанов, что позволило повысить их быстродействие до 0,4— с. В программу испытаний входило исследование работы оборудования как на частичных нагрузках, так и в режимах, близких к номинальному. Регулирующие клапаны турбин поддерживались в неизменном положении ограничителями мощности. Опыты были повторены многократно.
При закрытии обратных клапанов для исследованных турбин мощность возрастала на 10— % (рис. 5.13). Продолжительность процесса набора мощности составляла соответственно 1 и 5 с для турбин К-100-90 и ПТ-60-90/13. Мощность турбины К-200-130 повышалась на 10—11 % за 8—10 с, в том числе на 3—4 % за первые 1—2 с. Аналогичные результаты дает отключение регенерации для турбины К-300-240 . Временное отключение регенерации, безусловно, не должно противопоставляться быстрому открытию регулирующих клапанов турбины. Напротив, наибольший эффект дает сочетание обоих способов.
При закрытии обратных клапанов снижение давления в подогревателях оказалось сравнительно небольшим. Это объясняется тем, что в существующей конструкции обратных клапанов усилия гидроприводов при больших положительных перепадах давлений на клапанах недостаточны для обеспечения плотного прилегания клапана к седлу. Поэтому клапаны по мере падения давления в подогревателе приоткрываются на некоторую величину. Это явление усиливается, особенно при больших нагрузках, вследствие повышения давления в камере отбора после закрытия обратных клапанов. На осциллограммах перемещения клапанов можно видеть, что после закрытия в первый момент времени
ДДПП — датчик давления промперегрева; ДМ — датчик вырабатываемой мощности; ПВД — подогреватель высокого давления; ПЗ — промежуточный золотник; ПП — промперегреватель; Р М — регулятор мощности; PC — регулятор скорости; С — сервомотор ЦВД; СО — сервомотор клапана регенеративного отбора; ЭГП — электрогидравлический преобразователь; £ — корректирующий импульс по положению клапанов регенеративных отборов клапаны приоткрываются на несколько миллиметров. Этим можно объяснить заниженное значение увеличения мощности при отключении регенерации по сравнению с ее возможным приростом согласно тепловому расчету. Изменение конструкции гидроприводов для обеспечения полного закрытия обратных клапанов или применение специальных отсечных клапанов может повысить величину и скорость набора мощности.
Наличие некоторого расхода пара в подогреватели, а также аккумуляция теплоты в металле трубок и корпусов подогревателей обусловили лишь незначительное изменение температуры питательной воды за ПВД и давления в деаэраторе при работе с отключенной регенерацией, вследствие чего не нарушается нормальный режим работы экономайзера и питательного насоса. гриль для шаурмы
Движение обратных клапанов в сторону открытия (см. рис. 2.7, 6) происходит с меньшей скоростью, чем в сторону закрытия, что обусловлено конструктивными особенностями системы управления и гидропривода обратных клапанов. Клапаны полностью открываются за 4—8 с. Давление в подогревателях при этом возрастает.
Проведенные испытания подтверждают возможность использования обратных клапанов регенеративных отборов для повышения приемистости блоков. Для практической реализации этого способа отключения регенеративных отборов необходима разработка специальной системы автоматического управления обратными клапанами, которая, обеспечивая повышение приемистости блока, сохранила бы защитные функции обратных клапанов. На рис. 5.14 представлена как возможный вариант предложенная ЦКТИ схема регулирования мощности, в которой импульс "ф противоаварийной автоматики энергосистемы действует на ЭГП системы управления клапанами ЧВД и на регулятор мощности, управляющий отборами пара на регенерацию.
Как правило, отключение регенеративных подогревателей с целью быстрого набора мощности необходимо на весьма короткое время, определяемое переходом парогенератора к новому режиму, после чего они снова будут включены. Обычно за столь короткий промежуток времени не возникает значительных температурных изменений в оборудовании блока.
Положительно оценивая возможность быстрого отключения подогревателей высокого давления как скрытый вращающийся резерв энергосистемы, следует вместе с тем иметь в виду, что все же оно сильно изменяет режимы как турбины, так и подогревателей. Поэтому не следует злоупотреблять этой возможностью повышения приемистости, используя ее только при возникновении действительно аварийных ситуаций в энергосистемах.

1 вопрос Объясните на каких станциях (теплофикационный отбор пара) из турбины

Регулируемый отбор пара из турбины, используемый для снабжения потребителей тепловой энергией.

ТЭЦ отборы пара

Производственный Теплофикационный отбор пара из турбины, используемый для производственных целей

Конденсационные турбины.

Вероятно, этот тип турбин самый распространённый (маркировка — К). В комплекте с самой такой турбинной обязательно есть ещё устройство для сбора отработавшего пара — конденсатор. Весь отработавший пар в такой турбине поступает в конденсатор.

Конденсационные паровые турбины предназначены для выработки электричества. Т.е. такие турбины ставят наГРЭС. На ТЭЦ ставят, в основном, другого типа турбины. Весь пар с котла поступивший в такую турбину совершает работу для получения электроэнергии. Тепловую энергию с таких турбин не получают, за редкими исключениями.

Теплофикационные турбины.

Турбины типа — Т. Этот вид турбин устанавливают на ТЭЦ, т.е. там, где помимо выработки электричества, ещё нужно получать тепловую энергию — отопление и горячее водоснабжение.

У теплофикационных турбин существуют регулируемые теплофикационные отборы пара. Регулировка осуществляется поворотной диафрагмой. Пар с такого отбора поступает в сетевые подогреватели — теплообменники, где пар передаёт своё тепло сетевой воде.

Теплофикационные турбины, как правило, могут работать и в конденсационном режиме, например, в летнее время. В таком случае пар на сетевые подогреватели не поступает, а весь используется для выработки электричества.

Теплофикационные турбины с промышленным отбором пара.

Маркировка таких турбин — ПТ.

Промышленный отбор пара означает то, что часть пара с таких турбин уходит на какое-либо стороннее производство (завод, фабрику и т.д.). Пар может возвращаться обратно на электростанцию в виде конденсата, а может и полностью теряться.

Такие турбины в настоящее время практические не устанавливают. В советское время их устанавливали на ТЭЦ вблизи крупных промышленных предприятий — химических комбинатов, деревообрабатывающих заводах и т.д..

Противодавленческие турбины.

Противодавленческие турбины имеют маркировку — Р. В составе таких турбин отсутствует конденсатор, а весь отработавший пар идёт с каким-либо небольшим давлением стороннему потребителю.

Этот тип турбин в настоящее время, как и турбины ПТ, не находит применение за редким исключением. После распада Советского Союза многие такие турбины «пылились» без дела, так как отсутствовал внешний потребитель отработавшего пара. Без потребителя пара невозможна и их эксплуатация, а значит и выработка электричества.

2 вопрос Схема Узо

Каждое защитно-отключающее устройство в зависимости от параметра, на который оно реагирует, может быть отнесено к тому или иному типу, в том числе к типам устройств, реагирующих на напряжение корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение фазы относительно земли, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, оперативный ток и др. Ниже в качестве примера рассмотрено два типа таких устройств.

Защити отключающие устройства, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли, имеют назначение устранить опасность поражения током при возникновении на заземленном или запуленном корпусе повышенного напряжения. Эти устройства являются дополнительной мерой защиты к заземлению или занулению.

Принцип действия — быстрое отключение от сети установки, если напряжение ее корпуса относительно земли окажется выше некоторого предельно допустимого значения Uк.доп, вследствие чего прикосновение к корпусу становится опасным.

Принципиальная схема защитно-отключающего устройства, реагирующего на напряжение корпуса относительно земли: 1 — корпус; 2 — автоматический выключатель; НО — катушка отключающая; H — реле напряжения максимальное; R3 — сопротивление защитного заземления; RB — сопротивление вспомогательного заземления

3 вопрос Допустимые режимы работы трансформаторов в нормальных условиях и в аварийных ситуациях в энергосистеме

Нормальными режимами работы считаются такие, на которые рассчитан трансформатор и при которых он может длительно работать при допустимых стандартами или техническими условиями отклонениях основных параметров (напряжение, ток, частота, температура отдельных элементов) и нормальных условиях работы (климат, высота установки над уровнем моря). Номинальные значения основных параметров трансформатора указаны на его щитке и в паспорте

Эксплуатация трансформатора допускается только при условии защиты его обмоток вентильными разрядниками или ограничителями перенапряжения,

Нейтрали обмоток высшего напряжения трансформаторов напряжением 110 кВ, с неполной изоляцией со стороны нейтрали, должны быть заземлены наглухо, за исключением случаев, обусловленных в п.7.1.5. Трансформаторы напряжением до 35 кВ могут работать с изолированной нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку (дугогасительный реактор). При суммарном токе дугогасящих катушек более 100 А присоединять их к одному трансформатору следует по согласованию с заводом – изготовителем.

Длительная работа трансформатора допускается при мощности не более номинальной при превышении напряжения, подводимого к любому ответвлению обмотки ВН, СН и НН, на 10 % сверх номинального напряжения данного ответвления обмотки. При этом напряжение на какой – либо обмотке трансформатора на должно превышать наибольшего рабочего напряжения для данного класса напряжения

Нагрузочные режимы

В зависимости от характера суточного или годового графика нагрузки и температуры охлаждающей среды допускаются систематические и аварийные перегрузки трансформатора. Допустимые систематические перегрузки превышают номинальную нагрузку трансформатора, однако они не вызывают сокращение срока его службы, так как при этом износ витковой изоляции не превышает нормального. Допустимые аварийные перегрузки трансформатора вызывают повышенный, в сравнении с нормальным, износ витковой изоляции, что может привести к сокращению установленного срока службы трансформатора, если повышенный износ со временем не будет компенсирован нагрузкой с износом витковой изоляции ниже нормального.

Такие перегрузки допустимы при всех системах охлаждения независимо от предшествующего режима, температуры охлаждающего воздуха и места установки трансформаторов при условии, что температура масла в верхних слоях не выше 115°С. Помимо этого, для маслонаполненных трансформаторов, работающих с коэффициентом начальной нагрузки К1 < 0,93, допускается перегрузка на 40 % сверх номинального тока не более 5 суток на время максимумов нагрузки общей продолжительностью не более 6 ч в сутки при принятии всех мер для усиления охлаждения трансформатора.

При переменной нагрузке на подстанцию с несколькими трансформаторами необходимо составить график включений и отключений параллельно работающих трансформаторов с тем, чтобы добиться экономичных режимов их работы.

В реальных условиях приходится несколько отклоняться от расчетного режима с тем, чтобы число оперативных переключений каждого трансформатора не превышало десяти в течение суток, т. е. не приходилось бы отключать трансформаторы менее чем на 2 - 3 ч.

При параллельной работе трансформаторов суммарная нагрузка на трансформаторную подстанцию должна обеспечить достаточную нагрузку каждому из них, о чем судят по показаниям соответствующих амперметров, установка которых для трансформаторов номинальной мощностью 1000 кВА и выше обязательна.

Сравнительный анализ трех схем отбора, которые используются в домашних бражных и ректификационных колонах. Рассмотрены характеристики, преимущества и недостатки, а также применимость в различных вариантах дистилляции. Каждому методу соответствует свой тип оборудования.

Чтобы успешно работать с колонной, нужно регулировать флегмовое число. Для этого существует три метода:

• CM (cool managment) – управление расходом воды, подаваемой на охлаждение дефлегматора;
• LM (liquid managment) – управление количеством отбираемой флегмы (отбор по жидкости);
• VM (vapor managment) – управление количеством отбираемого пара (отбор по пару).

Способы управления ректификационной колонной

Прежде чем начать разговор о видах отбора, определимся с терминами.

Дистилляция – процесс испарения жидкости с последующей конденсацией.

Если изначально сырье испарили из перегонного куба, затем сконденсировали его в холодильнике (конденсоре), то чтобы ни происходило посредине этого процесса (проход пара через сухопарник, барботёр или дефлегматор), в конечном итоге всё равно получится дистиллят.

Ректификация – это один из методов дистилляции, который отличают два технологических приема:

Принудительный, строго регулируемый по величине возврат флегмы с помощью специальных устройств – дефлегматоров или конденсоров.

Организован тепломассобмен между флегмой и поднимающимся навстречу паром. Для повышения эффективности тепломассобмена используют насадку или тарельчатые колонны, где происходит переиспарение флегмы. В первом случае процесс носит пленочный характер, во втором – барботажный.

Целью ректификации является получение спирта заданной крепости и его очистка от примесей. Для этого флегмовое число должно всегда быть выше минимального (подробнее на графике).

Качество продукта зависит от величины флегмового числа, но чем оно выше, тем ниже производительность колонны.

Ректификация не позволяет выделить какую-либо смесь из группы, а лишь более-менее полностью удаляет все сгруппированные по близкой летучести примеси. Поэтому если использовать ректификационное оборудование для получения, например, фруктовых дистиллятов, существует риск сгруппировать головную фракцию в трудно разделяемые азеотропы – удалить вместе с ненужными примесями полезные эфиры, отвечающие за аромат.

Если попытать выгнать благородный дистиллят на ректификационном оборудовании, нужно чтобы во время всего отбора флегмовое число не превышало 1,5-2. Иначе баланс примесей будет нарушен.

Виды узлов отбора в колонне

Жидкостный отбор (liquid managment)

LM – регулировка количества отбора по жидкости. Наиболее удобная и легкая в эксплуатации схема, при которой все пары конденсируются, затем одна часть конденсата возвращается в колонну, другая – идет в отбор.

Характеристики. Регулировка флегмового числа осуществляется одним игольчатым краном отбора спирта. Если кран полностью открыт, флегмовое число равно нулю, а на выходе получается обычный дистиллят. При закрытом кране флегмовое число бесконечно большое – колонна работает на себя. Регулировка краном жидкостного отбора позволяет в любой момент изменить флегмовое число от 0 до 100%. Мощность нагрева и охлаждения устанавливают на оптимальном уровне, обеспечивающем максимальную разделительную способность колонны и минимальное охлаждение флегмы.

Колонна с жидкостным отбором

Как правило, флегмовое число задают несколько выше минимального, что при отборе «тела» позволяет сравнительно долго обходится без регулировок, но ближе к концу отбора всё же приходится активно регулировать процесс. При этом чем меньше остается спирта в кубе, тем чаще приходится увеличивать флегмовое число.

Преимущества:

• подходит для получения как ароматных, так и чистых спиртов;
• легко и относительно дешево автоматизируется вплоть до АСУ (автоматизированной системы управления) процессом производства с блоками безопасности;

Недостатки:

• если зафиксировать скорость отбора на одном уровне, то по мере ректификации флегмовое число будет падать. Это противоречит технологической необходимости в постепенном поднятии скорости к концу отбора, что является главным недостатком;
• необходим разрыв струи (связь с атмосферой) после регулировочного крана или клапана, иначе возможны сбои в регулировке скорости отбора за счет разряжения в линии отбора, которое создают стекающие потоки спирта.

Паровой отбор (vapor managment)

VM – регулировка разделением потоков пара до дефлегматора. Управление колонной осуществляется путем изменения количества отбираемого пара с помощью шиберного или обычного шарового крана.

Характеристики. Соотношение площадей поперечного сечения колонны и пароотводящей трубы определяет минимальное флегмовое число, которое можно увеличить, регулируя положение крана.

Колонна с паровым отбором

При перегонке количество возвращаемой флегмы регулируется от 80 до 100%. Минимально возможное флегмовое число равно 4.

Преимущества:

• чувствительность к положению крана весьма мала, что позволяет делать точные регулировки;
• флегмовое число не зависит от изменения температуры или расхода охлаждающей воды в дефлегматоре;
• нет повышенной чувствительности к стабильности давления охлаждающей воды.

Недостатки:

• система управления инерционна, от смены положения крана до изменения скорости отбора может пройти до 10-15 секунд;
• не подходит для получения ароматных спиртов из натурального сырья. Требуются конструктивные изменения, позволяющие регулировать количество возвращаемой флегмы от 50 до 100%;
• колонна с паровым отбором чувствительна к пробкам на линии отбора продукта. Если в силиконовом шланге сформируется столбик продукта, стекая, он создаст разряжение, и как насосом потянет пар на себя, нарушая установленное флегмовое число. Вследствие этого резко и неконтролируемо увеличится скорость отбора, без вмешательства оператора система не вернется на прежний уровень. Остановить неконтролируемый отбор можно установкой связи с атмосферой (создать разрыв струи). Например, воткнуть иглу от шприца в верхнюю часть трубки отбора;
• автоматизация сложна и дорога. Часто выполняется в виде сигнализатора достижения определенных температур, но без исполнительных механизмов. Также желательна автоматика безопасности.

Управление охлаждением (cool managment)

CM – регулировка количества воды, подаваемой в дефлегматор. Позволяет контролировать количество пара, проходящего сквозь дефлегматор на холодильник отбора продукта.

Характеристики. Флегмовое число регулируется от 0 до 100 %, но система очень чувствительна к количеству подаваемой воды и требует прецизионного игольчатого крана. Для регулирования скорости отбора приходится поворачивать кран буквально на доли миллиметра. Мощность нагрева во время всего процесса должна быть постоянной и обеспечивать максимальную разделительную способность колонны. С увеличением количества подаваемой воды увеличивается и количество возвращаемой флегмы, соответственно, возрастает флегмовое число.

Колонна с регулировкой подачи воды в дефлегматор

При ректификации на постоянной мощности охлаждения и нагрева происходит постепенное уменьшение отбора, но флегмовое число остается неизменным.

Преимущество:

• может с успехом использоваться для получения ароматных спиртов из натурального сырья.

Недостатки:

• малейшие колебания напора приводят к изменению скорости отбора и флегмового числа. Если не предпринять мер по стабилизации давления охлаждающей воды в квартире, на процесс отбора будет влиять даже спущенный соседями унитаз;
• повышение температуры воды в дефлегматоре при неизменном ее количестве уменьшает флегмовое число, поэтому для поддержания стабильного флегмового числа нужен контроль за расходом и температурой воды, подаваемой в дефлегматор;
• требуется связь с атмосферой в линии отбора продукта, иначе при случайном отключении нагрева и трубке, погруженной в отбор, весь продукт снова окажется в кубе;
• система дорога и сложна в автоматизации. Обычно на такие ректификационные колонны ставят простейшие термосигнализаторы и автоматику безопасности.

Практика установки разных узлов отбора на колонны

Колонны с жидкостным отбором (LM)

В домашних колоннах отбор по жидкости получил самое широкое распространение. Причина проста – процесс ректификации 40 литров самогона затягивается на 18-20 часов. Можно уменьшить навалку вдвое, но тогда резко вырастает доля оборотного (технического) спирта, который придется перерабатывать при каждой ректификации.

Если говорить о производительности системы как о количестве товарного спирта, полученного за общее время ректификации (включая нагрев), то при уменьшении объема навалки в 2 раза, эффективность снижается примерно в 1,5 раза.

Другой путь минимизации объема получаемого технического спирта при максимальной производительности – автоматизация процесса, позволяющая делать перегонку по заранее заданному алгоритму без участия оператора. Система автоматики обязательно должна иметь не только исполнительный контур, но и блок безопасности, который моментально отключит оборудование при угрозе аварии.

Ректификационная колонна с жидкостным отбором автоматизируется проще и дешевле других систем, а по качеству получаемого спирта ничем не уступает другим типам оборудования.

Колонны с паровым отбором

Системы отбора по пару распространены за рубежом, где спирт и его производные уступают в популярности дистиллятам (коньяку, виски и т. д.), но ценится высокая крепость напитка. Иностранные умельцы конструируют ректификационные колонны с паровым отбором, имеющие минимальное флегмовое число – всего лишь 1, а не 4 как в России. При такой схеме обратно в колонну уходит не менее 50% флегмы.

В режиме дистилляции паровой отбор практически не нуждается в автоматике. Заданное на старте отбора «тела» флегмовое число сохраняется неизменным до конца, изменить его может только оператор, но даже при получении спирта регулировка нужна буквально пару раз.

Скорость же отбора к концу перегонки резко уменьшается вплоть до остановки. Если есть желание поохотиться за энантовыми эфирами (во многом создают органолептические свойства фруктовых дистиллятов) – меняют банки и увеличивают мощность нагрева, дальше следует дробный отбор и сортировка.

Если энантовые эфиры не требуются, делают то же самое, но дополнительно используют паузы для работы колонны на себя, чтобы остатки спирта были более концентрированными и с меньшим количеством примесей.

Автоматика в колоннах с паровым отбором нужна только на уровне блока безопасности. Кроме того, получение дистиллята предусматривает не группирование примесей по фракциям и полное их удаление, а сбалансированное снижение концентраций веществ до приемлемого уровня с обязательным сохранением вкусо-ароматических составляющих. Это дело для мастера-винокура, контролирующего процесс, регулировка по приборам здесь неуместна. Навалка ограничена объемом, который можно перегнать под руководством человека за имеющееся время.

Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор

Несмотря на все недостатки, этот тип оборудования часто используется в России при строительстве бражных колонн. Причина – возможность получения дистиллятов из любого сырья, а при необходимости без изменения конструкции (дополнительная царга не в счет) можно собирать дистиллят высокой степени очистки – почти как спирт.

Колонны с регулировкой подачи воды в дефлегматор дороги в автоматизации, чувствительны к напору и температуре охлаждающей воды, что делает их слабо пригодными для получения чистого спирта-ректификата, но при малых навалках до 20 литров и неусыпном внимании оператора такие колонны способны на многое.

Кроме того, схема cool managment является лучшей для отбора «голов». При прочих равных условиях получить более концентрированные «головы» на системах отбора по пару и по жидкости невозможно. Правда, это только если справиться со стабилизацией температуры и напора воды в дефлегматоре.

В последние годы делаются попытки создания гибридных ректификационных колонн, в которых «головы» отбирают по пару методом СМ, а «тело» по жидкости (LM). Это повышает и без того высокие показатели качества спирта на колоннах LM. Совершенству нет предела.

При строительстве бражных колонн, сориентированных на ароматные дистилляты, оборудование VM имеет преимущество перед СМ за счет простоты управления, а также нечувствительности к температуре и расходу воды в дефлегматоре – больше предсказуемость в «причесывании» примесей. Для сахарного сырья бражные колонны по схеме СМ перспективней за счет более качественного удаления головной фракции. Но управление ими создает немало проблем.

Онлайн калькуляторы