Особенности выбора конденсатоотводчика
Если в конденсатной системе отсутствует конденсатоотводчик, или его расчет произведен неверно, то в результате это может привести к существенным потерям производительности. Поэтому, правильный подбор и грамотная установка конденсатоотводчика обеспечит значительную экономию энергии, снижение затрат на эксплуатацию и быструю окупаемость.
Исходя из практики применения конденсатных систем, можно сказать, что тепловое оборудование особенно эффективно функционирует при условии правильного устройства отвода конденсата. Для обеспечения подобной качественной системы отвода конденсата необходимо определить текущие ошибки и неточности в проектировании системы, которые приводят к увеличению расходов на эксплуатацию и негативно влияют на производительность оборудования. Такой аудит системы должен выполнять только опытный инженер, который способен правильно подобрать и рассчитать соответствующий тип конденсатоотводчика, учитывая его конструктивные особенности и рабочие характеристики.
Процесс выбора конденсатоотводчика напрямую зависит от характеристик оборудования и условий его функционирования, таких, как рабочее давление, нагрузка и противодавление на конденсатоотводчике. Также следует учесть время выхода оборудования на режим, стойкость к коррозии, защиту от гидроударов и замерзания.
Само понятие “конденсатоотводчик” в основе своей подразумевает отвод конденсата, хотя в английском языке используется понятие “ловушка” (steam trap), что указывает на основное предназначение такого устройства - удерживать пар, например, в теплообменнике, до момента полной его конденсации, а после осуществлять отвод конденсата из системы. Отвод конденсата должен осуществляться в автоматическом режиме вне зависимости от параметров пара и изменений нагрузки.
К сожалению, пока что не существует универсальной модели конденсатоотводчика, подходящей под все режимы и условия работы, но для каждой конкретной паровой системы имеется свое оптимально подходящее решение.
Ниже мы рассмотрим основные типы конструкций конденсатоотводчиков.
1. Термостатические конденсатоотводчики
Работа конденсатоотводчиков такого типа основана на определении разницы температур пара и конденсата. Основным чувствительным рабочим элементом в конструкции такого типа является термостат. Особенность работы конденсатоотводчиков состоит в их инерционности, то есть необходимо обеспечить небольшое доохлаждение конденсата по отношению к температуре конденсации перед открытием клапана. Как правило, конденсат должен доохлаждаться до температуры ниже температуры сухого насыщенного пара.
Преимущества термостатических конденсатоотводчиков:
- небольшой размер и вес;
- высокая производительность;
- выход воздуха при запуске;
- не замерзает (при отсутствии заливки конденсатом);
- прост в обслуживании.
2. Поплавковые (механические) конденсатоотводчики
Функционирование такого типа конденсатоотводчиков происходит в зависимости от разницы плотностей пара и конденсата. Поплавок в виде шара или обратного стакана открывает клапан, через который отводится конденсат. Процесс отвода является непрерывным при температуре пара, поэтому такой тип конденсатоотводчика хорошо подойдет для оборудования с большим объемом образующегося конденсата, например, теплообменников с большой площадью теплообменной поверхности.
Преимущества поплавковых (механических) конденсатоотводчиков:
- не подвержены влиянию перепадов давления и нагрузки;
- хорошая работа при небольших нагрузках;
- высокая производительность (до 150 тонн/час конденсата);
- устойчивость к воздействию гидроударов;
- надежная конструкция.
Существуют некоторые особенности монтажа поплавковых конденсатоотводчиков, например, в случае модели с обратным стаканом внутри всегда должна присутствовать вода, иначе пар буден напрямую проходить через открытый клапан. Подобное может произойти при резком падении давления, когда конденсат в корпусе может вскипеть, Во избежание потери жидкости в корпусе при эксплуатации в возможных условиях перепада давления, рекомендуется на входе в конденсатоотводчик устанавливать обратный клапан.
Также негативно отразиться на работе конденсатоотводчика может его замерзание, следовательно, при установке вне помещения следует обеспечить хорошую теплоизоляцию.
3. Термодинамические конденсатоотводчики
Принцип работы такого типа конденсатоотводчика основан на разнице скоростей конденсата и пара при протекании в зазоре между седлом и диском, при этом диск является главным элементом в конструкции конденсатоотводчика.
Плюсы использования такой конструкции:
- нет необходимости в настройке или корректировке размеров клапана;
- небольшой размер и вес при хорошей производительности;
- работа при высоких давлениях и с перегретым паром; стойкость к гидроударам, вибрациям и коррозии, поскольку все элементы изготовлены из нержавеющей стали;
- не замерзают при установке в вертикальном положении и при контакте с атмосферой (при этом сильнее изнашиваются крайние части диска)
- простота обслуживания и ремонта.
Но есть и минусы - конденсатоотводчики термодинамического типа не очень стабильно работают при малом входном давлении и большом противодавлении.
Обобщая описание представленных выше типов конденсатоотводчиков, стоит заметить, что по сравнению с другими моделями любой тип конденсатоотводчиков не имеет подавляющих преимуществ или недостатков.
Выбор подходящей конструкции целиком зависит от особенностей работы теплообменников и существующих пароконденсатных систем.
Необходимые требования к конденсатоотводчикам
Так как устройство отвода конденсата представляет собой один из основных элементов пароконденсатной системы, то оно непосредственно влияет на работу такой системы. Не следует рассчитывать конденсатоотводчик отдельно от нее, поскольку множество факторов такой системы непосредственно влияет на подбор правильной модели и типа отводящего устройства. При возникновении задачи подбора конденсатоотводчика, следует, прежде всего, ответить на вопросы, представленные ниже:
- Стабильны ли условия работы и заданный температурный режим существующей установки, а также ее производительность?
- Соответствует ли актуальное потребление пара указанному в спецификации для представленного режима работы системы?
- Имеются ли гидроудары?
В случае возникновения подобных ситуаций, можно сделать вывод, что устройства отвода конденсата работают некачественно или подобраны некорректно.
Иногда бывает так, что система внешне выглядит работающей стабильно и без видимых проблем даже в случае некорректно подобранного конденсатоотводчика. Также возможны ситуации, когда конденсатоотводчик полностью изолирован от системы, и на первый взгляд, не возникает проблем, поскольку неотведенный в этой точке конденсат перемещается дальше к следующей точке отвода. Но в совокупности такая ошибка может привести к тому, что задача отвода конденсата просто не будет в полной мере выполняться.
Поэтому, во избежание подобных неприятностей, при подборе новых конденсатоотводчиков следует учитывать следующие условия.
Условия выпуска воздуха
На стадии запуска системы теплообменники и трубопроводы пара заполнены воздухом, препятствующим качественной теплопередаче и замедляющим процесс выхода на режим. Как следствие, уменьшается производительность паровой системы. Для обеспечения нормализации работы и недопущения смешения воздуха с паром рекомендуется выпустить воздух, иначе, в случае смешения, разделить их можно будет только по окончании стадии конденсации пара. Иногда для этой цели используются устройства отвода воздуха, но, в основном, с данной задачей справляются конденсатоотводчики.
Для задачи отвода воздуха хорошо подойдут конденсатоотводчики термостатического типа, так как они открыты на момент пуска, и это выгодно отличает их от прочих типов конденсатоотводчиков.
В случае использования поплавковых конденсатоотводчиков, их следует снабдить встроенными термостатическими устройствами отвода воздуха (воздушниками). Эти устройства способны отводить существенный объем воздуха и обеспечивать дополнительный вывод охлажденного конденсата (это особенно имеет значение при условиях холодного пуска).
Если в системе установлены конденсатоотводчики термодинамического типа, то они также способны отводить воздух в небольших количествах, что в принципе допустимо для условий отвода конденсата в магистральных и спутниковых паровых трубопроводах. Обычно такой тип конденсатоотводчиков используется именно там.
При использовании конструкции конденсатооводчика с обратным стаканом условия выпуска воздуха весьма ограничены, поэтому для таких устройств рекомендуется параллельная установка термостатического воздушника.
Условия отвода конденсата
После обеспечения процесса выпуска воздуха, конденсатоотводчику следует отвести конденсат и при этом предотвратить утечку пара, поскольку такая утечка отразится на эффективности и производительности системы.
В некоторых технологических системах очень важным параметром является скорость теплопередачи, поэтому в таких случаях отвод конденсата должен происходить незамедлительно после его появления при температуре пара. Если произойдет залив конденсатом пространства теплообмена вследствие некорректного выбора конденсатоотводчика, это скажется на эффективности и производительности системы. Также залив может возникнуть в случае, если конденсатоотводчик недоразмерен и не способен отвести достаточное количество конденсата при пуске.
В принципе, определить достаточную пропускную мощность устройства отвода конденсата не так просто, как может показаться на первый взгляд. Известно, что расход через конденсатоотводчик напрямую зависит от перепада давления на нем, что верно для любого механического клапана. В большинстве случаев значение перепада давления нам не известно, так как для его определения необходимо иметь расчеты теплообменников или самому использовать соответствующие формулы расчета при условии известности множества параметров и процессов теплообменной системы.
Следует также учесть, что в основном значительные объемы конденсата возникают в режиме пуска системы при малых перепадах давления, при этом объемы большие, чем при выходе на рабочий режим.
Опытные специалисты выбирают конденсатоотводчики с удвоенной пропускной способностью, но, в некоторых случаях, даже такие конденсатоотводчики не справляются.
Условия тепловой эффективности
Третьим условием качественной работы конденсатоотводчиков является тепловая эффективность, а именно влияние выбранного типа конденсатоотводчиков на количество полезного тепла при определенной массе пара.
Учитывая указанные выше типы конденсатоотводчиков, для данной задачи вроде бы должен подойти термостатический, так как он не отведет конденсат, пока его температура на несколько градусов не станет ниже температуры насыщенного пара, что обеспечит дополнительную отдачу тепла и снижению потребления пара. Но процесс отвода конденсата при самой низкой температуре не всегда является подходящим, особенно в условиях регулировки температуры, и требуется удаление конденсата сразу после его образования (при температуре насыщенного пара). Для подобных условий следует использовать поплавковые или термодинамические конденсатоотводчики.
Условия параметров системы
Важными условиями, на которые следует обратить внимание при выборе типа устройства отвода конденсата, являются особенности технологического процесса.
Исследование схемы и параметров трубопроводов пара и отвода конденсата существенно облегчит выбор подходящей модели конденсатоотводчика. Также важно выбрать правильный размер конденсатоотводчика, который определяется исходя из указанных ниже параметров:
- максимальное давление в линии пара и конденсата в системе;
- рабочее давление в линии пара и конденсата ;
- расход в системе;
- температура в системе;
- регулирование температуры процесса в системе;
- гидросопротивление трубопровода отвода конденсата.
Можно сказать, что максимальная информация о параметрах паровой системы является залогом корректного выбора конденсатоотводчика.
Условия обеспечения надежности
Надежность работы системы отвода конденсата означает эффективность при минимуме неисправностей и затрат.
Естественно, на надежность системы влияют особенности конструкции конденсатоотводчика, но помимо этого, существуют параметры, которые следует учитывать:
- влияние коррозии;
- гидроудары;
- загрязнения клапана устройства отвода конденсата.
С целью защиты от коррозии элементы внутри конденсатоотводчика изготовлены из нержавеющей стали. Помимо коррозии, на работу конденсатоотводчиков негативно влияет агрессивный конденсат, возникающий вследствие низкого качества деаэрации, подготовки и химического состава котловой воды. В таких случаях, для обеспечения надежности работы чугунных и стальных конденсатоотводчиков необходимо проведение мероприятий по химической подготовке воды.
Условия возникновения гидроудара
Гидроудар это явление, которое достаточно часто происходит в неправильно рассчитанной, и, как следствие, неправильно работающей паровой системе. Причиной может быть несоответствие конденсатоотводчиков, выход их из строя или множество иных факторов. Некоторые из причин возникновения гидроудара указаны ниже:
- отсутствие процесса дренирования паровых трубопроводов;
- повышенное сопротивление на линии отвода конденсата вследствие некорректного размера или так называемого «запирания» вторичным паром;
- в случае, если давление в теплообменнике меньше противодавления в линии отвода конденсата, например, из-за регулирования температуры, может возникнуть «точка застоя».
Высокотехнологичные современные конденсатоотводчики являются надежными, качественными и имеют долгий срок службы и устойчивость к гидроударам, но стоит помнить, что любой гидроудар является следствием неисправности в работе пароконденсатной системы.
Если конденсатоотводчики имеют качественную сборку и проверенного производителя, то основной причиной их неправильной работы или поломки является загрязнение. Для защиты от загрязнения необходимо устанавливать фильтры перед конденсатоотводчиками, хотя некоторые модели имеют встроенные фильтры.
Исходя из вышесказанного, можно заключить, что расчет и выбор устройства отвода конденсата с учетом всех необходимых условий и требований не такая уж и простая задача. Поскольку от правильного выбора зависит не только качественный и своевременный отвод конденсата, но и эффективность и работоспособность паровой системы в целом, выполнять расчет и выбор устройств отвода конденсата и сопутствующих элементов системы должны опытные и квалифицированные специалисты.
