Choosing a Better Steam Trap/ Armstrong International, Inc. //
Trap Magazin, 1993. – Vol. 61, No. 1.- P. 14-16.
Статья “Выбор наиболее подходящего конденсатоотводчика” была опубликована в корпоративном журнале “ICI Engineer“, принадлежащем одной из крупнейших в мире химической группе компаний ICI PLC London, England. Группа имеет оборот в 22,5 миллиарда долларов в год, занято в производстве более 128 000 человек, из которых около 25% работает на заводах в Америке, а остальные предприятия находятся в 35 странах и расположены более чем в 600 городах.
Статья перепечатана компанией Armstrong Intl с разрешения редакции журнала.
Кульминацией семилетнего наблюдения за работой конденсатоотводчиков двух изготовителей конденсатоотводчиков и их испытаниями на заводах в Хаддерсфилде и Гренджмаутсе в сочетании с испытаниями на работоспособность и потери пролетного пара в лабораториях стало пересмотренное Руководство по проектированию ICI “Выбор конденсатоотводчиков“ (EDG PIP. 30. 01A).
Примечание редактора Trap Magazin
Инженеры двух предприятий тонкой химии ICI в Соединенном Королевстве провели семилетние наблюдения за работой различных типов конденсатоотводчиков, итоги которых описаны в данной статье. Так как компания Армстронг рекомендует производить подбор конденсатоотводчиков, основываясь на практическом опыте, - собственном, представителей фирмы Армстронг и других специалистов, накопивших его в процессе обеспечения дренажа аналогичного оборудования, - эта статья переиздается для того, чтобы все заинтересованные стороны могли извлечь пользу из опыта ICI.
Старые стандарты по подбору конденсатоотводчиков имели множество недостатков, при этом, наиболее значительным было то, что в них не учитывался ни тип дренируемого оборудования, ни способ дренажа. Подобранные таким образом конденсатоотводчики часто эксплуатировались в таких условиях, для которых они не были предназначены. В частности, это относится к термодинамическим конденсатоотводчикам, на которых, в основном, базировалось большинство стандартов и которые считались на заводском уровне “конденсатоотводчиками для всех случаев жизни”.
Мониторинг работоспособности конденсатоотводчиков начался на заводе в Гренджмаутсе в 1980 году и двумя годами позже - на заводе в Хаддерсфилде после жалоб работников отдела техобслуживания и ремонта оборудования на короткий срок службы дренажей распределительных паропроводов.
Чтобы установить типы эксплуатируемых конденсатоотводчиков и проверить, как они подбирались для конкретных условий, были проведены обследования, включающие программы испытаний. Уже первые результаты произвели удручающее впечатление.
Обследование 415 конденсатоотводчиков на одном из заводов показало, что 19% из них были неисправными, а 63% были признаны неподходящими для конкретных условий.
При обследовании 132 конденсатоотводчиков на распределительных паропроводах, 42% из них были неисправными.
Мониторинг сроков службы конденсатоотводчиков также был начат в 1980 году и продолжается сейчас.
Фактические средние сроки службы разных типов конденсатоотводчиков приведены в Таблице 1.
Табл. 1. Средний срок службы разных типов конденсатоотводчиков
Тип конденсатоотводчиков Срок службы в системах с разным давлением пара
Высокое 45 кг/см2 Среднее 14 кг/см2 Низкое 2,1 кг/см2
1. Термодинамические 10-12 м-цев 12 м-цев 5-7 лет
2. Поплавковые с термостатом *) не примен. 1-6 м-цев 9 м-цев - 4 года
3. С опрокинутым стаканом 18 м-цев 5 - 7 лет 12 - 15 лет
4. Термостатические разгруженные не примен. 6 м - цев 5 - 7 лет
5. Термостатические биметаллические *) 3 - 12 м-цев 2 - 3 года 7 - 10 лет
*) - в зависимости от модели и фирмы изготовителя.
Чтобы определить энергосберегающие свойства конденсатоотводчиков различных типов, на испытательных стендах лабораторий двух фирм-изготовителей были проведены испытания на пропуски пролетного пара. Испытания проводились в лабораторных условиях: в помещении с температурой воздуха 20 оС. Теплопотери корпуса конденсатоотводчиков не измерялись. Испытательная нагрузка по конденсату составляла 10 - 20 кг/час, что близко к характерным нагрузкам дренажей паропроводов.
Наиболее интересным результатом было то, что термодинамические конденсатоотводчики (наиболее широко применяемые конденсатоотводчики универсального назначения) являются наихудшими по энергосберегающим свойствам и, по сравнению с конденсатоотводчиками с опрокинутым стаканом, имеют намного меньший срок службы.
Эти испытания также обнаружили, что механические типы конденсатоотводчиков (т. е. с опрокинутым стаканом и поплавковые) обеспечивают полное удаление конденсата из паровых полостей как при малых, так и при больших расходах конденсата, в то время, как конденсатоотводчики термостатического типа имеют тенденцию накапливать конденсат в этих полостях при увеличении нагрузки. К тому же, термобиметаллические конденсатоотводчики имеют тенденцию к неустойчивой работе. Поэтому пересмотренный Руководящий документ по подбору конденсатоотводчиков содержит обновленную таблицу для подбора конденсатоотводчиков.
Конденсатоотводчики с опрокинутым стаканомПрименять как основной тип для дренажа любого технологического оборудования и паропроводов, т. е. во всех случаях, когда в паровой полости не должно быть конденсата.
Поплавковые конденсатоотводчики с термостатом выпуска воздуха
Применять для технологического оборудования, особенно при регулировании температуры, в системах с давлением пара ниже 3,5 кг/см2, либо когда применение конденсатоотводчиков с опрокинутым поплавком не обеспечивает выпуска значительных объемов воздуха.
Термостатические разгруженные конденсатоотводчики
Применять на неответственных паровых спутниках и системах отопления.
Термостатические биметаллические конденсатоотводчики
Применять для низких температур или для защиты от размораживания на паровых спутниках или системах отопления. Рекомендуемые модели должны перенастраиваться, чтобы максимально использовать теплоту конденсата или чтобы предотвратить перегрев нагреваемого продукта. Корпусные детали должны быть полностью из нержавеющей стали.
Термодинамические конденсатоотводчики
Допускается ограниченное применение для дренажей главных паропроводов и паровых спутников при давлении пара до 17 кг/см2 в качестве вынужденной альтернативы конденсатоотводчикам с опрокинутым поплавком, а также для оперативной замены при ремонтах на более высоких давлениях, если предыдущий опыт их применения в этих условиях показал, что они могут удовлетворительно работать. Из-за плохих энергосберегающих свойств и относительно короткого срока службы их применение не рекомендуется. (На заводах в Хаддерсфилде и Гренджмаутсе - не допускается.)
Турнир конденсатоотводчиков на заводе “Шелл” - Канада
Это можно было назвать большими международными гонками с выбыванием, либо Олимпиадой конденсатоотводчиков, или турниром энергосбережения. Соревнование охватывало почти весь мир и продолжалось 10 лет. Выиграл завод “Шелл” - Канада в районе Монреаля. Приз - экономия энергии пара на сумму 1 миллион долларов в год.
Соревнования начались в середине 70-х годов, вскоре после объявления эмбарго на поставки нефти. Стоимость производства пара на заводе “Шелл” в начале того десятилетия колебалась между 40 и 50 центами за 1 000 фунтов пара (0,9 ... 1,1 доллара за тонну). После того, как в течение года стоимость пара удвоилась, стало очевидно, что нужно принимать какие-то меры.
Завод “Шелл” в районе Монреаля - наибольший из 5 нефтеперерабатывающих заводов компании “Шелл” в Канаде. На заводе работало более дюжины паровых котлов производительностью от 60 до 190 тысяч фунтов пара в час (от 27 до 86 тонн/час). В паро-конденсатных системах было установлено более 4 000 конденсатоотводчиков. Эта предыстория важна потому, что в 1975 году администрация завода приняла решение рассматривать энергопотребление с точки зрения снижения затрат. Будучи частью комплексной программы, снижение потребления пара также входило в число средств для достижения поставленной цели - сократить потребление энергии на заводе к концу 1985 года на 30%.
В июле 1975 года было проведено обследование всех конденсатоотводчиков, установленных на этом нефтеперерабатывающем заводе. Было установлено, что большую часть составляли биметаллические конденсатоотводчики, а данные учета показали, что в период с 1973 по 1975 год в среднем закупалось по 1 500 новых конденсатоотводчиков в год.
Первый этап гонки с выбыванием
Было решено провести широкие испытания конденсатоотводчиков разных типов в аналогичных условиях. Во время проведения обследования, количество конденсатоотводчиков “Армстронг” на заводе составляло менее 2%, а в эксплуатации имелось около дюжины типов и моделей.
На заводе “Шелл” испытывалось около 900 конденсатоотводчиков, по 100 штук каждой из 9 моделей, изготавливаемых 6 различными фирмами. В число испытываемых типов входили конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком, термодинамические, биметаллические и другие термостатические, изготовленные в США, Канаде и по другую сторону океана.
Эти конденсатоотводчики были установлены на различных объектах паровых систем с давлением пара 14 и 7 кг/см2, а также в системах пара низкого давления, после чего за их работой было организовано тщательное наблюдение. Критериями для оценки конденсатоотводчиков были потери пролетного пара и частота отказов.
Некоторые конденсатоотводчики отказывали уже через несколько месяцев, другие работали дольше.
Конденсатоотводчики, демонтированные в результате отказа, группировались и повторно испытывались, чтобы получить значение наработки до отказа для каждой модели.
По результатам этих испытаний, длившихся 2 года, было установлено, что наибольший потенциал проявил один из термодинамических конденсатоотводчиков и конденсатоотводчики из нержавеющей стали с опрокинутым стаканом модели 1811фирмы “Армстронг”.
Решение “Шелл” - идем с победителем
В 60-е годы для завода “Шелл” в качестве стандартных были приняты термобиметаллические конденсатоотводчики, но оказалось, что количество их отказов составляло 20 ... 27% в год. После первой стадии проведенных испытаний “Шелл” изменил свой стандарт в пользу тех двух типов конденсатоотводчиков, которые стали победителями первого этапа “гонки с выбыванием”.
В 1977 году администрация завода “Шелл” совместно с рабочей группой по энергетике приняла решение повысить технический уровень всей паро-конденсатной системы и заменить 4 200 конденсатоотводчиков. Половину из вновь установленных составляли конденсатоотводчики модели 1811 фирмы “Армстронг”, а вторую половину - термодинамические конденсатоотводчики другой фирмы. Компания “Шелл” оставила в стандартах только эти два типа, а все остальные конденсатоотводчики были исключены из заказных спецификаций и запасов. Обслуживающий персонал мог заменять неисправные конденсатоотводчики только одним из этих двух типов, которые имелись в резерве.
Вновь был организован всесторонний контроль функционирования каждой модели.
Количество отказов упало до 3 ... 5%. Количество отказов 2 100 конденсатоотводчиков с опрокинутым стаканом фирмы “Армстронг” за последние 6 лет составило около 1,8%. Это значит, что количество отказов конкурирующей модели - термодинамических конденсатоотводчиков, - было значительно выше средней величины 3 - 5% (ок. 6,2%).
Следующим решением, принятым администрацией в 1984 году, было решение применять в качестве стандартных только конденсатоотводчики с опрокинутым стаканом.
Побудительным мотивом решения был длительный срок службы этого типа конденсатоотводчиков, а также новинка в виде универсального присоединительного адаптера на модели 2011, позволяющего устанавливать конденсатоотводчик под любым углом относительно оси трубопровода. По мере выхода из строя оставшихся термодинамических конденсатоотводчиков, завод “Шелл” будет заменять их конденсатоотводчиками с опрокинутым стаканом. Этими моделями оснащаются практически все паровые спутники, а также другое оборудование паровых систем, работающее на паре как низкого давления, так и на паре 14 кг/см2.
Усилия окупаются
Рой Ганнес, руководитель рабочей группы энергетиков нефтеперерабатывающего завода “Шелл” в Монреале, докладывает, что полученные результаты уже более чем оправдали затраченные усилия. Он сказал: “ За последние 7 лет потребление пара сократилось с 24 миллионов фунтов в сутки до 15 миллионов фунтов” (с 15 900 т/сутки до 6 800 т/сутки).
Задачей, поставленной компанией “Шелл” на 10-летний период (1975 - 1985 г.), было довести сокращение потребления энергии до 30%. Фактическое сокращение потребления пара за 1984 год перекрыло поставленную цель и составило 35,2% по отношению к базовому 1972 году.
За счет мероприятий по сокращению потребления пара, нефтеперерабатывающий завод с 1978 по 1984 год сэкономил более 20 миллионов долларов. Экономия была получена как за счет модернизации и автоматизации технологии, так и за счет принятой программы по конденсатоотводчикам. С момента начала работ по конденсатоотводчикам стоимость пара увеличилась в 13 раз. За это же время объем производства на заводе также увеличился.
Рой Ганнес сообщает, что эти меры позволили вывести из эксплуатации 8 малых паровых котлов производительностью 60 000 фунтов пара в час каждый (ок. 27 т/час). Он также заявил, что вращательные приводы некоторых видов оборудования были заменены электрическими в результате увеличения стоимости пара. “Что касается конденсатоотводчиков, то большая часть экономии была получена за счет постоянного их мониторинга” - сказал Р.Ганнес.
На этом нефтеперерабатывающем заводе применяется формула предельной стоимости топлива, благодаря которой можно привести все виды энергии к стандартному виду.
Она известна под названием Формулы эквивалентных баррелей жидкого топлива.
Энергия, сэкономленная в результате программы работ по конденсатоотводчикам, равноценна приблизительно 1 миллиону долларов в год.
После окончательного учета стоимости новых конденсатоотводчиков и затрат на их установку в рамках всей программы, оказалось, что срок окупаемости затраченных средств практически равен 6 месяцам. Другими словами, программа работ по замене и стандартизации конденсатоотводчиков обеспечила возврат затраченных на нее средств менее, чем за полгода.
Результативная деятельность группы по энергосбережению
Ответственность за проверку всех конденсатоотводчиков не менее 2 раз в год возложена на двух старших технических специалистов группы по энергосбережению.
На неисправные конденсатоотводчики навешивается бирка и докладная о них направляется в диспетчерскую службу. Ремонтники получают от нее конкретное место расположения этих конденсатоотводчиков вместе с нарядом на работу.
Каждый демонтированный конденсатоотводчик регистрируется с указанием причины.
Если конденсатоотводчик отказывает в течение 3-х летнего срока гарантии, то он возвращается на завод-изготовитель для исследования и возмещения его стоимости, если это необходимо.
Конденсатоотводчики завоевывают положение в материальных запасах
“Шелл” имеет возможность опытным путем установить среднее число отказов и поддерживать запас конденсатоотводчиков на необходимом уровне. В прошлом, “Шелл” закупал конденсатоотводчики ежемесячно. Сейчас “Шелл”, зная по опыту количество отказов, заранее прогнозирует годовую потребность и производит закупку один раз в год. “Шелл” также следит за обеспечением необходимого запаса. Так как на нефтеперерабатывающем заводе всегда ведутся работы по новым проектам, то если для них требуются конденсатоотводчики, их берут для этих проектов прямо со склада. Р.Ганнес сообщает, что поскольку завод закупает сразу значительное количество конденсатоотводчиков и сам регулирует свои запасы, он может пользоваться более выгодными скидками.
В дальнейшем он оценил, что стоимость конденсатоотводчиков сопоставима со стоимостью труда на их установку и техобслуживание в системе. Оплата труда требует больших затрат. Возможно, что поэтому завод остановил свой выбор на модели 2011 фирмы “Армстронг” - считает Р.Ганнес. Длительный срок службы означает, что их не нужно менять так часто, как ранее.
Тренироваться, чтобы победить
Для членов рабочей группы по энергосбережению жизненно необходимы опыт и тренированность. Старшие технические специалисты, такие как Ален Лаплант и Ивон Сир работают на заводе “Шелл” многие годы. Стало очевидно, что для обеспечения эффективности программы энергосбережения ключевым фактором являются люди. Эти старшие технические специалисты знают производство и каждого работающего на нем.
Для успеха программы крайне необходимо и то, и другое. Все члены рабочей группы посещали семинары по энергосбережению, проводимые фирмой “Армстронг”, и используют любую дополнительную возможность, чтобы углубить знания о паре и конденсатоотводчиках.
На заводе “Шелл” действует программа ротации кадров, поэтому члены группы по энергосбережению работают в её составе достаточно долго, чтобы завоевать влияние, но не слишком долго, чтобы не дать развиться самодовольству. Такая ротация способствует проникновению свежих идей в программу энергосбережения. За время, прошедшее после написания этой статьи, руководителем рабочей группы по энергосбережению был назначен Ж.Бьюшам, заменивший Р.Ганнеса.
Репутация завоевывается успехами
В докладе Ганнеса сообщается, что программа энергосбережения является в высшей степени наглядной и репутация членов рабочей группы на всех уровнях организации довольно высока. Дважды в год группа подготавливает и передает администрации отчет о результатах работ по программе и предложения о новых проектах.
Советы профессионалов
На вопрос, какие советы можно дать другим фирмам, размышляющим о внедрении программы энергосбережения, Р.Ганнес отвечает:
“Заручитесь поддержкой руководства. Без этого все намеченные меры теряют характер обязательных. Руководство рассчитывает на результаты, и если инвестиции в работы по сбережению пара оборачиваются существенной экономией, то вашими сторонниками становятся множество людей.
Очень важно, чтобы для организации работ по программе были подобраны подобающие личности. Этих людей должно уважать не только руководство, но и операторы, бригадиры и ремонтники”.
Ганнес делает вывод, что без обязательств, взятых руководством завода “Шелл”, и без поддержки его работников было бы невозможно провести все упомянутые испытания, заменить более 4 000 конденсатоотводчиков и экономить более 1 миллиона долларов в год из средств, предназначенных на производство пара.
СПРАВКА
(о нефтеперерабатывающем заводе “Шелл” - Монреаль Восток).
Расположенный в районе Монреаля, нефтеперерабатывающий завод “Шелл” был основан в 1932 году, а в 1933 году был выведен на поточное производство с мощностью около 5 000 баррелей сырой нефти в сутки (около 800 м3/сутки).
Число работающих в то время составляло 75 человек. В 1985 г. на заводе работало около 700 человек, а производственная мощность выросла до 120 000 баррелей в сутки (19 080 м3/сутки).
В течение прошедших десятилетий завод непрерывно расширялся. Продукция этого современного предприятия включает бензин, смазочные масла и широкий ассортимент других продуктов нефтепереработки. Этот завод - наибольший из 5 нефтеперерабатывающих заводов компании “Шелл” в Канаде, а также один из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов в Восточной Канаде.
Воду для производства пара забирают из реки Святого Лаврентия. На производство пара приходится от 30 до 35% всех затрат на энергию. В зимние месяцы потребление пара составляет 740 000 фунтов в час (335,7 т/час), а в летние месяцы падает до 560 000 фунтов в час (253,7 т/час). Основное количество пара вырабатывается четырьмя котлами высокого давления (600 psi = 42 кг/см2) и одним котлом-утилизатором (200 psi = 14 кг/см2). Также имеется несколько малых котлов-утилизаторов. Ежесуточно производится в среднем 15,2 млн фунтов пара (около 6 900 т/сутки), что значительно меньше, чем производилось в 1977 году - 24 млн фунтов (около 10 890 т/сутки).
Целлюлозно-бумажный комбинат фирмы “Вейерхеузер” ежегодно возвращает себе почти 1 миллион долларов при помощи программы менеджмента энергии пара. Конкуренция на мировом рынке вынуждает тщательно подходить к планированию и управлению производством, но не стоит убеждать в этом сотрудников целлюлозно-бумажного комбината фирмы “Вейерхеузер”, расположенного в Плимуте, Северная Каролина. Исследовав все аспекты деятельности своего предприятия, они смогли сократить затраты почти на 1 миллион долларов в год, внедрив широкую программу менеджмента энергии пара.
Гигантский комбинат, работающий с давних 30-х годов, был в 1960 г. куплен фирмой “Вейерхеузер”. Хотя конечная продукция - бумага, - не претерпела за эти годы кардинальных изменений, технология ее производства существенно обновилась.
Комбинат в Плимуте производит высокосортную бумагу, а также бумагу средней плотности, ворсистую бумагу и облицовочный картон. В настоящее время 5 бумагоделательных машин и 5 цехов по производству древесной массы обеспечивают выпуск, в среднем, 2 300 тонн продукции каждые рабочие сутки.
В среднем, комбинат вырабатывает 1,95 миллионов фунтов пара в час (884,5 т/час), 90% которого используется в технологии. Так как объем производства пара очень велик, то даже относительно небольшие неисправности вроде пропускающего пролетный пар конденсатоотводчика, установленного на паропроводе высокого давления, могут быстро увеличить убытки.
Самодостаточная система энергоснабжения
Пар и электроэнергию, необходимые для технологии и отопления, комбинат производит самостоятельно. Неиспользованная комбинатом энергия подается местной энергетической компании.
На комбинате эксплуатируется 4 паровых котла. Пар вырабатывается двумя котлами, работающими на древесных отходах (давление 1 275 psi = 90 кг/см2); одним котлом, работающим на смешанном топливе (давление 650 psi = 45 кг/см2) и одним котлом-утилизатором (давление 875 psi = 62 кг/см2). В этих котлах сжигается уголь, древесные отходы и черный щелок - побочный продукт производства древесной массы. Максимальное потребление пара отмечается зимой, когда производят 2,3 миллиона фунтов пара в час (1 043 т/час).
На комбинате в Плимуте эксплуатируется около 1 250 конденсатоотводчиков. Для дренажа основных паропроводов (давление 650 psi = 45 кг/см2) применяются конденсатоотводчики “Армстронг” модели 411G , а для дренажа паропроводов менее высокого давления (150 psi = 10,5 кг/см2), подающих пар к сушилкам бумаги и к другому технологическому оборудованию, - разные модели конденсатоотводчиков “Армстронг” серии 800.
В течение ряда лет паро-конденсатная система предприятия не была для обслуживающего персонала приоритетным объектом. Отсутствие представления о потенциале экономии, которым располагает правильно управляемая система, в сочетании с мощной национальной экономикой отвлекали внимание на другие нужды.
“Однако, - как объясняет Билли Каспер - инспектор службы эксплуатации оборудования “Вейерхеузер” - все это изменилось в начале 80-х годов, когда наша компания начала с помощью фирмы “Армстронг” искать пути повышения эффективности управления работой паро-конденсатной системы.
Определяя источники потерь, можно найти новые возможности
“Хотя энергоменеджмент должен быть важной частью работы, идея переключиться на экономию энергии, возникшая в результате выполнения программы технического обслуживания и ремонта конденсатоотводчиков, увидела свет примерно шесть лет назад”, - считает Б.Каспер.
В это же время был проведен внутренний энергоаудит. “Когда отчет об этом был представлен нашему руководителю службы эксплуатации оборудования, он установил, что наши показатели энергозатрат на тонну продукции могут быть значительно улучшены”, - продолжает Б.Каспер.
Одна из возможностей сократить расход средств, выявленная отчетом, была связана с потерями пролетного пара. Энергоаудит показал, что около 60% из 1 000 термодинамических конденсатоотводчиков, установленных на комбинате, были негерметичны, либо свободно пропускали пролетный пар. Так как большое количество отказов конденсатоотводчиков наблюдалось на паропроводах высокого давления, потери энергии были весьма ощутимыми.
Чтобы покончить с проблемами, возникающими из-за негерметичности и пропусков пролетного пара, “Вейерхеузер” выбрал путь замены склонных к отказам термодинамических конденсатоотводчиков конденсатоотводчиками с опрокинутым поплавком фирмы “Армстронг”. Эти конденсатоотводчики “Армстронг” идеально подходили для тяжелых условий эксплуатации, сложившихся на комбинате, когда в паропроводах происходит быстрое накопление примесей и других загрязнений. “Мы убедились, что конструкция конденсатоотводчиков с опрокинутым поплавком фирмы “Армстронг” обеспечивает хорошую ремонтопригодность и обладает высокой надежностью”, - отмечает Б.Каспер.
Ключевой фактор - знания
Заранее было установлено, что персонал, отвечающий за техническое обслуживание оборудования, нуждается в обучении. Кроме того, Б.Каспер считал логичным назначить одно лицо ответственным за осуществление программы технического обслуживания и ремонта конденсатоотводчиков. Он объяснил, что выбор было сделать не трудно.
“Ренди Хардисон, специалист с 23 - летним стажем работы на комбинате “Вейерхеузер”, отличался энергией и энтузиазмом, что было необходимо для такой работы. Кроме того, он фактически созрел для этой задачи. Действительно, значительную часть успехов, достигнутых в ходе выполнения нашей программы по конденсатоотводчикам, нужно отнести на счет инициативы Ренди.”
В то время, как недавно повышенный в должности механик по конденсатоотводчикам Р.Хардисон посещал семинар фирмы “Армстронг”, посвященный экономии энергии пара, местный представитель “Армстронг” раскрутил организацию программы 2-х недельного обучения примерно для четверти из 460 служащих отдела техобслуживания и ремонта комбината в Плимуте.
Отдел техобслуживания и ремонта, как объясняет Б.Каспер, считается чрезвычайно важным отделом комбината. “Так как на нашем предприятии характер производства непрерывный, техобслуживание и ремонт приобретают ключевое значение для обеспечения прибыльной работы. Мы предчувствовали насколько может быть важно, чтобы максимальное число наших работников получили нужные знания на семинаре по конденсатоотводчикам.”
Тем временем, участники семинаров представителей по энергоменеджменту пара активно впитывали эти знания. “Участники семинаров знают, что перед каждым из них стоит задача помогать экономить средства, и мы здесь осознали потенциал экономии в нашей собственной паро-конденсатной системе”, - отмечает Б.Каспер.
Вооружившись новыми знаниями о том, как работают конденсатоотводчики на их предприятии, первое, что они обнаружили, заключалось в том, что многие из установленных конденсатоотводчиков были неправильно подобраны. Трубопроводы возврата конденсата имели слишком малый диаметр, что привело к большому объему работ по их замене. Много конденсатоотводчиков было установлено в труднодоступных местах. “ Я думаю, - замечает Р.Хардисон, - они должны быть доступными, чтобы любой мог проверить и испытать как конденсатоотводчики, так и всю систему”.
Совершенствование учета помогает сберечь информацию.
Когда в марте 1987 года был дан старт главной программе инспекции и ремонта конденсатоотводчиков, старая система исправления формуляров о техобслуживании была преобразована в компьютерную систему. Ведущую роль в преобразовании системы взял на себя Р.Хардисон, на которого была возложена ответственность за ее модернизацию.
“Большое количество конденсатоотводчиков на нашем предприятии привело нас к мысли, что для упрощения учета необходимо ввести эту информацию в компьютер. Кроме того, нас впечатлила эффективность и простота “Программы предупредительного техобслуживания”, разработанная фирмой “Армстронг”, - отмечает Р.Хардисон.
По мере появления отчетов о работах по программе конденсатоотводчиков на комбинате “Вейерхеузер”, начала ясно вырисовываться экономия затрат. “Мы обнаружили, что наша программа по конденсатоотводчикам сама окупает себя”, - объясняет Р.Хардисон. “Возврат конденсата вырос с 50 до 63%. Сейчас мы работаем на 4 паровых котлах вместо 11, как это было всего три года назад. Плюс к этому, мы получаем со всей заводской системы сейчас на 3% больше конденсата, чем ранее”.
Чтобы экономить время и повысить производительность, Ренди Хардисон переделал обычный заводской автокар в специальную техничку для проведения техобслуживания и ремонта конденсатоотводчиков.
“Укротители энергии” - важные союзники.
Сотрудники отдела техобслуживания и ремонта - не единственные, кто вовлечен в работу по энергоменеджменту пара. Другие работники также уже стали осознавать важность энергосбережения благодаря появлению “укротителей энергии”. “Всякий раз, когда кто-нибудь замечает утечку пара, он связывается со мной и мы собираем комитет “укротителей энергии”, - объясняет Р.Хардисон. “Движение “укротителей энергии” возникло несколько лет назад на другом предприятии “Вейерхеузер”, но уже подхвачено здесь. Во время этих собраний я буду обычно рассказывать о том, как работает паро-конденсатная система и о том, как проверять конденсатоотводчики, а также буду помогать комитету решать проблемы, связанные с утечками пара”.
В дополнение к руководству заседаниями комитета “укротителей энергии”, Хардисон организовал серию своих собственных семинаров, называемых “Давайте поговорим о конденсатоотводчиках”. Каждые пару месяцев примерно 25 - 35 рабочих будут собираться на его одночасовые учебные семинары во время перерыва на ленч. На этих, совмещенных с ленчем, семинарах, посещение которых обязательно для всех работников комбината, Хардисон докладывает присутствующим обзор принципов работы конденсатоотводчиков. Все участники семинаров получают специальную кепку участника, а также экземпляр своеобразной комедии Р.Хардисона, вызывающей приятное удивление.
Приоритетное внимание отражается на финансовых итогах.
Инспектор отдела техобслуживания и ремонта Б.Каспер считает:
“Всем, кто по роду деятельности занимается управлением паро-конденсатными системами, могу посоветовать следующее:
Прежде всего назначьте одно лицо полностью ответственным за техобслуживание и ремонт конденсатоотводчиков и создайте условия, чтобы эта ответственность была его первейшим приоритетом.
- Во-вторых, обеспечьте этому лицу соответствующее обучение, инструменты и оборудование.
В нашем случае эти правила соблюдаются и мы получаем увеличение годовой прибыли предприятия благодаря обновленному отношению к управлению энергией пара. “Конечно, - сразу добавляет Б.Каспер, - ключевым фактором повышения прибыли являются знания. Зная, где ваша паро-конденсатная система может терять деньги, нужно представлять себе различные пути внедрения программ экономии пара. И фирма “Армстронг” доказала, что она является надежным партнером, поставляющим ту продукцию и те знания, в которых мы нуждаемся”.
Http://www.energycontrol.spb.ru/Appek.nsf/(sitetree)/DEEA11C767B81A7EC325708B004A90E9?OpenDocument
Конденсатоотводчик в переводе с английского языка «Steam trap» означает ловушка для пара. Основная функция его заключается в непрерывном удалении конденсата водяного пара из системы трубопроводов и теплотехнического (теплообменного) оборудования, использующего пар. Конденсат может образовываться при потере паром тепла в теплообменниках или в процессе нагрева системы трубопроводов и установок, когда часть пара осаждается на внутренних стенках системы, превращаясь в воду. Присутствие конденсата в системах пароснабжения приводит к гидроударам, потери тепловой мощности и понижению качества пара.
От качества работы конденсатоотводчика зависит не только бесперебойная работа пароконденсатной системы, но и ее безопасная эксплуатация. Подбор конденсатоотводчика основывается на рабочей температуре и давлении в системе, а также на количестве образующегося конденсата.
Основные требования к конденсатоотводчикам, следующие из их предназначения:
Бесперебойное и надежное отведение конденсата без потерь свежего пара.
. Своевременное отведение воздуха и газов в момент ввода в эксплуатацию паровой установки.
. Компактность.
. Стойкость к воздействию среды с абразивными включениями.
. Стойкость к гидроударам и долгий срок службы.
. Большая производительность при небольших перепадах давлений (например, дренаж паропровода при пусковых режимах).
. Отведение небольшого количества конденсата без потерь пара при большом перепаде давлений (например, дренаж паропровода в нормальных условиях эксплуатации).
Чтобы соответствовать таким многообразным требованиям существуют несколько типов конденсатоотводчиков, отличающихся по принципу работы:
Поплавковые (механические) конденсатоотводчики, которые управляются уровнем конденсата;
. термические конденсатоотводчики, которые управляются температурой конденсата;
. термодинамические конденсатоотводчики, включающиеся в работу в зависимости от состояния среды.
Механические (поплавковые) конденсатоотводчики.
Применяются для отведения конденсата из теплообменников, в также в системах, где требуется быстрое опорожнение от конденсата. Принцип работы механических конденсатоотводчиков основывается на разной плотности пара и конденсата, а также на усилии закрытия от поплавка.
Конденсат, наполняя внутреннюю камеру конденсатоотводчика, поднимает поплавок, открывая при этом выпускной клапан. При поступлении пара в конденсатоотводчик, уровень конденсата снижается, и выпускной клапан закрывается. осуществляют непрерывное отведение конденсата практически при температуре насыщения пара. Этот тип конденсатоотводчиков целесообразен для теплообменных аппаратов с большой поверхностью теплообмена и интенсивным образованием больших объемов конденсата.
Преимущества поплавковых конденсатоотводчиков:
Непрерывный вывод конденсата из системы при температуре насыщения.
. Отвод больших объемов конденсата без потери пара.
. Автоматический отвод воздуха и неконденсированный газов при пусковых и нормальных режимах работы.
. Отвод конденсата при малых и больших перепадах давлений, нестабильных значениях перепада давлений и расхода.
. Быстрое опорожнение системы.
. Ремонтопригодность. Замена регулятора на другой (с другим сечением) без демонтажа конденсатоотводчика.
Недостатки поплавковых конденсатоотводчиков:
Подвержены замерзанию при установке на улице (при отрицательных температурах).
. Большие габаритные размеры.
. Слабая устойчивость к гидроударам.
Термические конденсатоотводчики.
Принцип управления этого конденсатоотводчика основан на изменении температуры конденсата. Если температура внутри клапана становится ниже на несколько градусов температуры насыщенного пара, клапан - открывается; как только температура приближается к значению для соответствующего давления пара - закрывается. Характер работы термического конденсатоотводчика - дискретный (периодический). При выборе его исполнения и настроек можно варьировать значениями температуры открытия и закрытия клапана.
К этой группе конденсатоотводчиков относятся биметаллические и мембранно-капсульные конденсатоотводчики.
Биметаллические конденсатоотводчики.
Применяются в системах отопления и горячего водоснабжения.
Работа термодинамического конденсатоотводчика основана на аэродинамическом эффекте и термодинамических свойствах воды. Так как в потоке среды сумма статического давления (потенциальная энергия) и динамическое давление напора (кинетическая энергия) всегда величина постоянная, при снижении статического (манометрического) давления, динамическое давление возрастает и наоборот. Во время пуска системы когда корпус конденсатоотводчика наполняется холодным конденсатом, диск клапана прижимается вверх, что дает возможность конденсату беспрепятственно проходить через выпускные отверстия. По мере разогрева системы, температура конденсата возрастает и статическое давление, соответственно, повышается. В свою очередь, часть статического давления преобразуется в скорость в зазоре между седлом и диском, что приводит к опусканию диска и закрытию выпускных отверстий.
Преимущества термодинамических конденсатоотводчиков:
Компактность, простота конструкции и небольшой вес.
. Возможность применения в системах с перегретым паром.
. Монтаж в любом положении.
. Устойчивость к гидроударам, вибрации, коррозии и размораживанию.
Недостатки этого типа:
. «Пролетный пар» при срабатывании.
. Противодавление не должно превышать 60 % от давления в системе.
. Плохое отведение воздуха.
. Требуется периодическое обслуживание: открывать конденсатоотводчик для образования новой паровой подушки над пластиной клапана.
. При изменении погодных условий (ветер, дождь, снег и тд) увеличивается частота циклов срабатывания, соответственно уменьшается срок эксплуатации.
Итак, существенно отличаются по принципу работы и, соответственно, имеют применение в разных системах и условиях эксплуатации. Выбор оптимального типа зависит от таких рабочих параметров системы, как: химический состав, температура и давление рабочей среды, температура окружающей среды, пропускная способность системы и тд. Все эти параметры обозначены в опросном листе, который необходимо заполнить при заявке на подбор конденсатоотводчика специалистами нашей компании.
Грамотный подбор конденсатоотводчика обеспечивает не только бесперебойное и беспроблемное функционирование системы, но и оптимизации затрат в результате повышения энергоэффективности системы. Неправильный же подбор приводит к некорректной работе системы в целом и, соответственно, дополнительным расходам материальных средств.
Для корректной работы системы и правильности подбора (определения типа) можно обратиться к специалистам нашей компании, которые имеют большой опыт в применении конденсатоотводчиков в пароконденсатных системах и регулярно проходят обучение у ведущих производителей данного оборудования.
Будем рады ответить на вопросы любым удобным для вас способом!
А.Ю. Антомошкин, инженер, ООО «Спиракс-Сарко Инжиниринг», г. Санкт-Петербург
Выбор конденсатоотводчика
Отсутствие или неправильный выбор конденсатоотводчика приводят к огромным потерям в пароконденсатной системе. Вместе с тем правильно подобранный, рассчитанный и установленный конденсатоотводчик - это энергосберегающее устройство, способное сэкономить значительные средства и чрезвычайно быстро окупиться.
Очень часто пренебрегают тем фактом, что эффективность любого теплового оборудования в конечном счете зависит от организации конденсатоотвода. Только опытный инженер может выявить ошибки, которые приводят к снижению производительности теплового оборудования и к повышению эксплуатационных расходов.
Совершенствовать системы конденсатоотвода энергетику на своем предприятии будет гораздо легче, если он будет знать назначение, конструкцию и характеристики конденсатоотводчиков.
Выбор конденсатоотводчика зависит от типа оборудования и заданных условий эксплуатации. Этими условиями могут быть колебания рабочего давления, нагрузки, а также противодавление на конденсатоотводчике. Кроме этого, могут быть поставлены условия коррозионной стойко-
сти, стойкость к гидроударам и замерзанию, а также выпуска воздуха во время пуска системы.
Термин «конденсатоотводчик» не совсем правильно отражает назначение этого устройства. Гораздо понятнее прямой перевод с английского языка: steam trap означает «паровая ловушка». Значит, главная задача конденсатоотводчика - запирать пар в теплообменнике до полной конденсации, а затем отводить образовавшийся конденсат. Причем делать это конденсатоотводчик должен автоматически, при любых колебаниях нагрузки и параметров пара.
Самое главное, что надо запомнить - в природе не существует универсального конденсатоотводчика, но в то же время для конкретной системы всегда есть оптимальное решение. И чтобы найти его, прежде всего, стоит рассмотреть имеющиеся варианты и их особенности.
Существует три принципиально разных типа конденсатоотводчиков.
1. Термостатические конденсатоотводчики (рис. 1). Этот тип конденсатоотводчиков определяет разницу температур пара и конденсата. Чувствительным элементом и исполнительным механизмом является термостат. Прежде, чем конденсат будет отведен, он должен быть охлажден до температуры ниже температуры сухого насыщенного пара.
Главная особенность всех термостатических конденсатоотводчиков - это необходимость до-охлаждения конденсата на несколько градусов относительно температуры конденсации перед тем, как клапан откроется. То есть все они в большей или меньшей степени инерционны.
Особенности термостатических конденсатоотводчиков:
Высокая производительность при относительно малом размере и весе;
Свободный выпуск воздуха во время пуска;
Этот тип конденсатоотводчика не замерзает (если за конденсатоотводчиком нет подъема конденсатной линии, и конденсат не зальет его при отключении пара);
Простые в обслуживании.
2. Механические конденсатоотводчики (рис. 2). Принцип действия этих конденсатоотводчиков основан на разнице плотности пара и конденсата. Клапан приводится в действие шаровым поплавком или поплавком в виде перевернутого стакана. Такие конденсатоотводчики обеспечивают непрерывный отвод конденсата при температуре пара, поэтому этот тип конденсатоотводчика наиболее подходит для теп-лообменных аппаратов с большими поверхностями теплообмена и интенсивным образованием больших объемов конденсата.
Преимущества этого типа:
Хорошо работает на малых нагрузках и на него не влияют внезапные колебания нагрузки и давления;
Высокая производительность (до 100-150 т конденсата в час);
Устойчивы к гидроударам и надежны в эксплуатации.
При установке механических конденсатоотводчиков надо иметь в виду ряд его особенностей. Во-первых, в корпусе конденсатоотводчика с перевернутым стаканом всегда должна быть вода (гидрозатвор). Если конденсатоотводчик потеряет это водяное уплотнение, то пар будет беспрепятственно выходить через открытый клапан. Это может произойти там, где возможно резкое падение давления пара, которое приведет к вскипанию конденсата в корпусе. Если конденсатоотводчик с перевернутым стаканом используется на тех технологических установках, где возможны колебания давления, то на входе в конденсатоотводчик необходимо установить обратный клапан. Это поможет предотвратить потерю гидрозатвора.
Во-вторых, поплавковый конденсатоотводчик может быть поврежден при замерзании, поэтому корпус конденсатоотводчика должен быть хорошо теплоизолирован в случае его установки на открытом воздухе.
3. Термодинамические конденсатоотводчики (рис. 3). Основным элементом конденсатоотводчиков этого типа является диск. Их работа основана на разнице скоростей конденсата и пара при протекании в зазоре между седлом и диском.
Преимущества этого типа:
Работают без настройки или изменения размеров клапана;
Компактны, просты, имеют малый вес и достаточно большую производительность для своих размеров;
Этот тип конденсатоотводчиков может использоваться при высоких давлениях и на перегретом паре; устойчив к гидроударам и вибрациям; устойчив к коррозии, т.к. все части выполнены из нержавеющей стали;
Не разрушаются при замерзании и не обмерзают при установке в вертикальной плоскости и выпуске в атмосферу; правда, работа в таком положении может привести к износу краев диска;
Простое обслуживание и ремонт.
Однако, термодинамические конденсатоотводчики недостаточно устойчиво работают при очень низком входном давлении и высоком противодавлении.
Следует особо отметить, что ни у одного из типов конденсатоотводчиков нет абсолютных преимуществ или недостатков по сравнению с другими. Есть перечисленные выше особенности, которые, в совокупности со спецификой работы теплообменного оборудования, и определяют выбор типа и размера конденсатоотводчика.
Требования, предъявляемые к конденсатоотводчикам
Очевидно, что конденсатоотводчик является существенной частью любой пароконденсатной системы и оказывает весьма существенное влияние на ее функционирование. Его нельзя рассматривать изолированно, в отрыве от всей системы. Выбор конденсатоотводчика диктуется многими факторами, важнейшие из которых мы рассмотрим ниже. Однако, ставя перед собой задачу оснащения (или переоснащения) технологических установок конденсатоотводчиками, мы должны ответить на следующие вопросы:
Удается ли поддерживать параметры и заданный тепловой режим (температуру) установки и ее производительность?
Отличается ли реальное паропотребление от паспортного для данного технологического режима?
Наблюдаются ли гидроудары?
Если вы сталкиваетесь с этими проблемами - значит, конденсатоотводчики не работают или выбраны неправильно.
Очень часто бывает так, что при установке неправильно выбранного конденсатоотводчика внешне не наблюдается никаких проблем. Иногда конденсатоотводчик даже может быть полностью закрыт без видимых последствий, как например, на паропроводах, где неполный дренаж в одной точке означает, что оставшийся конденсат переносится в следующую точку дренажа. Проблема может возникнуть, если и в следующей точке конденсатоотводчик не будет выполнять поставленную задачу.
Если же мы определили, что нам необходимо установить новые конденсатоотводчики, их выбор определяется следующими требованиями.
Выпуск воздуха. При пуске, т.е. в начале процесса, паровое пространство теплообменников и паропровод заполнены воздухом, который, если его не удалить, ухудшает процесс передачи тепла и увеличивает время разогрева. Время запуска увеличивается, и снижается эффективность работы установки. Желательно выпустить воздух до того, как он смешается с паром. Если воздух и пар смешаются, то разделить их можно будет только после конденсации пара. Воздушники могут потребоваться отдельно для паропроводов, но в большинстве случаев воздух выпускается через конденсатоотводчики.
В этом случае термостатические конденсатоотводчики имеют преимущества перед другими типами, т.к. они полностью открыты во время пуска.
Поплавковые конденсатоотводчики c шаровым поплавком не обладают такими возможностями, если их не оснастить встроенными термостатическими воздушниками. Такой воздушник позволяет выпускать значительное количество воздуха и, кроме того, обеспечивает дополнительную пропускную способность по холодному конденсату, что очень важно при холодных пусках.
Термодинамические конденсатоотводчики могут выпускать относительно небольшие количества воздуха, чего, однако, вполне достаточно при дренаже магистральных и спутниковых паропроводов, т.е. там, где этот тип чаще всего применяется.
Конденсатоотводчик с перевернутым стаканом имеет весьма ограниченную вентиляционную способность в силу принципа действия и конструкции. Тем не менее, установленный в параллель с таким конденсатоотводчиком термостатический воздушник позволяет свести к минимуму этот недостаток.
Отвод конденсата. Выпустив воздух, конденсатоотводчик затем должен отвести конденсат и не пропустить пар. Утечка пара ведет к неэффективности и неэкономичности процесса. Если скорость передачи тепла в технологическом процессе очень важна, то конденсат должен быть отведен немедленно после его образования при температуре пара. Одной из основных причин снижения эффективности теплового оборудования является затопление парового пространства, вызванное неправильным выбором типа конденсатоотводчика. Те же явления будут наблюдаться, если конденсатоотводчик имеет недостаточную пропускную способность, особенно на пусковых режимах.
Вообще определение необходимой пропускной способности конденсатоотводчика - довольно непростая задача. Как для всякого механического клапана, расход через конденсатоотводчик пропорционален перепаду давления на нем. А этот перепад нам чаще всего и не известен. Чтобы оценить его, требуется обращаться к расчетам теплообменного аппарата, использовать эмпирические формулы или инженерное чутье. В любом случае необходимо очень хорошо представлять себе процессы, происходящие в теплообменном аппарате.
Кроме того, особенно большие количества конденсата должны отводиться на пуске, когда и перепады давления невелики, и количества образующегося конденсата в несколько раз больше, чем на рабочих режимах.
Тепловая эффективность. После рассмотрения основных требований выпуска воздуха и отвода конденсата, необходимо обратить внимание на тепловую эффективность, т.е. на то, как данный тип конденсатоотводчика может влиять на количество полезно использованного тепла данной массы пара. На первый взгляд термостатический конденсатоотводчик в этом случае должен быть наилучшим. Эти конденсатоотводчики не выпустят конденсат, пока он не остынет на несколько градусов ниже температуры насыщенного пара, обеспечивая тем самым дополнительную отдачу тепла, что ведет к реальному снижению паропотребления. Всегда есть желание отводить конденсат при максимально низкой температуре, но в ряде технологических процессов это неприемлемо (например, при необходимости температурного регулирования), поэтому конденсат должен отводиться по мере его образования, т.е. при температуре насыщенного пара. В этом случае следует применять конденсатоотводчики другого типа - механического или термодинамического.
Параметры системы. При выборе конденсатоотводчика, в первую очередь необходимо учесть требования технологического процесса. Они обычно определяют выбор типа конденса-тоотводчиков. Конфигурация и трассировка паропровода и конденсатопровода поможет определить конкретный вид конденсатоотводчика, который выполнит свою задачу в данных условиях наилучшим образом. После этого необходимо выбрать размер. Размеры определяются следующими параметрами системы:
Максимальным давлением пара и конденсата;
Рабочим давлением пара и конденсата;
Расходом;
Температурой;
Наличием температурного регулирования процесса;
Величиной гидравлического сопротивления конденсатопровода.
Другими словами, чтобы правильно выбрать конденсатоотводчик, необходимо иметь полную информацию о технических параметрах паро-конденсатной системы.
Надежность. Опыт показывает, что хороший конденсатоотвод связан с надежностью, т.е. оптимальная работа с минимумом внимания.
Помимо конструктивных особенностей факторами, влияющими на надежность работы конденсатоотводчика, чаще всего являются:
Коррозионный износ;
Гидроудары в пароконденсатной системе;
Загрязнения, блокирующие клапан конденсатоотводчика.
Во избежание быстрого коррозионного износа все внутренние детали современных кон-денсатоотводчиков изготавливаются из нержавеющей стали. Очень часто качество химподго-товки котловой воды и деаэрации таково, что образующийся конденсат чрезвычайно агрессивен. В этих случаях корпуса конденсатоотвод-чиков из чугуна и углеродистой стали бывают недостаточно стойкими, срок службы изделия сокращается и требуются специальные мероприятия по улучшению химводоподготовки.
Гидроудар - часто встречающееся явление, свидетельствующее о неправильной работе пароконденсатной системы. Он может быть вызван неправильно спроектированной системой, использованием конденсатоотводчиков не подходящего типа, или неработающим конденсато-отводчиком, или комбинацией указанных факторов. Гидроудар часто бывает связан с выходом из строя конденсатоотводчика. Очень часто конденсатоотводчик не выполняет своих функций из-за неправильно спроектированной системы и наоборот. Гидроудар может быть вызван следующими причинами:
Отсутствует дренаж паропроводов;
Конденсатная линия имеет повышенное сопротивление из-за неправильно выбранного размера или из-за «запирания» вторичным паром;
Возникновение «точки застоя», когда давление в теплообменнике по тем или иным причинам меньше противодавления в конденсатной линии (чаще всего возникает в системах с регулированием температуры).
Современные конструкции и технологии производства конденсатоотводчиков позволяют выпускать прочные модели, срок службы которых значительно выше и которые могут противостоять и гидроударам. Однако еще раз повторим, что гидроудар - это свидетельство ненормальной работы системы.
Загрязнения - основная причина выхода конденсатоотводчиков из строя (естественно, мы здесь не говорим об изделиях изначально неработоспособных конструкций, которые время от времени предлагаются на российском рынке). Различные типы конденсатоотводчиков имеют разную чувствительность к загрязнениям, но установка фильтров перед ними является совершенно необходимым условием долгой и надежной работы. Несомненное преимущество имеют конденса-тоотводчики со встроенными фильтрами.
Итак, требования, предъявляемые к конденсатоотводчикам, внешне просты и понятны. Часто приходится слышать, что подбор конденсатоотводчика - это очень простая задача. Однако, как мы увидели, работоспособность и эффективность этого изделия зависит не только от его собственных свойств, но и от характеристик всей пароконденсатной системы, а это обстоятельство требует внимательного, квалифицированного и комплексного подхода.
Следует различать две области использования пара и отвода конденсата:
а) магистральные паропроводы и ;
Принципиальное отличие состоит в том, что в области а) переходные процессы отличаются существенными колебаниями потребления пара. В прогретом состоянии расход пара, особенно на спутниках, чрезвычайно мал. В области б) теплота, необходимая для прогрева оборудования, может быть сопоставима с теплотой, отбираемой на нагрев продукта.
Поэтому в областях:
а) конденсатоотводчики должны справляться с нагрузками в широкой области их изменения,
Пароспутники выдвигают специфические требования к конденсатоотводчикам:
При «отказе» конденсатоотводчик должен оставаться открытым;
Конденсатоотводчик должен допускать периодические продувки охлажденных пароспутников.
Главным при выборе любого прибора остается возможность достоверно оценить ожидаемые расходы конденсата.
Конденсатоотводчик относится к классу клапанов, его пропускная способность зависит от диаметра седла и перепада давления на седле, т.е. разности между давлением пара на входе и противодавлением конденсата со стороны выхода.
Для различных областей отвода конденсата могут быть полезны следующие оценки.
| No | Наименование | Расход конденсата (кг/ч) | Коэффициент запаса |
| 1 | Магистраль | W x L x 0.48 x Δ t х 60 / R х час | 2-3 |
| 2 | Коллектор | 0.1 x Qкотел макс | 1.5 |
| 3 | Калорифер | V x ρ x Csp х Δ t / R | 2-3 |
| 4 | Теплообменник | V x ρ x Csp х Δ t / R | 2-3 |
| 5 | Сушильный барабан | p x D x L x K | 3-4 |
| 6 | Пароспутник | < 1 кг/ч*м x М | 1 |
| 7 | Автоклав | k x F х Δ t / R | 3 |
Здесь
W - погонный вес трубопровода (кг/м)
L - длина паропровода (м)
R - скрытая теплота парообразования (кДж/кг)
Qкотел - производительность парового котла (кг/ч)
Csp - удельная теплоемкость (кДж/кг х °С) (Сталь = 0,48)
V - объемный расход нагреваемой среды (м 3 /ч)
ρ - плотность нагреваемой среды (кг/м 3)
D - диаметр барабана (м)
К - интенсивность образования конденсата (40 кг/ч х м 2)
М - длина спутника (м)
k - коэффициент теплопередачи (кДж/м2 х ч х °С)
F - площадь поверхности паровой рубашки (м 2)
Если известна паспортная мощность теплового объекта (теплообменника, автоклава и т.п.), то расход конденсата оценивается прямым пересчетом значений паспортных данных в расход конденсата (кВт в кг/ч) с учетом возможных тепловых потерь.
Следует помнить, что конденсатоотводчик с перевернутым стаканом при перепаде давления, превышающим допустимую проектную величину, будет закрытым. Эта конструктивная особенность приборов используется при организации автоматического дренажа теплообменных аппаратов при падении нагрузки с помощью дополнительного конденсатоотводчика, когда давление пара падает и поднять конденсат в конденсатопровод не удается. При этом один конденсатоотводчик работает при рабочих условиях, когда дренажный конденсатоотводчик закрыт, а при падении нагрузки открывается дренажный конденсатоотводчик.
| Наименование эксплуатационной характеристики | Типы конденсатотводчиков и их условное обозначение | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Характер срабатывания | периодический | непрерывный (1) | периодический | непрерывный | непрерывный | непрерывный |
| Срок службы | Отл. | Хор. | Неуд. | Удовл. | Отл. | Удовл. |
| Износостойкость | Отл. | Хор. | Неуд. | Удовл. | Отл. | Удовл. |
| Коррозионная стойкость | Отл. | Хор. | Отл. | Хор. | Отл. | Удовл. |
| Стойкость к гидроудару | Отл. | Неуд. | Отл. | Неуд. | Отл. | Отл. |
| Сброс воздуха и СО2 при температуре пара | Есть | Нет | Нет | Нет | Есть | Нет |
| Вывод воздуха при очень низком давлении (0,2 бар изб.) | Неуд. | Отл. | (2) | Хор. | Отл. | Хор. |
| Способность выводить пусковые расходы воздуха | Удовл. | Отл. | Неуд. | Отл. | Отл. | Отл. |
| Работоспособность при противодавлении | Отл. | Отл. | Неуд. | Отл. | Отл. | Хор. |
| Устойчивость против замораживания | Хор. (3) | Неуд. | Хор. | Хор. | Хор. | Хор. |
| Возможность продувки системы | Отл. | Удовл. | Отл. | Хор. | Отл. | Хор. |
| Работоспособность при очень малых расходах | Отл. | Отл. | Неуд. | Отл. | Отл. | Хор. |
| Срабатывания при залповом поступлении конденсата | Немедленное | Немедленное | С задержкой | С задержкой | Немедленное | С задержкой |
| Устойчивость к загрязнениям | Отл. | Неуд. | Неуд. | Удовл. | Отл. | Неуд. |
| Сравнительные размеры | Большие (4) | Большие | Малые | Малые | Большие | Большие |
| Работоспособность при образовании пара вскипания | Удовл. | Неуд. | Неуд. | Неуд. | Отл. | Неуд. |
| Состояние при механическом отказе (открыт – закрыт) | Открыт | Закрыт | Открыт (5) | (6) | Открыт | Открыт |
Примечания:
- При малых расходах возможен периодический характер срабатывания.
- Не рекомендуется для низких давлений. Давлени на входе должно быть по крайней мере в 2 раза выше противодалвения.
- Конденсатоотводчик из чугуна не применять.
- Для цельносварных конструкций из нержавеющей стали – размеры средние.
- При загрязнении может остаться в закрытом положении.
- В зависимости от конструкции сильфонного узла может быть либо открытым, либо закрытым.
Для работы при отрицательных температурах следует выбирать соответствующие материалы корпусов. Необходимо учитывать, что термостатические конденсатоотводчики отличаются широким диапазоном рабочих нагрузок, однако в установившемся режиме работают в «подтопленном» состоянии. Поэтому в климатических условиях России всегда существует угроза их размораживания при установке на улице.
Конденсатоотводчики с перевернутым стаканом из нержавеющий стали производства Армстронг учитывают особенности эксплуатации при отрицательных температурах - оснащаются дополнительными клапанами для защиты от размораживания (автоматически открываются при падении давления в днище корпуса) и съемными утеплителями корпуса. При «отказе» этот тип конденсатоотводчиков всегда остается открытым, что существенно для спутников, обогревающих продуктопроводы на открытом воздухе.
Универсальная присоединительная головка обеспечивает присоединение прибора к трубопроводу под любым углом, что также существенно для спутников при подводе к конденсатному коллектору.