конденсатоотводчики для чего нужны
Конденсатоотводчики: что это такое и зачем они нужны?
Конденсатоотводчик – это обязательный элемент любой пароконденсатной системы или технологического трубопровода, транспортирующего перегретый водяной пар или сжатый воздух.
Правильная организация отвода конденсата – это одно из основных условий для надежного функционирования оборудования и трубопроводных систем. Автоматический дренаж паропроводов необходим для того, чтобы:
Установка конденсатоотводчика также позволяет продлить срок эксплуатации оборудования и уменьшить расходы на его обслуживание и текущий ремонт. Наличие в системе устройства для конденсации горячего влажного пара тормозит коррозионные процессы в трубопроводах и уменьшает риск выхода из строя запорно-регулирующей арматуры.
Универсальных конденсатоотводичков, подходящих для всех, без исключения, систем, не существует. Выбор наиболее подходящего устройства осуществляется на основании анализа множества параметров, включающих индивидуальные особенности участка трубопровода или теплообменника, на котором будет смонтирован конденсатоотводчик, и характеристик сети (давления, температуры, расхода пара и др.).
На практике используются несколько основных видов конденсатоотводчиков, отличающихся друг от друга по конструкции и принципу действия.
Конденсатоотводчики повсеместно используются в промышленных системах и технологических трубопроводах – начиная от небольших прачечных и мини-котельных и заканчивая крупными химическими и нефтеперерабатывающими комплексами. Эти недорогие устройства быстро окупают свою стоимость за счет повышения качества пара, уменьшения расхода топлива, необходимого для его подогрева, и стабилизации тепловых режимов работы оборудования. В условиях отечественных предприятий окупаемость затрат на покупку и установку конденсатоотводчика достигается в среднем за 1–6 месяцев.
Конденсатоотводчик принцип работы
Конденсатоотводчик: принцип работы
Пар – один из наиболее эффективных теплоносителей, который моментально передает всю тепловую энергию потребителю при соприкосновении с теплопередатчиком.
Но при взаимодействии пара и оборудования образуется большое количество конденсата, что приводит к гидроударам, снижению тепловой мощности и ухудшению качеств газообразной фазы.
Для борьбы с выпадающими на поверхности труб капельками воды необходимо использовать паровой конденсатоотводчик.
Ловушки для пара
Конденсатоотводчики представляют собой одну из разновидностей промышленной трубопроводной арматуры, которая предназначена для предотвращения выпадения конденсата при использовании пара и более эффективного использования его тепловой энергии.
В результате серии опытов было доказано, что внедрение конденсатоотводчика в комплекс оборудования сохраняет до 20 % полезной энергии острого пара.
Виды конденсатоотводчиков
В зависимости от конструкции и реализованного принципа работы, трубопроводная арматура может быть механической, термодинамической или термостатической. Любой тип паровых конденсатоотводчиков должен отвечать двум основным требованиям:
Конденсат образуется из-за потерь паром тепла в теплообменниках, а также в момент прогрева установок трубопроводов, когда часть газообразной фазы превращается в воду. Выпадение большого количества влаги снижает энергоэффективность оборудования, ускоряет его износ. Поэтому так важно с ним бороться.
Механические конденсатоотводчики
Механическая арматура является наиболее надежной, и от того популярной, «ловушкой для пара». Ее принцип работы основан на разности в плотностях водяного пара и конденсата, а основным исполнительным элементом является поплавок. В зависимости от конструкции поплавка выделяют следующие виды арматуры:
Каждый тип арматуры работает по своей определенной схеме, обладает преимуществами и недостатками, знание которых позволит реализовать наиболее эффективную схему работы на предприятии.
Конденсатоотводчики со сферическим поплавком
Основу конструкции этого типа арматуры составляет сферический поплавок. Он расположен во внутренней полости выпускного клапана и соединен с клапаном-рычагом. Кроме того, в состав конденсатоотводчика входит термостатический клапан.
Принцип работы парового конденсатоотводчика с шаровидным поплавком можно разбить на два этапа:
Так происходит отделение конденсата от пара. Благодаря наличию в конструкции термостатического клапана происходит автоматическое удаление освободившегося газа, а также предотвращается появление воздушной пленки в полости, которая заклинивает прибор.
Преимущества и недостатки
Типичным представителем арматуры со сферическим поплавком является конденсатоотводчик паровой FT-44. Основные плюсы и минусы устройств разберем на его примере. Главное, что отмечают специалисты, – это нечувствительность прибора к переменным нагрузкам.
Устройство способно непрерывно отводить конденсат как при температуре насыщения паров, так и при больших нагрузках. Устойчивое и непрерывное отделение неконденсируемых газов – следующее преимущество арматуры. Все это в сочетании с долгим сроком службы обусловлено простой конструкцией аппарата.
Главным же недостатком прибора являются большие размеры, что повышает потери тепла на неизолированные элементы корпуса. Высокая чувствительность к гидроударам и требовательность к «чистоте пара» (возможно заиливание клапана) – еще два минуса конденсатоотводчиков этого типа.
Конденсатоотводчики колокольного типа
Как ясно из названия, главным элементом этого типа парового конденсатоотводчика является колокол, или поплавок «перевернутый стакан». Сам прибор имеет цилиндрическую форму, довольно громоздкий (больше, чем предыдущий представитель), но обладает большим набором преимуществ.
В начальном положении перевернутый поплавок находится на дне клапана и своим дном упирается в вертикальную трубку. К стакану прикреплен рычаг золотника, который расположен в крышке арматуры. Отделение пара от конденсата происходит за четыре шага:
Сфера применения
Область его применения довольно широка.
Это змеевики, калориферы, пароспутники, подогреватели, стерилизаторы и другое теплообменное оснащение. Монтируют конденсатоотводчики также на паропроводах, коллекторах и сепараторах.
Работать им приходится в неблагоприятных для трубопроводной арматуры условиях.
Конденсатоотводчики: типы и разновидности
Существует три принципиально разных типа конденсатоотводчиков:
Термостатические конденсатоотводчики
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.
Рисунок 1. Термостатический конденсатоотводчик
Главная особенность всех термостатических конденсатоотводчиков – это необходимость доохлаждения конденсата на некоторое количество градусов относительно температуры конденсации перед тем, как клапан откроется. То есть все они в большей или меньшей степени инерционны.
Особенности термостатических конденсатоотводчиков:
Механические конденсатоотводчики
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 конденсатоотводчиков оптимально подходит для теплообменных аппаратов с большими поверхностями теплообмена и интенсивным образованием больших объемов конденсата.
Рисунок 2. Механический конденсатоотводчик
Преимущества этого типа:
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.Термодинамические конденсатоотводчики
Основным элементом конденсатоотводчиков этого типа является диск. Их работа основана на разнице скоростей конденсата и пара при протекании в зазоре между седлом и диском.
Рисунок 3. Термодинамический конденсатоотводчик
Преимущества этого типа:
Следует 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.
Конденсатоотводчики: типы и принцип действия
Содержание
Конденсатоотводчик — это устройство для автоматического отвода конденсата из паропровода. При охлаждении пар переходит в жидкое состояние, качество теплопередачи ухудшается. В результате потерь на нагрев продукта внутри оборудования накапливается жидкость. Производительность паропровода падает, если своевременно не удалять излишки воды из нагревательной камеры. Установка клапанов снижает расход пара и защищает систему от гидравлических ударов.
Виды устройств для устранения конденсированной жидкости:
Принцип работы арматуры основан на отделении пара от неконденсируемых сред. Главная цель — эффективное использование тепловой энергии. Механизм спуска избыточной влаги срабатывает при заполнении свободного объема внутри элемента. Конденсат проходит по отдельному каналу, затем стекает через пропускное отверстие. После этого затвор возвращается в исходное положение до следующего поступления остатков рабочей среды. В зависимости от типа конструкции отвод веществ протекает циклически либо непрерывно.
Преимущества автоматических систем:
Применение конденсатоотводчиков позволяет экономить энергоресурсы паровых трубопроводов. Фильтрация лишних компонентов на 20% увеличивает полезную работу оборудования. Приборы устанавливают на протяжении всей магистральной линии сразу за калориферами и нагревателями.
Термодинамический конденсатоотводчик
Схема термодинамического конденсатоотводчика
Принцип действия основан на энергии, которая возникает при закипании конденсата. В камере давления расположен подвижный диск, который открывает и запирает пропускные отверстия. Конденсированная жидкость поступает по входному каналу, приподнимает затвор и свободно покидает систему через выпускное устройство. По мере закипания воды в камере образуется пар, скорость истечения между седлом и диском увеличивается. Давление под запорным элементом падает, а накопленный сверху пар возвращает прижимную пластину в первоначальное состояние. Цикл возобновляется, когда давление на входе снова возрастает.
Поплавковый конденсатоотводчик
Схема поплавкового конденсатоотводчика
Трубопроводная арматура с закрытым поплавком сочетает механический и термостатический принципы действия. Шарообразный поплавок реагирует на плотность жидкости. При повышении уровня воды, рычаг поднимает шар и открывает выпускной клапан. После удаления конденсата поплавок опускается, прекращая сброс. Процесс идет без остановки, это необходимо в теплообменных аппаратах с высокой интенсивностью конденсации. Сбросом воздуха управляет термостатический элемент в верхней части камеры. При температуре горячего пара он закрыт. Как только температура над поверхностью конденсированного вещества снижается, деталь открывает затвор и высвобождает паровоздушную смесь. Термоэлемент периодически выпускает наружу неконденсируемые газы.
Термостатический конденсатоотводчик
Схема термостатического конденсатоотводчика
Устройство мембрано-капсульного типа состоит из мембраны, сильфона, золотника. Запирающий механизм срабатывает при изменении температуры. В сильфонной капсуле находится жидкость, которая испаряется при температуре насыщения пара. Во время запуска системы клапан открыт, отводу воды и воздуха ничего не мешает. Но при попадании в конденсатоотводчик горячего пара, наполнитель в сильфоне начинает нагреваться. При его испарении повышается внутреннее давление. Упругая мембрана растягивается и прижимает золотник к седлу. Когда конденсат накопится в достаточном количестве, управляющий механизм сожмется и откроет выходной канал для слива.
Что такое конденсатоотводчик?
Содержание:
Конденсатоотводчики представляют собой автоматические клапаны, которые фильтруют конденсат (например, конденсат пара) и неконденсирующиеся газы такие, как воздух, и не допускают утечки пара.
Американский национальный институт стандартов определяет конденсатоотводчики следующим образом:
‘конденсатоотводчики — это автономные клапаны, автоматически отделяющие конденсат от пара. Они дают возможность удерживать пар или позволяют ему продвигаться с контролируемой или желаемой скоростью. Большинство конденсатоотводчиков также могут фильтровать неконденсирующиеся газы, при этом удерживая пар.
Зачем устанавливать конденсатоотводчики?
Пар образуется при испарении воды и её перехода в газообразное состояние. Чтобы вода начала испаряться, её молекулы должны получить достаточное количество энергии для разрыва молекулярных связей, например, водородных. Эта энергия, получаемая при превращении жидкости в газ, называется скрытой теплотой.
Паровые процессы нагревания используют скрытую теплоту и передают её какому-то конкретному продукту. Когда работа окончена, т.е. когда пар передал всю скрытую теплоту, сам он становится конденсатом. Иначе говоря, конденсат не может выполнять те же функции, что и пар. Таким образом, эффективность нагревания будет ниже, если не удалить конденсат из парового трубопровода или теплообменника как можно быстрее.
Причины, по которым конденсатоотводчики необходимы (напр., в паровом котле)
Почему лучше не использовать ручные клапаны?
Некоторые считают, что избыток конденсата следует контролировать не при помощи конденсатоотводчика, а за счет ручного регулировочного клапана, просто периодически открывая его по мере образования конденсата.
Теоретически это возможно. Но на практике для этого понадобится целый ряд условий, соблюсти которые вместе просто нереально.
Самый большой недостаток данного способа заключается в том, что он подразумевает отсутствие колебаний при образовании конденсата в момент открытия клапана для сброса какого-то конкретного его количества. На самом деле, определить точно это количество нельзя. Образование конденсата в оборудовании различается на стадиях запуска и нормальной работы. Количество конденсата также зависит и от самого количества продукта. А ещё в паровых трубопроводах образование конденсата будет непосредственно связано с колебаниями температуры наружного воздуха, с дождем или снегом.
Если устройство не реагирует на колебания количества конденсата, который следует отвести, то этот конденсат будет просто собираться в оборудовании или трубопроводе, сокращая эффективность нагрева. С другой стороны, когда количество конденсата уменьшается, происходит утечка и пустая трата пара.
Снижение эффективности нагрева и потери пара
Конденсатоотводчики в различных механизмах
Для автоматического сброса конденсата и неконденсируемых газов были разработаны многочисленные механизмы работы конденсатоотводчиков. Наиболее широко используемые из них базируются на разнице в температуре, удельной плотности и давлении. У каждого из этих типов конденсатоотводчиков есть свои преимущества и свои области применения.
Конденсатоотводчики для пара: типы и принцип их действия
А вы знаете, что в английском языке нет прямого перевода слова конденсатоотводчик? Там этот элемент пароконденсатной системы называется «паровой ловушкой». Эти названия отлично характеризуют различие подходов российских и англоговорящих инженеров к проблеме образования конденсата. Если отечественные специалисты преимущественно совершенствуют системы его отвода, то зарубежные стремятся снизить потери пара при конденсации.
Интересный факт — доля пролетного пара составляет в среднем около 25-30% от общего объема. Это очень большие потери, которые приводят не только к увеличению производственных затрат на получение и химподготовку питательной воды для котла, но и становятся причиной ускоренного старения оборудования и трубопроводов.
В любом случае каждая пароконденсатная система оснащается конденсатоотводчиками, автоматически отводящими конденсат из паровой области. По сути, эти элементы выполняют функцию дренажа паропровода. Удаляют избыток конденсата из системы, чтобы решить сразу несколько проблем — предупредить чрезмерное падение давления из-за уменьшения сечения паропровода перед потребителем, уменьшить риск возникновение гидравлического удара и поддержать теплосодержание пара на всем пути до теплообменного оборудования.
Сегодня производители предлагают большой выбор конденсатоотводчиков, различающихся по принципу своего действия. Чем различаются основные типы, рассказывает Андрей Шахтарин, директор компании КВиП (бывш«ВТК-Велес»)
Конденсатоотводчик представляет собой автономный клапан, который автоматически выводит скопившийся конденсат из системы теплообмена без потерь пара и его эффективности. Это обеспечивается разделением всего составляющего на пар и конденсат в арматуре трубопроводного типа. Этот фактор очень важен для предприятий, на которых пар в дальнейшей цепи используется как производственная сила для движущихся механизмов.
Принцип работы некоторых видов конденсатоотводчиков предполагает возможность регулировать расход пара.
Вид агрегата конденсатоотводчика определяется принципом его действия. Они могут функционировать благодаря изменению циклов, скорости и температур, а также поддаваясь механическому воздействию.
Это самый распространенный тип конденсатоотводчиков, идеально подходящий для систем с малым и средним расходом пара. Они просты, надежны и долговечны. Отличаются компактными размерами и доступной ценой. Удобны в обслуживании и ремонте, нечувствительны к гидроударам. Работают благодаря разнице в скоростях перемещения пара и конденсата.
Когда через термодинамический конденсатоотводчик проходит на высокой скорости пар, диск, установленный в элементе, находится в опущенном состоянии. Его просто придавливает к седлу паром за счет большой площади контакта. По мере накапливания конденсата давление над диском падает. Одновременно на него начинает действовать статическое давление скопившейся жидкости и он начинает подниматься, пропуская образовавшийся конденсат. После чего процесс происходит заново.
Преимущество этого типа приборов является возможность использовать их в вертикальном и горизонтальном положении. К термодинамическому типу можно отнести две классификации:
Имеют в чем-то похожую конструкцию, как у предыдущего вида, но принцип действия основан на разности температур пара и конденсата. Здесь за открытие/закрытие отводящего клапана отвечает капсула с специальным составом, реагирующая на нагревание.
В холодном состоянии между диском капсулы и седлом есть зазор, через который выходят конденсат, воздух и неконденсируемые газы. При нагреве паром состав в капсуле расширяется, опуская диск на седло и препятствуя выходу пара. Такая конструкция элемента позволяет использовать термостатический конденсатоотводчик не только для отвода конденсата, но и в качестве воздухоотводчика. Классификация термостатических конденсатоотводов позволяет выбрать материал капсулы:
Принцип работы механического типа конденсатоотводчика отличается преимуществами в сравнении с термодинамическим и термостатическим типом оборудования. На процесс выведения конденсата никак не влияет окружающая среда, погодные условия и другие негативные факторы.
При относительно примитивном устройстве, конденсатоотводчик обеспечивает возможность регулировать необходимое количество конденсата для сброса, их называют поплавковыми конденсатоотводчиками. Как понятно из названия, здесь действует принцип действия поплавка, который при наличии конденсата поднимается, при снижении его уровня опускается, перекрывая выпускной клапан. Принцип действия системы основан на разнице плотности сред.
Поплавковые конденсатоотводчики обеспечивают непрерывный отвод конденсата из теплообменного оборудования, работают на всех типах паропотребляющего оборудования и показывают высокую эффективность в любых режимах. Устойчивы к воздушным пробкам.
Во время пуска системы из холодного состояния в конденсатоотводчик сначала поступает воздух и другие неконденсируемые газы. Они удаляются в конденсатную ветку через встроенный термостатический клапан.
Существует два принципа механического воздействия и оба они основаны на силе выталкивания:
Этот вид конденсатоотводчика работает по принципу стакана с газом, поставленного в воду вверх дном. При наполнении паром он стремится вверх, наполненный конденсатом опускается вниз. Такой перевернутый стакан соединен с клапаном, открывающимся при его опускании и закрывающимся при подъеме. Конструкция конденсатоотводчика с перевернутым стаканом нечувствительна к гидравлическим ударам и паровым пробкам, может работать на больших перепадах давлений и позволяет обеспечивать постоянный отвод газов и воздуха.
Но,помимо этого, он не герметичен. Воздух находится среди трех стен конструкции в виде воздушной подушки. Закрытие клапана происходит, когда поплавок всплывает.
Сферические поплавки обеспечивают непрерывный сброс конденсата. Это является существенным преимуществом.
Здесь в качестве рабочего элемента выступает шток клапана, на котором закреплены биметаллические пластины с разным коэффициентом расширения.
Элементы подобраны таким образом, что в холодном состоянии пластины представляют собой плоский диск, который пропускает воздух и конденсат. При нагреве пластины неравномерно расширяются и изгибаются, перемещая шток на закрытие и препятствуя выходу пара. Благодаря чему биметаллический конденсатоотводчик может использоваться в качестве воздухоотводчика. Кроме того, этот вид подходит для установки на паропроводах перегретого пара, так как элемент конструктивно состоит из материалов, выдерживающих высокие температуры.
Принцип работы конденсатоотводчика на паропроводах предполагает агрессивные условия использования. Элементы оборудования постоянно контактируют с влагой и подвергаются механическому воздействию. Поэтому необходимо тщательно подбирать вид и классификацию. Только так можно обеспечить эффективную и безопасную работу паропроводных систем. В этом вам поможет наш специалист, который ориентируется в функционале всех конденсатоотводчиков и их производительных возможностях.
Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного и интересного.