Подбор конденсатоотводчика онлайн. Энергосберегающие функции конденсатоотводчиков. Возможные причины подтоплений
Конденсатоотводчики устанавливаются на конденсатопроводе за калориферами с обязательным наличием обводной линии и контрольной трубки. В том случае, когда одного конденсатоотводчика не хватает для обеспечения нормального отвода конденсата от калориферов (прямоточно-противоточная сушилка и в других случаях), то устанавливают батарею параллельно соединённых конденсатоотводчиков.
В СУ для сушки натуральных волокон применяются конденсатоотводчики с открытым поплавком марок 45ч4бр и КГ, конструкции НИИПОЛВа, а также термодинамического типа 45ч12НЖ и подпорные шайбы.
Подбор конденсатоотводчиков производят по диаметру прохода клапана d р, исходя из расчётного расхода конденсата М к, численно равного расходу пара М п для СУ, определённому по формуле (4.8).
Если давление перед теплообменником (калорифером) Р абс < 0,2 мПа, то конденсатоотводчик подбирают по удвоенному расходу конденсата. Если Р абс > 0,2 мПа, то по учетверенному расходу.
Диаметр прохода клапана конденсатоотводчика определяется по формуле инженера Строганова, мм:
где Р 1 - избыточное давление пара перед конденсатоотводчиком, бар
(Р 1 = 0,95 Р),
Р 2 - избыточное давление за конденсатоотводчиком, бар (при свободном сливе Р 2 = Р б = 1 бар), определяемое путём гидравлического расчёта. Существует мнение, что Р 2 = 0 при свободном сливе конденсата.
Если расчётный диаметр прохода клапана получился больше табличных значений d, то определяется необходимое число конденсатоотводчиков n путём
Желательно, чтобы число конденсатоотводчиков было чётное для более равномерного распределения расхода конденсата.
Дать полную схему компоновки калориферов (калориферных блоков) с паропроводами, регулирующей и контролирующей арматурой, отводной системой конденсата, т.е. схему пароконденсационной системы СУ.
Сечение паропроводов или конденсатопроводов рассчитывают исходя из максимального расхода пара или конденсата и заданной скорости движения их в трубопроводе. Для приближённых вычислений рекомендуется формула, мм:
(6.3)
где М п - максимальный расход пара или конденсата, кг/с;
υ - скорость движения пара или конденсата в трубопроводе, м/сек;
для магистральных паропроводов υ = 50 70 м/с, для присоединительных (разводка от магистрали к калориферам) υ = 20 25 м/с, для конденсата υ = 0.5 1 м/с;
ρ - плотность пара или конденсата, кг/м 3 (для конденсата t = 100 °С, ρ = 960 кг/м 3).
При расчёте диаметров учесть то, что расход конденсата (пара) М к (М п) по ходу его движения будет изменяться.
По расчётному диаметру подбираются ближайший стандартный внутренний диаметр d вн стальных водогазопроводных или стальных электросварных труб. Значения диаметров и расходов нанести на схему пароконденсационной системы СУ.
- Место установки.
- Перепад давления.
- Расход конденсата (кг/час).
- Диаграмма пропускной способности.
1. Место установки.
Наилучший вариант или альтернативу можно подобрать из таблицы подбора конденсатоотводчиков.
2. Перепад давления.
Перепад давления – это разница между давлениями на входе в конденсатоотводчик и на выходе из него. Например, если входное давление 8 бар и конденсат отводится в атмосферу, перепад давления составит 8бар – 0 бар = 8бар. После конденсатоотводчика, каждый метр подъема конденсатной линии 0,11 бар противодавления. Если бы в предыдущем примере конденсатная линия поднималась на 5 метров после конденсатоотводчика.
Bпротиводавление составит: 0.11 х 5 = 0.55 бар.
А перепад давления составит: 8-0.55 = 7.45 бар.
Если конденсат подсоединен в разные конденсатные линии, считается общее противодавление и в соответствии с ним подбирается конденсатоотводчик.
3. Расход конденсата.
Обычно, берется во внимание информация, которую предоставляет производитель пароиспользующего оборудования. Данные по расходу конденсата указываются в технической документации к оборудованию. Если таких данных нет, количество конденсата легко можно рассчитать, учитывая диаметр паровой трубы, плотность потока и т.д. Так же в случае, если это не какой-то специфический процесс, данные по расходу пара на паровой установке даны во всевозможных технических таблицах.
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.
Как выбрать конденсатоотводчик?
Полезно: энергетикам, механикам
Если все мужики одинаковые, то зачем женщины так долго тянут с выбором? Но сегодня задача проще, конденсатоотводчик не на всю жизнь, а как говорит статистика на 5 – 7 лет в среднем. И чтобы Вам не мучиться как, что и куда поставить чтобы конденсат был отведён правильно наша компания немного пояснит на что стоит обратить внимание. Тут ответ простой: доверьте это профессионалам, просто соберите нужные параметры системы и потребителя пара, а мы или наши коллеги из других организаций сделают уже подбор.
Если брать прямые участки труб то, на них чаще всего ставится термодинамические или термостатические конденсатоотводчики. При этом очень важно где эксплуатируется данный трубопровод на улице или в помещении 
Обращаясь к нашему опыту мы всегда ставили на прямые участки термодинамические, а на потребители поплавковые.
При этом очень важно знать параметры пара, такие как давление. Возникнет вопрос: Где-ж его взять то, давление?! Вы будете смеяться, его нужно измерить. Если стоит теплообменник то перед ним лучше поставить манометр и это очень важно.
Следующее, что необходимо – это расход конденсата, обычно стоят счётчики. Как правило – это счётчики горячей воды. А вот кто не знает расход, встречаются такие сложности, то смело ищите этот параметр в паспорте потребителя пара. Чаще всего там есть это значение, либо на худой конец есть расход пара, который потребляет этот агрегат. Суть тут следующая: Расход пара = расход конденсата, т.к. весь пар должен превратиться в конденсат, а иначе какие мы после этого волшебники)))
Ну и, конечно, нужно знать температуру пара. Иначе подбор не будет правильно осуществлён.
Ну и последний параметр – это диаметр присоединения. Да часто случается что заказываеют опираясь только на этот параметр. Это просто и не профессионально. Почему? Возможна не корректная работа конденсатоотводчика или излишними тратами (можно подобрать и дешевле). Тут разные могут быть ещё неприятности такие как: излишнее охлаждение конденсата (не так неприятно) но если скаканёт давление и плавно прискочет в эти излишки, то вероятно повредит конденсатоотводчик и он в последствии может выйти из строя.
Также можно сделать совсем наоборот, т.е. поставить конденсатоотводчик с более низкой пропускной способностью, чем необходимо. Что будет!? Денег съэкономите на покупке и возможно «подтопление» конденсатом постребитель пара. Ну к примеру ёмкость будет недостаточно нагреваться, отсюда потери времени, а возможно нарушение технологии и прокисший кефир на выходе (ну это я так.. перегнул конечно)
1.3.Выбор конденсатоотводчика.
Для обеспечения работоспособности паропровода в нем по технологии предусматривается установка конденсатоотводчика. В данном проекте используется поплавковый муфтовый конденсатоотводчик с опрокинутым поплавком, т.к. данный тип отличается компактностью и надежностью эксплуатации.
Описание принципа работы.
Принципиальная схема конденсатоотводчика с опрокинутым поплавком приведена на рис.1.3.
Конденсатоотводчик состоит из корпуса и крышки, соединенных болтами, поплавка, рычага с золотником.
Поплавок выполнен в виде опрокинутого стакана. В донышке поплавка имеется отверстие для выпуска воздуха и неконденсированных газов. Запорный орган выполнен в виде седла и золотника, закрепленном на рычажном механизме. Рычажный механизм связан с поплавком.
При работе конденсат поступает под поплавок. При первом пуске конденсатоотводчика вся полость поплавка заполняется водой, а воздух выходит через небольшое отверстие в донышке поплавка. Под действием собственной массы поплавок опускается вниз и при помощи рычага отводит золотник от седла, открывая выходное отверстие в седле для прохода конденсата.
Пар, воздух или газ, поступая в конденсатоотводчик, вытесняют конденсат из поплавка, поплавок поднимается и при помощи рычага и золотника закрывает проходное отверстие конденсатоотводчика, прекращая утечку пара.
Таким образом осуществляется периодический отвод конденсата.
Конденсатоотводчик имеет две пробки: одну, расположенную на крышке и предназначенную для заливки конденсатоотводчика при первоначальном пуске, и вторую, расположенную в нижней части конденсатоотводчика и предназначенную для удаления загрязнений и слива конденсата при длительном прекращении эксплуатации конденсатоотводчика.
Конденсатоотводчик должен устанавливаться крышкой вверх.
Подбор конденсатоотводчика.
Подбор конденсатоотводчика производится по условной пропускной способности Kву, т/ч. Условная пропускная способность Kву определяется конструкцией приточной части конденсатоотводчика и численно равна расходу жидкости в т/ч, плотностью 1 г/см 3 , протекающей через конденсатоотводчик при его максимальном открытии и перепаде давлений на нем в 1кгс/см 2 .
Условная пропускная способность конденсатоотводчика:
где G – расчетный расход конденсата, т/ч;
ΔР – перепад давлений на конденсатоотводчике:
ΔР=1кгс/см 2
ρ – плотность среды, протекающей через конденсатоотводчик при температуре конденсации (tк=180˚С) ρ=0,887г/см 3
=1,805т/ч
Согласно полученному значению по каталогу поплавковых муфтовых конденсатоотводчиков с опрокинутым поплавком выбираем стандартный конденсатоотводчик и выписываем его параметры:
Условное обозначение: 45ч13нж2
Диаметр условного прохода Ду, мм: 50
Допустимый перепад давления ΔР, МПа: 0,03-0,8
Исполнение: общепромышленное
Диаметр сменного седла, мм: 10
Условная пропускная способность Кву, м 3 /ч: 2,5
Код по ОКП: 37 2261 1112 01
