Конденсатовідвідники поплавцеві

Конденсатовідвідник

Більшість промислових підприємств, комунальних господарств, в процесі своєї діяльності більшою чи меншою мірою використовують водяну пару. У технологічних процесах пар передає теплову енергію в теплообмінниках і перетворюється на гарячу воду, або конденсат. Для максимального тепловіддавання в теплообмінниках необхідно своєчасно вилучити конденсат, що утворився в системі. Відведений конденсат знову надходить у систему в пристрої, що перетворюють гарячу воду в пар (парогенератори, котли та інше). Несвоєчасне і недостатнє відведення конденсату із системи веде до затоплення теплообмінної поверхні, стрибків температури пари у споживаючим пару обладнанні, зниження ефективності технологічних систем і аварійних ситуацій. Накопичення конденсату в парових трубопроводах веде до загрози виникнення гідроудару, що може призвести до руйнування трубопроводу і його елементів, пошкодження арматури і обладнання. Для вирішення всіх цих проблем існує спеціальна фазорозділювальна трубопровідна арматура - конденсатовідвідник .

Завдання конденсатовідвідника полягає в тому, що він повинен відвести конденсат і не випустити пару з системи. Процес цей здійснюється за допомогою механічного або гідравлічного затвора. Конструкція з механічним затвором отримала більш широке поширення.

Обладнання, де застосовують конденсатовідвідники, ділять на енергетичне і обігрівальне. Процес утворення конденсату в енергетичних установках пульсуючий, тобто не регулярний. Наприклад, утворення конденсату може відбуватися в процесі прогріву окремих ділянок трубопроводу в момент пуску обладнання, або в будь яких інших випадках. При штатному перебігу технологічного процесу утворення конденсату, звичайно, не відбувається. У парових трубопроводах і установках, де пар є теплоносієм, а не джерелом енергії, процес утворення конденсату відбувається безперервно і у великих обсягах.

Для відведення конденсату в енергетичних установках рекомендовано застосовувати конденсатовідвідники періодичної дії поплавцевого типу з механічним затвором . У разі застосування пари як теплоносія, для відведення конденсату рекомендовано застосовувати пристрої безперервної дії з гідрозатворами - лабіринтові або соплові.

Гідрозатворювання створюється стовпом конденсату в гідравлічних колонках, або ж гідравлічним опором, створюваним лабіринтом або підпірною шайбою.

Механічний затвор створюється клапаном, який автоматично відкриває або закриває за певних умов, пов`язаних з наявністю конденсату. Практично, конденсатовідвідник з механічним затвором, який є по суті двопозиційний регулятор прямої дії. Термоелемент (біметалічні термопластини, термостат) або поплавець в такій конструкції виконують функції чутливого елемента і повіду. Залежно від діаметра отвору в клапані і від гідравлічного опору на випуску бувають конденсатовідвідники різної пропускної здатності.

Вибір конкретного конденсатовідвідника повинен відбуватися в залежності від показників перепаду тиску в системі до і після клапана, кількості утвореного конденсату. Залежно від кількості конденсату, обсягу поплавця, пропускної здатності, відбувається періодичне відкриття і закриття клапана. Вибір конденсатовідвідника необхідно проводити з запасом за пропускною здатністю, оскільки, якщо він не встигає відводити конденсат, відбувається «захлинання» конденсатовідвідника, накопичення конденсату в системі, зниження її ефективності та загроза виникнення аварійних ситуацій. Крім того, часте спрацьовування клапана веде до передчасного зносу ущільнюючих поверхонь.

Найбільш поширені конструкції конденсатовідвідників поплавцевого типу, принцип дії яких заснований на різниці щільності конденсату і пари. За конструктивним виконанням вони бувають з поплавцем закритого, відкритого та дзвонового типу («переверненим»).

Конденсатовідвідники з поплавцем закритого типу бувають з муфтовим (до Ду50) підключенням до трубопроводу і з фланцевим. Монтаж повинен бути здійснений на горизонтальній ділянці труби, в останні роки з`явилися моделі для монтажу на вертикально розташованій ділянці трубопроводу. Усередині корпусу розташований герметичний сферичний поплавець, з`єднаний з клапаном за допомогою важеля. По мірі надходження конденсату в порожнині корпуса відбувається спливання поплавця і поворот важеля, керуючого клапаном. Клапан відкривається і випускає конденсат. При зниженні рівня конденсату, поплавець опускається і клапан закривається. При постійному надходженні великого обсягу конденсату клапан знаходиться постійно у відкритому положенні і в цьому випадку конденсатовідвідник працює в безперервному режимі. Для збереження плавучості поплавця він повинен бути герметичним. Поплавець забезпечується противагою для збільшення чутливості. Надійшовши до порожнини корпусу повітря вилучається за допомогою розташованого у верхній частині корпусу повітряного вентиля. Для продувки конденсатовідвідника і примусового відкриття золотника передбачений важіль.

Конденсатовідвідники такої конструкції мають високу пропускну здатність, стабільно працюють і при невеликих перепадах тиску, легко здійснюється підбірання по продуктивності, ремонтопридатні.

Конструкція конденсатовідвідника з відкритим поплавцем : в корпусі конденсатовідвідника розташований циліндричний порожнистий поплавець, який при надходженні конденсату спливає і закриває отвір випускного клапана. При подальшому надходженні конденсату він заповнює простір між поплавцем і корпусом, переливається через край поплавця і заповнює поплавець. Поплавець втрачає плавучість, опускається вниз і відкриває верхній клапан. Під дією тиску пари конденсат витісняється через вертикальну викидну трубу і клапан, проходить через зворотний клапан і надходить на зливання. Коли з поплавця буде видалений конденсат, поплавець знову спливає і, піднімаючись, закриє випускний клапан. Конденсатовідвідник має обвідний канал, який перекривається вентилем. Обвідний канал служить для пуску конденсатовідвідника в роботу. Для цього випускний вентиль, закривають, а впускний вентиль, відкривають. Потім проводиться зворотна дія і конденсатовідвідник включається в роботу.

У верхній частині стінки викидний труби є отвір малого діаметру (2 мм) для випуску повітря. За допомогою цього отвору простір усередині викидний труби з`єднується з порожниною корпусу. Замикаючий клапан має наконечник з отвором, який, в свою чергу, замикається голкою, пов`язаною з поплавцем. Голка по відношенню до наконечника має поздовжній хід. Такий пристрій з малим діаметром голки створює мале зусилля на голці від гідравлічного тиску середовища, що дозволяє поплавцю опускатися при малій вазі. Подальше відкривання наконечником основного сідла дозволяє забезпечити необхідну пропускну спроможність конденсатовідвідника. Не рекомендується застосовувати таку конструкцію конденсатовідвідника на перегрітий пар. Працюють практично з виключенням гідроударів.

Конденсатовідвідник з «переверненим» поплавцем дзвонового типу являє собою порожнистий циліндр, відкритий знизу. З нижньої труби в нього надходить конденсат. Своєю вагою поплавець, діючи на важіль, відкриває клапан. Поки поплавець знаходиться в конденсаті, йде випуск конденсату через відкритий отвір клапана. Коли в поплавець почне надходити пара, він підніме поплавець і таким чином закриє випускний клапан. При новому надходженні конденсату пар буде вичавлений через малий отвір у верхньому денці і поплавець знову опуститься. Втрати пара через малий отвір незначні. Конструкція з відкритим поплавцем проста і надійна, здатна працювати на перегрітому парі.

Монтаж поплавцевих конденсатовідвідників необхідно здійснювати в закритих приміщеннях, т.к всі моделі схильні до замерзання. Або ж поза приміщеннями зі спеціальним захистом від від`ємних температур в зимовий період.

Термостатичні конденсатовідвідники реагують на різницю температур пари і конденсату. Бувають сильфонні, біметалічні і діафрагмові. Віддаючи тепло, пара перетворюється в конденсат, температура при цьому падає, і при падінні температури відбувається відведення конденсату. Використовується здатність деяких рідин випаровуватися при температурі паротворення, значно збільшуючись в обсязі, в порівнянні зі стадією конденсату. Як приклад: для того, щоб відвести конденсат температурою 85-90 ° С використовується суміш з 25% етилового спирту і 75% пропилового спирту. Попередньо заливши такою сумішшю сильфон, його нагрівають до температури кипіння, і одночасно з цим верхній отвір запаюється, створюючи тим самим в порожнині сильфона вакуум. Застосування в конструкції сильфонів з полутомпакі (латунь Л80) обмежує діапазон застосування конденсатовідвідників до тиску не вище 6 кгс / см² і температури пари до + 150 ° С. Але такі моделі відрізняються дешевизною у виготовленні.

Сильфони з нержавіючої сталі поширюють сферу застосовності сильфонних термостатичних конденсатовідвідників. Можуть застосовуватися на агресивні середовища, не бояться замерзання, довговічні. Принцип дії сильфонних конденсатовідвідників полягає в наступному. Пар проходячи, нагріває залиту в сильфон рідину, доводячи її до температури пароутворення, значно збільшуючись в об`єму, ця суміш створює тиск усередині сильфона. Відбувається подовження сильфона за допомогою конусного клапана та перекриття сідла. При накопиченні конденсату, знижується температура суміші всередині сильфона, повертаючи її в рідку фазу. Тиск на сильфон припиняється, відповідно відбувається його стиснення і відкриття клапаном отвору в сідлі для відведення конденсату. Розтягування сильфонів з полутомпакі досягає до 35% від первісної довжини, з нержавіючої сталі - до 20%.

Великого поширення сильфонні конденсатоотводчики не отримали через недостатню довговічність сильфонів. Крім того вони не застосовуються при високих температурах і в умовах, коли тепловідведення утруднено через погану тепловіддачу у зв`язку з ізоляцією або тепловим захистом.

Принцип дії термостатичних конденсатовідвідників з біметалічними термопластинами : при надходженні пара термопластини згинаються і за допомогою кульки перекривають отвір для виходу пари. При надходженні конденсату пластини у зв`язку з охолодженням, випрямляються і знову відкривають отвір для випуску конденсату. Лабіринтова система з почерговими звуженнями і розширеннями прохідного перетину створює великий опір для пари і малий для конденсату (води). Наведена конструкція є конструкцією конденсатовідвідників безперервної дії. Пропускна здатність цього конденсатовідвідника регулюється підйомом плунжера.

Принцип дії конденсатовідвідника соплового типу : конденсат випускається через циліндричне сопло, що має ступеневий розтин з розширенням. Така форма сопла не утворює великого опору для проходу конденсату. Для проходу пари опір його значно більше, тому що при цьому відбувається раптове розширення пара, і швидкість його відповідає критичному перепаду тисків, в той час як на конденсат діє весь перепад тисків. Спостереження за роботою конденсатовідвідника здійснюється через оглядові вікна.

Принцип дії конденсатовідвідника тарельчатого типу термодинамічної дії: конденсат перепускається з однієї порожнини в іншу, а при надходженні пара диск-тарілка перекриває прохід і випуск пари не відбувається. Робота конденсатовідвідника здійснюється шляхом використання гідродинамічних властивостей струмені пари і зміни температури і тиску пари, що знаходиться над тарілкою, і який проник при надходженні конденсату. Конденсат, проходячи з однієї порожнини в іншу, піднімає тарілку до тих пір, поки за ним не стане надходити пара. При надходженні пару тарілка притискається до сідла тиском пари, який пройшов у верхню порожнину корпусу (над тарілкою). Оскільки площа дії тиску пари над тарілкою значно більше площі отвору в сідлі, перекриття сідла здійснюється надійно. Коли в конденсатовідвідник надійде конденсат, температура пари над тарілкою знизиться, тиск зменшиться і конденсат, піднімаючи тарілку, знову почне надходити з однієї порожнини в іншу до тих пір, поки не буде випущений весь конденсат і не почне надходити пара, після чого тарілка знову перекриє сідло .

У ряді випадків виникає необхідність випустити повітря з трубопровідної системи, наприклад при її заповненні або у зв`язку з видділенням повітря з середовища, що транспортується. Цю задачу здійснюють повітрявідвідники або вантузи . Принцип роботи таких пристроїв полягає в тому, що повітря випускається через клапан, що закривається поплавцем. Коли в повітрявідвіднику накопичується повітря, воно витискує воду і поплавець опускається, відкриваючи сідло для випуску повітря. Після виходу повітря з корпусу поплавець, спливаючи, підіймає клапан і перекриває отвір сідла. Вентиляційні пристрої, служать як для випуску накопичився повітря, так і для запобігання можливості утворення вакууму в результаті дії гідравлічного удару в трубопроводі. У лівій частині конструкції знаходиться повітрявідвідник, що працює як описане вище. У правій частині клапан з сідлом великого діаметру буде закритий лише за наявності надлишкового тиску. При утворенні вакууму сідло відкриється і пропустить повітря, щоб не створити небезпеку руйнування трубопроводу зовнішнім атмосферним тиском. Коли в трубопроводі буде створений надлишковий тиск, клапан закриється.