Конденсатоотводчики Конденсатоотводчики предназначены для автоматического отделения конденсата от пароводяной эмульсии и выпуска его из системы, как не участвующего в технологическом процессе. Конденсат образуется в результате потери паром тепла в теплообменниках и при прогреве трубопроводов и установок, когда часть пара превращается в воду. Конденсатоотводчик должен выпускать юду и задерживать пар, что осуществляется с помощью гидравлического или механического затвора. Соответственно конденсатоотводчики подразделяются на бесклапанные и клапанные. Установки или агрегаты, в которых используются конденсатоотводчики, можно раздел1ггь на две группы: энергетические и обогревательные. В энергетических установках образование конденсата происходит нерегулярно, например, в периоды пуска установки, включения байпасных линий и в других случаях, когда осуществляется прогрев тех или иных участков системы. При установившемся режиме этих установок образование избыточного конденсата, не участвующего в технологическом процессе установки, как правило, не должно происходить, В нагревательных установках, где пар используется не как источник энергии, а как теплоноситель для передачи тепла с целью обогреть помещения и материалы, конденсат выделяется непрерывно и в значительных количествах, так как охлаждение пара здесь происходит постоянно. Для обслуживания энергетических установок обычно применяют клапанные конденсатоотводчики периодического действия. Для обслуживания Согревательных устройств и в городском газовом хозяйстве используются бесклапанные конденсатоотводчики непрерывного действия с гидравлическим затвором — лабиринтные, сопловые или с подпорной. затвор образуется либо столбом конденсата в гидравлических колонках, либо одним или несколькими соплами, либо лабиринтом, создающим гидравлическое сопротивление прохождению пара и не препятствующим движению воды (конденсата). Механический запорный орган автоматически открывается или закрывается при определенных условиях, создаваемых наличием конденсата. Таким образом, автоматический конденсатоотводчик с механическим запорным органом представляет собой, по существу, двухпозиционный регулятор прямого действия, в котором роль чувствительного элемента и привода одновременно осуществляет поплавок, термоэлемент (термостат или термопластины) или диск специальной конструкции. Конденсатоотводчики поплавкового типа могут быть с открытым поплавком, е опрокинутым поплавком и с закры¬тым поплавком. Конденсатоотводчики с термоэлементом могут быть с термостатом или с биметаллическими термопластинами. В термодинамических конденсатоотводчика X диск, перекрывающий входное отверстие для пара, открывает его при наличии конденсата. Оценка конструкции конденсатоотводчика производится с учетом его пропускной способности, эксплуатационных и монтажных свойств, включающих ремонтопригодность и надежность. Эксплуатационные свойства в основном определяются удобством при выполнении работ по техническому обслуживанию и сохранением параметров работы конденсатоотводчика при длительном его использовании, герметичностью соединений и безотказностью в работе. Габаритные размеры конденсатоотводчика должны быть по возможности небольшими с целью снижения его металлоемкости, стоимости и тепловых потерь в окружающее пространство. Простота конструкции и надежность работы обеспечиваются уменьшением числа деталей и достаточными их размерами. Чтобы создать возможность выпуска конденсата при аварийном состоянии, конденсатоотводчики снабжаются наружным или внутренним обводом с запорными устройствами. Для удаления осадка конденсатоотводчики должны иметь снизу отверстие, закрываемое пробкой, а для выпуска воздуха также отверстие, но вверху, закрываемое также резьбовой пробкой. Могут быть предусмотрены и другие вспомогательные устройства для автоматического выпуска воздуха, вапоскопы для контроля количества пролетного пара, водомерные стекла и т. п.), Конденсатоотводчик должен надежно выпускать конденсат в пределах широкого интервала давлений пара, температур конденсата и скорости его поступления в конденсатоотводчик. При недостаточной чувствительности конструкции пролетный пар будет периодически уходить из системы, что, например, свойственно сопловым конденсатоотводчикам. Конденсатоотводчик должен быть по возможности нечувствительным к загрязнениям, допускать продувку с целью очистки внутренней полости и быструю смену изношенных деталей. Каждый тип конденсатоотводчика имеет свои конструктивные достоинства и недостатки, которые позволяют рекомендовать его для определенных условий работы. Размеры конденсатоотводчика выбираются по его пропускной способности, которая должна обеспечивать выпуск конденсата при наибольшем, хотя и временном его поступлении. Классификация конденсатоотводчиков приведена на схеме 2.18, различные конструкции их показаны на рис. 2.173—2.178. Простую конструкцию имеют сопловые конденсатоотводчики, но они пригодны лишь при непрерывном и равномерном поступлении пароводяной смеси. При работе соплового конденсатоотводчика перегретый конденсат, поступающий под давлением, при выходе из сопла вторично вскипает в связи с резким падением давления после сопла. Схема 2.18 Классификация конденсатоотводчиков Пар, образованный в результате вторичного вскипания, располагается над вытекающим конденсатом и препятствует выходу пролетного пара, обеспечивая в то же время свободный выход для конденсата. Так, через сопло диаметром 5 мм проходит насыщенного пара всего лишь 3,5 % от массы воды (охлажденного конденсата), которая может пройти при том же перепаде давлений. Перегретого пара в таких же условиях пройдет на 5 % больше, чем насыщенного. Таким образом, потери пара в сопловом конденсатоотводчике невелики. Сопловые конденсатоотводчики с соплами простой формы пропускают охлажденный конденсат, образующийся в начале работы установки в процессе ее прогревания без существенного сопротивления. С повышением температуры его расход будет снижаться за счет доли пара, занимающего часть проходного сечения седла. Поэтому конденсатоотводчики с соплом простой формы пригодны для различных удалений, но их целесообразно применять лишь в тех случаях, когда конденсат поступает равномерно в заранее установленных количествах. При периодических поступлениях конденсата потери пара могут быть значительны. Дальнейшим развитием сопловых конденсатоотводчиков является применение многоступенчатого сопла, образующего лабиринтный заграждающий эффект. Лабиринт создает конденсату незначительное сопротивление, но препятствует прохождению свежего пара в связи с рядом последовательных расширений пара Рис. 2.174. Конденсатоотводчик с Рис. 2.175. Конденсатоотводчик с открытым поплавком и поплавком колокольного типа (рп= 10 МПа, = 1,5 МПа, < 200 °С) ^р< 450"С)
В ступенях лабиринтного пути. Однако такие конденсатоотводчики непригодны при зазорах меньше 1—2 м.м и при засоренном конденсате, так как проходные сечения в этих случаях забиваются твердыми частицами и конденсатоотводчик выходит из строя. В связи с этим, все сопловые конденсатоотводчики должны быть оборудованы грязеуловителями с сеткой, имеющей отверстия диаметром не более 1,0 мм. Грязеуловитель периодически продувают паром, выпуская осадок в конденсатопровод. Необходимо также предусматривать в конденсатоотводчике обвод с запорным органом, который открывается для пропуска конденсата при полном, засорении конденсатоотводчика. Скорость прохождения конденсата в соплах обычно принимают невысокой во избежание их быстрого износа, поэтому пропускная способность соплового конденсатоотводчика обычно невелика и значительно меньше пропускной способности поплавковых. Обычно сопловые конденсатоотводчики используются при небольших количествах отводимого конденсата и давлениях не выше 2,5 МПа. в сопловых конденсатоотводчиках нет подвижных деталей, что является их важным достоинством, они имеют малые габаритные размеры и массу, по сравнению G поплавковыми, нечувствительны к точности установки при монтаже, могут устанавливаться в любом положении. Включение в работу происходит автоматически, без необходимости выполнения дополнительных операций по выпуску воздуха и заполнению конденсатом. Таким образом, при запуске конденсатоотводчика в работу ие требуется участие обслуживающего персонала. Когда сопловый конденсатоотводчик предназначен для отвода конденсата вверх по трубопроводу и когда несколько конденсатоотводчиков должны работать на общий конденсатопровод, находящийся под давлением, необходимо после конденсатоотводчика на трубопроводе устанавливать обратный клапан. Термостатные (термостатические) конденсатоотводчики имеют чувствительный элемент в виде сильфона (или изогнутой трубки), заполняемого легко испаряющейся жидкостью, или снабжаются термопластинами, обладающими высоким коэффициентом линейного расширения. Наиболее распространенными являются термостатные конденсатоотводчики с сильфоном, позволяющим осуществить подъем затвора над седлом на достаточную для прохода конденсата высоту. Выпуск конденсата происходит при достаточном его охлаждении, когда температура конденсата и давление паров в сильфоне снизится настолько, что сильфон, укорачиваясь, открывает отверстие седла. Затвор запорного органа закреплен на свободном конце сильфона. При поступлении в конденсатоотводчик пара жидкость в сильфоне под действием высокой температуры испаряется, и создающееся внутри сильфона давление удлиняет сильфом, при этом затвор перекрывает выходное отверстие седла — проход в конденсатопровод. Часто силъфон заполняется этиловым спиртом, который до температуры 80 °С обычно находится в жидком состоянии. При повышении температуры до 85 °С (в связи с поступлением горячего конденсата или пара) отверстие седла перекрывается затвором. Открывается отверстие лишь тогда, когда конденсат остынет до Рис. 2.177. Конденсатоотводчик сопловый для небольших количеств конденсата (^р = 2,5 МПа): 1 — смотровое окно; 2 - сопло; 3 биметаллический термометр Рис. 2.178. Рабочий орган лабиринтного конденсатоотводчика для небольших количеств конденсата
80 "С. Таким образом, термостатный конденсатоотводчик способен отводить только охлажденный до температуры не выше 80 °С конденсат, а более горячий при поступлении задерживается до его достаточного охлаждения. Следовательно, некоторое время конденсат будет скапливаться и «подпирать» поток, пока не остынет до необходимой температуры, поэтому терАЮстатные конденсатоотводчики называются еще «подпорщиками». Сильфон является слабым элементом, ограничивающим области применения этих конденсатоотводчиков, их надежность и срок службы. Сильфон чувствителен к колебаниям давления, к коррозии и имеет ограниченный цикловой ресурс. Сильфонные конденсатоотводчики используются для выпуска небольших количеств конденсата при давлениях до 0,6 МПа, изготовляются диаметром прохода = 15-20 мм. Длительная и надежная работа их обычно обеспечивается при малых давлениях (до 0,1 МПа) и температуре ниже 110 °С. Они требуют осмотра не реже одного раза в 1,5 года для проверки состояния сильфона и замены его в случае необходимости. Конденсатоотводчики с поплавком составляют довольно многочисленного группу конструкций и подразделяются ва конденсатоотводчики с открытым, «опрокинутым» и закрытым поплавками. Могут применяться для выпуска больших количеств конденсата. Область применения кондеисатоотводчиков с закрытым поплавком ограничена температурой в 300 °С и соответствующим ей давлением насыщенного водяного пара в 1,3 МПа во избежание больших потерь пара при малых поступлениях конденсата и его испарения при высокой температуре. Это приводит к потере плавучести поплавка, открытию на длительное время отверстия седла и к выпуску большого количества пара. Циклический характер работы, вызванный частыми периодическими опусканиями и подъемами поплавка, приводит к пульсациям давления, снижению производительности конденсатоот-водчика и ускоренному износу седла. Конденсатоотводчики с поплавком устанавливаются только в вертикальном рабочем положении. Благодаря простой конструкции они могут изготовляться силами самих предприятий-потребителей. Конденсатоотводчики с открытым поплавком используются в энергетике для установок с высокими параметрами пара. Конденсатоотводчики с «опрокинутым» поплавком (колокольного типа) имеют цилиндрический поплавок, открытый снизу, в который конденсат поступает через входное отверстие корпуса. Поплавок соединен с затвором запорного органа при помощи рычажного устройства. Для того чтобы привести в действие кон-денсатоотводчик, необходимо конденсат, образованный при прогреве установки, и скопившийся воздух предварительно выпустить через спускные отверстия в корпусе, закрываемые пробками, или через наружный обвод, если такой предусмотрен конструкцией. Под действием смеси пара и конденсата поплавок поднимается Б верхнее положение и закрывает выпускное отверстие в седле клапана, а пар постепенно выходит через небольшое отверстие в верхнем донышке поплавка. После выпуска пара из полости поплавка он теряет плавучесть, опускается вниз и открывает отверстие в седле. Конденсат под давлением выпускается из конденсатоотводчика. Одновременно выпускаются воздух и газы, накопившиеся в корпусе. С поступлением новой порции смеси пара и конденсата циклы повторяются. Конденсатоотводчик с «опрокинутым» поплавком имеет большую пропускную способность, чем конденсатоотводчик с открытым поплавком, так как в нем запорный орган закрывается лишь при поступлении с конденсатом достаточного количества пара. Конденсатоотводчики с «опрокинутым» поплавком имеют меньшую массу, меньшие габаритные размеры и большую пропускную способность, чем конденсатоотводчики с открытым поплавком, и такие эксплуатационные достоинства, как автоматический выпуск газов и воздуха, нечувствительность к загрязнениям, меньший объем поплавка, отсутствие сильных ударов затвора о седло и пульсаций давления. Применяются в линиях при давлениях до 1,5 МПа и температуре до 200 °С. Они снабжаются сменными седлами различного диаметра для различных условий работы. Должны устанавливаться только в вертикальном рабочем положении. Применяются в основном в технологических линиях с непрерывным образованием конденсата. Конденсатоотводчики с закрытым поплавком имеют поплавок в виде пустотелого (полого) шара, соединенного с клапанным или шиберным (золотниковым) затвором при помощи рычажного устройства. При отсутствии конденсата поплавок занимает нижнее положение, а выпускное отверстие седла закрыто. При заполнении корпуса конденсатом на 2/3 объема поплавок начинает всплывать и открывает выпускное отверстие седла. Скорость открытия отверстия седла зависит от скорости поступления конденсата. При большом количестве поступающего конденсата клапан открыт постоянно, и конденсатоотводчик работает как конденсатоотводчик непрерывного действия. При малых количествах конденсата поплавок периодически поднимается и опускается, открывая клапан на короткие отрезки времени, необходимые для выпуска конденсата. Поплавок снабжается грузом для надежного закрывания клапана. Закрытый поплавок должен быть герметичным, так как при образовании в нем течи он теряет плавучесть. Для принудительного открывания и продувки конденсатоотводчика имеется рычаг, с помощью которого приподнимается поплавок. Через выходное отверстие конденсат вместе с паром выпускается и захватывает при этом выпавшие смеси. Для выпуска воздуха при заполнении конденсатоотводчика в начале эксплуатации предусмотрен вентиль, расположенный в верхней части корпуса. Запорный орган конденсатоотводчика может быть в виде клапана или золотника. Клапанный запорный орган чаще применяется при конденсате, загрязненном маслом (см. рис. 2.144), золотниковый — при конденсате, загрязненном твердыми частицами, которые при перемещении золотника сдвигаются с седла. Золотниковый запорный орган по сравнению с клапанным обладает следующими преимуществами: повышенный срок сохранения герметичности запорного органа; уменьшенные износ и эрозия; меньшие усилия, необходимые для управления запорным органом, и меньшее влияние на них давления пара. Благодаря последнему обстоятельству можно применять при тех же размерах поплавка большие диаметры отверстия в седле, что повышает пропускную способность конденсатоотводчика. Недостатками конденсатоотводчика с закрытым поплавком являются большие габаритные размеры конструкции рычажной системы с осями поворота и шарнирными соединениями и необходимость иметь поплавок достаточных размеров. Наибольшее применение в настоящее время получили тер-модинамические конденсатоотводчики тарельчатого типа, которые имеют простую конструкцию, малые габаритные размеры и массу, надежны в работе и дешевы в изготовлении, создают малые потери пара и имеют высокую пропускную способность. Они применяются для давлений до 10 МПа и температуры до 300 X. С повышением температуры расход конденсата снижается в связи со вторичным вскипанием конденсата. Конденсатоотводчик имеет одну подвижную деталь — тарелку, свободно лежащую на седле. Проходящий конденсат приподнимает тарелку и выходит через отводной канал. При поступлении пара, имеющего всегда плотность, меньшую плотности конденсата, тарелка прижимается к седлу в связи с тем, что высокие скорости истечения пара создают под тарелкой зону псшиженного давления. В результате статическое давление пара надхтарелкой прижимает ее к седлу; Тарелка откроется вновь, когда под нее поступит конденсат, который имеет более низкую температуру, чем пар, и еще охладится в связи с нахождением под тарелкой. Пар, находящийся над закрытой тарелкой, охлаждается путем потери тепла как через крышку конденсатоотводчика, так и через тарелку, перекрывающую проход конденсата, В результате охлаждения пара давление над тарелкой падает, и давлением конденсата она приподнимается, пропуская его в выпускной канал. Таким образом, термодинамический конденсатоотводчик — это конструкция клапанного типа, обеспечивающая периодический выпуск конденсата по мере его поступления. Некоторые конструкции термодинамических конденсатоотводчиков имеют устройство для принудительного открывания и продувки и обводы, для перепуска больших количеств конденсата при прогреве системы. При выборе конденсатоотводчика следует обеспечить достаточную пропускную способность, в то же время желательно, чтобы в процессе работы время между двумя посадками было возможно больше во избежание потери тепла с пролетным паром.
