Конденсатоотводчики

Роль и место конденсатоотводчика

Наличие, и особенно накопление конденсата в трубопроводных паровых и воздушных контурах имеет ряд негативных последствий, которые обуславливают необходимость организации его удаления (отвода):

• повышенное коррозионное воздействие на узлы и детали трубопроводной арматуры;
• уменьшение проходных диаметров (пропускной способности) труб и каналов;
• увеличение динамического сопротивления трубопроводов (увеличение энергетических затрат на прокачку среды);
• риск возникновения гидроударов, способных повредить трубопроводную арматуру, паровые (пневматические) машины и механизмы.

Одним из ключевых элементов подсистем отведения конденсата являются конденсатоотводчики, как разновидность трубопроводной арматуры, которые предназначены для автоматизированного отведения жидкого конденсата из трубопроводной системы с газовой рабочей средой. Конденсатоотводчик может устанавливаться:

• самостоятельно – как правило, в системах с малыми объемами отвода конденсата;
• совместно с дренажными (паровыми) сепараторами и конденсатным насосом – как правило, в системах с большими объемами отвода конденсата.

Разновидности конденсатоотводчиков, принципы их работы

Механические конденсатоотводчики. В основе их конструкции находится разные варианты поплавковых механизмов (классический со сферическим поплавком и вариант «перевернутый стакан»), которые управляют открыванием и закрыванием впускного и выпускного клапанов. Принцип их работы основан на разности плотности газообразной среды и жидкого конденсата.

В классическом поплавковом конденсатоотводчике при минимальном уровне конденсата в поплавковой камере поплавок находится в крайнем нижнем положении, при этом впускной клапан открыт, выпускной – закрыт. Газоконденсатная смесь попадает через впускной патрубок в корпус конденсатоотводчика, при этом конденсат, отделяясь от газообразного пара (воздуха), стекает вниз в поплавковую камеру, постепенно накапливаясь. С повышением уровня конденсата в поплавковой камере поплавок поднимается вверх, при определенном уровне закрывая впускной клапан, и открывая клапан выпускной. При открытом выпускном клапане конденсат сливается в дренажную магистраль, его уровень в поплавковой камере падает до минимального уровня, начинается следующий рабочий цикл конденсатоотводчика.

Конденсатоотводчик «перевернутый стакан» при открытом выпускном клапане (поплавок – стакан находится в нижнем положении) работает на перепуск большого объема жидкого конденсата в дренажную магистраль. Если количество перепускаемого конденсата уменьшается, в корпус конденсатоотводчика начинает поступать горячий пар, который попадает под колоколообразный стакан, приподнимает его вверх, закрывая при этом выпускной клапан. Поступление конденсата в дренаж (и вместе с ним и пара из системы) перекрывается. При возобновлении поступления больших объемов жидкого конденсата, подвод пара к конденсатоотводчику перекрывается. Та часть пара, которая оказалась под стаканом, охлаждается и конденсируется, приводя к опусканию поплавка-стакана. При этом выпускной клапан открывается, перетекание конденсата в дренаж возобновляется.

Термодинамические конденсатоотводчики в своей работе используют термодинамические законы перехода конденсата в пар. Конструкция их достаточно проста, в ее основе находится свободная пластина-диск, которая одновременно служит запирающим элементом (тарельчатым золотником) для седла выпускного клапана. При поступлении относительно холодного конденсата через впускной патрубок конденсатоотводчика его поток поднимает дискообразную пластину вверх, тем самым открывая выпускной клапан для перетекания конденсата в дренаж. При поступлении в конденсатоотводчик слишком горячего конденсата, он, попадая под подвижный диск, в зону пониженного давления, мгновенно вскипает, образуя вторичный пар. Давлением пара дисковая пластина прижимается к седлу клапана, перекрывая поступление потока горячего конденсата с паром в дренаж. При поступлении в конденсатоотводчик более холодного конденсата, процесс его перепуска в дренаж возобновляется.

Термостатические конденсатоотводчики в своей работе используют разницу температур рабочего пара и водяного конденсата. При этом управляющим элементом, определяющим моменты открывания и закрывания выпускного клапана, служит узел термостата. В основе термостата, как правило, находятся термочувствительный капсюль или биметаллические пластины из металлического сплава с высоким коэффициентом температурного расширения. Термостат изменяет свои геометрические размеры в зависимости от температуры среды, тем самым регулируя величину передвижения штока выпускного клапана, закрывая его при повышенной температуре проходящей среды (пара), и открывая при пониженной температуре (конденсата).

Достоинства и недостатки различных типов конденсатоотводчиков

Каждый тип конденсатоотводчиков имеет свои характерные достоинства и недостатки, которые определяют приоритетность их применения в одних условиях, и невозможность (нецелесообразность) установки – в других.

Механические – обеспечивают непрерывную работу (со сферическим поплавком), или работу с прерыванием потока («перевернутый стакан») при любых рабочих температурах. Могут отводить конденсат сразу же при его появлении в системе, без необходимости накопления. Не допускают утечки пара (утечки пренебрежительно малы). Обеспечивают отвод воздуха. Характеризуются отличной производительностью и надежностью в работе, в т. ч. в условиях переменных и низких нагрузок. Устойчивы к гидроударам. Реакция на изменения в нагрузке – мгновенная.

В качестве недостатков: чувствительны к низким температурам окружающего воздуха (могут промерзать, нуждаются в теплоизоляции), характеризуются большими размерами и весом. Вариант «с перевернутым стаканом» нестабилен в работе в условиях переменных нагрузок. Положение их установки – ограниченное.

Термодинамические (дисковые) – обеспечивают работу с прерыванием потока. Условием работы является наличие накопления конденсата. Могут применяться при высоких рабочих давлениях и температурах (острого пара). Не замерзают при низких температурах окружающего воздуха. Не нуждаются в дополнительных настройках. Высокоустойчивы к гидроударам. Допускают произвольное положение установки.

Недостатками данной конструкции являются потери рабочей среды (пара) – до 10 – 15 проц, высокая шумность в работе, хорошо работают лишь в условиях низкого противодавления (не больше 50 проц.). Реакция на изменения в нагрузке – запоздалая.

Термостатические – самые компактные и легкие, простые в эксплуатации, не нуждаются в дополнительных настройках. Обеспечивают непрерывную работу. Условием работы является наличие накопления конденсата. Не промерзают, стойкие к гидроударам. Допускают произвольное положение установки.

Как недостаток, они могут отводить конденсат только при температурах, которые ниже точки насыщения, также их применение невозможно при низких температурах окружающего воздуха (ниже -20 град.С). Чувствительны (малоустойчивы) к гидроударам. Реакция на изменения в нагрузке – запоздалая.

Рекомендуемые места установки конденсатоотводчиков

Механические со сферическим поплавком: в паросборниках (аккумуляторах пара), в паровых котлах, промышленных пластинчатых теплообменниках.

Механические «перевернутый стакан»: в паросборниках, в паровых магистралях большой протяженности, в местах, где не должно быть шума и гидроударов.

Термодинамические (дисковые): в конце магистрального паропровода, в теплообменниках змеевикового типа, где могут быть гидроудары.

Термостатические: теплообменники с отсутствием гидроударов, в труднодоступных местах, где нужны компактные размеры для установки.

Конденсатоотводчики компании Yoshitake

Японской компанией Yoshitake выпускается широкий ассортимент конденсатоотводчиков различных типов и вариантов конструкций, которые соответствуют самым высоким отраслевым стандартам качества, могут применяться в очень широком диапазоне рабочих условий. Конденсатоотводчики Yoshitake изготовляются только из качественных коррозионностойких материалов (корпуса – из ковкого чугуна, поплавковые механизмы и детали клапанов – из нержавеющей стали, бронзы, латуни), характеризуются превосходной надежностью и долговечностью в работе.

ТВ20 (резьбовые патрубки) и ТВ20F (фланцы) – механические, «перевернутый стакан», для условий максимального давления до 1,6 МПа, максимальной температуры до 220 град.С. Пропускная способность 350 – 400 кг/час. Выпускаются номинальными размерами 15А, 20А, 25А.

ТВ5 (фланцы) – механический, «перевернутый стакан», для условий максимального давления до 1 МПа, максимальной температуры до 220 град.С. Выпускаются с размерами от 15А до 50А. Пропускная способность от 300 кг/час (15А-25А) до 2000 кг/час (32А-50А).

TSF-8, TSF-10 (резьбовые патрубки, 15А – 25А), TSF-10F (фланцы, 15А – 25А), TSF-11 (резьбовые патрубки, 32А – 50A), TSF-11F (фланцы, 32А – 50А) – механические со сферическим поплавком, для условий максимального давления до 2,1 МПа, максимальной температуры до 220 град.С. Пропускная способность от 1100 кг/час (вариант TSF-8-05), 2000 кг/час (варианты TSF-8-21, TSF-10-21) до 3200 кг/час (вариант TSF-11-21). Допускается как горизонтальная, так и вертикальная установка.

TSF-12 (резьбовые патрубки, номинальные размеры 40А, 50А) – механические со сферическим поплавком, для условий максимального давления до 1,7 МПа, максимальной температуры до 230 град.С. Пропускная способность от 4000 кг/час до 8000 кг/час. Допускается как горизонтальная, так и вертикальная установка.

TF1 (из бронзы/латуни, фланцы, размеры 65А, 80А), TF2 (из нержавеющей стали, резьбовые патрубки, 15А – 50А) – механические со сферическим поплавком, для условий максимального давления 0,3 МПа (TF1) или 0,7 МПа (TF2), и макс. температуры 150 – 170 град.С. Максимальная производительность до 13 000 кг/час (для TF1), до 7000 кг/час (для TF2).

TS7 (фланцы), TS8 (резьбовые патрубки) – термостатического типа с сильфоном, для условий максимального давления до 1 МПа, максимальной температуры до 183 град.С. Пропускная способность до 3200 кг/час. Номинальные размеры 15А, 20А, 25А.

TD10NA (резьбовые патрубки), TD30NA (фланцы) – термостатического типа с биметаллическими пластинами, для условий максимального давления до 2 МПа, максимальной температуры до 220 град.С. Пропускная способность до 1200 кг/час. Выпускаются номинальными размерами 15А, 20А, 25А.

TSD-7 (резьбовые патрубки), TSD-7F (фланцы) – термодинамического типа, для условий максимального давления до 1 МПа, максимальной температуры до 183 град.С. Пропускная способность до 700 кг/час. Выпускаются номинальными размерами 15А, 20А, 25А.

TSD-42 (резьбовые патрубки, из нержавеющей стали) – термодинамического типа, для условий максимального давления до 4,2 МПа, максимальной температуры до 425 град.С. Пропускная способность до 800 кг/час. Выпускаются номинальными размерами 10А, 15А, 20А, 25А.