Грязевики

Грязевики задерживают в трубопроводах загрязнения, такие как окалина, ржавчина, уплотнительные составы и сварочный металл, защищая оборудование и процессы. В этом материале рассматриваются применяемые типы грязевиков и фильтров, а также методы их подбора и выбора для разных задач.

#Грязевики

По мере усиления конкуренции на рынке все большее внимание уделяется сокращению простоев оборудования и затрат на техническое обслуживание. В паровых и конденсатных системах повреждение оборудования часто вызывается загрязнениями трубопровода, такими как окалина, ржавчина, уплотнительные материалы, сварочный металл и другие твердые частицы, которые могут попасть в трубопроводную систему. Грязевики - это устройства, которые задерживают эти твердые частицы в потоке жидкости или газа и защищают оборудование от их вредного воздействия, тем самым сокращая простои и техническое обслуживание. Грязевик следует устанавливать перед каждым конденсатоотводчиком, расходомером и регулирующим клапаном. Грязевики можно разделить на два основных типа по конфигурации корпуса: Y-тип и корзинчатый тип. Типичные примеры этих грязевиков показаны на Figure 12.4.1.

#Грязевики Y-типа

Для пара грязевик Y-типа является стандартным и используется практически повсеместно. Его корпус имеет компактную цилиндрическую форму, отличается высокой прочностью и способен работать при высоких давлениях. По сути это сосуд под давлением, и грязевики Y-типа нередко рассчитаны на давление до 400 bar g. Однако применение грязевиков при таких давлениях усложняется высокими температурами, связанными с паром этого давления; поэтому приходится использовать специальные материалы, например хромомолибденовую сталь. Хотя бывают исключения, грязевики Y-типа при одинаковом размере имеют меньшую грязеемкость, чем корзинчатые грязевики, и поэтому требуют более частой очистки. В паровых системах это обычно не является проблемой, за исключением случаев высокого содержания ржавчины или периода сразу после пусконаладки, когда в систему может попасть большое количество мусора. В применениях, где ожидается значительное количество загрязнений, в крышку грязевика обычно можно установить продувочный клапан, позволяющий очищать грязевик давлением пара без остановки установки. На горизонтальных паровых или газовых линиях грязевики Y-типа следует устанавливать так, чтобы карман находился в горизонтальной плоскости (Figure 12.4.2(a)). Это предотвращает накопление воды в кармане и уменьшает риск уноса капель воды, способных вызывать эрозию и ухудшать теплообмен. Однако на жидкостных системах карман должен быть направлен вертикально вниз (Figure 12.4.2(b)); это гарантирует, что удаленные загрязнения не будут втягиваться обратно в трубопровод перед грязевиком при низком расходе. Хотя грязевики рекомендуется устанавливать на горизонтальных линиях, это не всегда возможно, и их можно монтировать на вертикальных трубопроводах, если поток направлен вниз; в этом случае загрязнения естественным образом попадают в карман (Figure 12.4.2(c)). При восходящем потоке установка невозможна, поскольку грязевик пришлось бы монтировать с карманом вниз, и загрязнения падали бы обратно в трубу.

#Грязевики прямоточного и углового типа

Помимо грязевиков Y-типа, в паровых системах используются и другие конфигурации корпусов, а именно прямоточные и угловые грязевики. Они показаны на Figure 12.4.3. Эти типы работают по тому же принципу, что и грязевик Y-типа, и обладают схожими характеристиками. Их применяют там, где геометрия паропровода не позволяет использовать грязевик Y-типа.

#Грязевики корзинчатого типа

Грязевик корзинчатого, или горшкового, типа отличается вертикально ориентированной камерой, которая обычно больше, чем у грязевика Y-типа. При одинаковом размере перепад давления на корзинчатом грязевике ниже, чем на Y-типе, так как у него больше свободная площадь фильтрации; поэтому для жидкостных применений корзинчатый тип является предпочтительным. Поскольку грязеемкость у него также выше, чем у Y-типа, корзинчатые грязевики используют и на паропроводах большого диаметра. Грязевики корзинчатого типа можно устанавливать только на горизонтальных трубопроводах, а для крупных и тяжелых грязевиков необходимо предусматривать опору под корпус. При использовании корзинчатых грязевиков в паровых системах может образовываться значительное количество конденсата. Поэтому грязевики, предназначенные для паровых систем, обычно имеют дренажную пробку, на которую можно установить конденсатоотводчик для удаления конденсата. Грязевики корзинчатого типа часто встречаются в дуплексном исполнении. Второй грязевик устанавливается параллельно основному, и поток можно направлять через любой из двух грязевиков. Это облегчает очистку одного грязевика во время работы системы, сокращая простой на техническое обслуживание.

#Фильтры

Хотя грязевики удаляют все видимые частицы из пара, иногда требуется удалять и более мелкие частицы, например в следующих случаях:

• Когда пар непосредственно впрыскивается в процесс и может вызвать загрязнение продукта. Пример: в пищевой промышленности, а также при стерилизации технологического оборудования в фармацевтической промышленности.
• Когда загрязненный пар может привести к браку продукции или партии из-за пятен либо видимых частиц. Пример: стерилизаторы и бумаго- и картоноделательные машины.
• Когда требуется минимальный выброс частиц из паровых увлажнителей. Пример: увлажнители, работающие в clean-среде.
• Для снижения влагосодержания пара и обеспечения сухой насыщенной подачи. В таких применениях clean steam грязевики не подходят, и необходимо использовать фильтры. Фильтр, применяемый в паровой системе, обычно состоит из спеченного фильтрующего элемента из нержавеющей стали. Процесс спекания формирует в нержавеющей стали тонкую пористую структуру, которая удаляет частицы из проходящей среды. Доступны фильтры, способные удалять частицы размером до 1 μm, что соответствует требованиям надлежащей практики для culinary steam.

#Сетки грязевиков

В грязевиках используются два типа сеток:

• Перфорированные сетки - Они изготавливаются путем пробивки большого количества отверстий в плоском листе требуемого материала с помощью многопуансонного инструмента. Затем перфорированный лист сворачивают в трубку и сваривают точечной сваркой. Это сравнительно грубые сетки, и диаметр отверстий обычно находится в диапазоне от 0.8 mm до 3.2 mm. Поэтому перфорированные сетки подходят только для удаления обычных трубопроводных загрязнений.
• Сетчатые элементы - Тонкая проволока формируется в виде решетки или сетки. Затем такая сетка обычно накладывается на перфорированную сетку, которая служит для нее опорным каркасом. Использование сетчатого элемента позволяет получать гораздо меньшие отверстия, чем в перфорированных сетках. Возможны отверстия размером до 0.07 mm. Поэтому такие сетки применяются для удаления более мелких частиц, которые иначе прошли бы через перфорированную сетку. Сетчатые элементы обычно обозначаются по mesh; это число отверстий на один линейный дюйм сетки, измеренное по центральным линиям проволоки. На Figure 12.4.6 показана сетка 3 mesh.

#Пример 12.4.1

Грязевик DN40 со значением Kvs 29 установлен на паропроводе диаметром 40 mm, по которому проходит 500 kg/h насыщенного пара при 8 bar g. Каков перепад давления на грязевике? Используя эмпирическую формулу в Equation 3.21.2:

#Опции грязевиков

Помимо стандартных грязевиков, доступны и другие варианты исполнения.

#Магнитные вставки

В корзинчатый грязевик может быть установлена магнитная вставка для удаления мелких частиц железа или стали. Такие частицы могут присутствовать в среде при износе железных или стальных деталей. Эти частицы проходят даже через самые мелкие сетки, поэтому требуется использовать магнитную вставку. Конструкция вставки обеспечивает прохождение всей среды над магнитом при сравнительно низкой скорости, а магнитный элемент имеет достаточную мощность, чтобы улавливать и удерживать все присутствующие металлические частицы. Магнитный материал обычно помещается в инертную оболочку, например из нержавеющей стали, чтобы предотвратить коррозию.

#Самоочищающиеся грязевики

Существует несколько типов самоочищающихся грязевиков, которые позволяют удалять скопившиеся на сетке загрязнения без остановки установки. Процесс очистки может запускаться вручную или автоматически; кроме того, грязевики с автоматической очисткой обычно можно настроить либо на периодическую очистку, либо на очистку при увеличении перепада давления на грязевике.

• Самоочищающиеся грязевики механического типа - используют какой-либо механический скребок или щетку, которые проходят по поверхности сетки. Это освобождает загрязнения, застрявшие в сетке, и они падают в сборную зону в нижней части грязевика.
• Грязевики с обратной промывкой - меняют направление потока через сетку на противоположное. Набор клапанов переключается так, чтобы вода проходила через сетку в обратном направлении и выходила через клапан промывки. Поток выбивает застрявшие загрязнения из сетки и уносит их с промывочной жидкостью в дренаж. Помимо механических и промывных грязевиков, существует несколько типов специально разработанных фильтрующих элементов. Один из наиболее распространенных - металлический дисковый грязевик типа positive edge (см. Figure 12.4.8). Фильтрующий элемент состоит из пакета круглых дисков, разделенных дистанционными шайбами, собранных на центральном валу со стяжными шпильками. Толщина шайб или дистанционных элементов задает требуемую степень фильтрации. Поток среды проходит снаружи элемента к полому сердечнику, образованному промежутками между основными дисками. Это означает, что загрязнения задерживаются на внешней поверхности дисков. Для очистки грязевика весь пакет дисков поворачивается внешней рукояткой относительно набора неподвижных очищающих ножей, расположенных между дисками. Во время этого вращения накопившиеся загрязнения собираются на передней кромке очищающего ножа и перемещаются в сплошной вертикальный паз, сформированный на наружной поверхности фильтрующего элемента специальными прокладочными деталями. Поскольку через эту часть элемента поток не проходит, ничто не удерживает скопившуюся грязь на поверхности, и она падает в отстойник в нижней части грязевика.

#Временные грязевики

Временные грязевики предназначены для защиты оборудования и КИПиА в период пуска. Обычно такой грязевик устанавливают между фланцами на начальный период после ввода новой установки. Для упрощения монтажа и демонтажа рекомендуется предусматривать вставку spool piece длиной не меньше длины грязевика. Существует три основные конфигурации временных грязевиков: конический тип, корзинчатый тип и пластинчатый тип. Стандартно они изготавливаются из перфорированной сетки или однослойной тяжелой проволочной сетки. Для более тонкой фильтрации внутрь или снаружи грязевика можно добавить подкладку из проволочной сетки. Если используется проволочная сетка, необходимо следить, чтобы направление потока было навстречу сетке, а перфорированный металл выполнял роль опоры.