Применение воздухоотводчиков

В этом материале описаны многие варианты применения воздухоотводчиков, включая паропроводы, байпасы, аппараты с рубашкой и вращающиеся цилиндры. Также рассматриваются вопросы отвода больших объёмов воздуха, группового отвода воздуха и использования термостатических конденсатоотводчиков вместо воздухоотводчиков.

#Воздухоотводчики в целом

Автоматический воздухоотводчик - это клапан с термостатическим управлением, устанавливаемый в точке, куда будут поступать пар и воздух, а не конденсат. Если воздухоотводчик установлен вплотную к нагревателю значительной массы, работающему при температуре, близкой к температуре пара, передаваемое по металлу тепло может удерживать воздухоотводчик закрытым или, по крайней мере, замедлять его работу. Поэтому рекомендуется устанавливать воздухоотводчик и соединительную трубку без теплоизоляции, чтобы он работал корректно.

В таких условиях воздухоотводчик лучше всего устанавливать на конце отрезка трубы длиной около 300 мм, который может служить сборной камерой и обеспечивать температурный градиент от парового пространства нагревателя к воздухоотводчику. «Сборники», упомянутые в разделе «Вращающиеся цилиндры», можно использовать таким образом как устройства для накопления воздуха.

При сбросе воздухоотводчики неизменно выпускают смесь воздуха и пара. Эту смесь часто ошибочно принимают за чистый пар, из чего делают вывод, что воздухоотводчик пропускает пар. При нормальной работе интенсивность выброса со временем должна уменьшиться и прекратиться. Если воздухоотводчик продолжает сбрасывать среду в течение долгого времени без признаков закрытия, вероятно, он неисправен и требует осмотра и ремонта.

#Байпасы конденсатоотводчиков

Естественным кажется устанавливать ручные байпасы вокруг конденсатоотводчиков, обычно для открытия при пуске. Поскольку пусковые нагрузки по конденсату редко превышают рабочие более чем вдвое, а пропускная способность конденсатоотводчиков обычно имеет запас заметно больше этого значения, создаётся впечатление, что реальная функция байпасов заключается в выпуске воздуха. Это позволяет конденсату дойти до конденсатоотводчика.

Байпасы часто встречаются вокруг конденсатоотводчиков с перевёрнутым стаканом, которые по своей природе медленно отводят воздух. Такой узел можно сделать и автоматическим, и эффективным, просто заменив ручной байпасный клапан автоматическим воздухоотводчиком. О ручных байпасах легко забыть и оставить их открытыми, поэтому они являются потенциальным источником потерь пара.

#Вакуумные прерыватели

Вакуумные прерыватели могут быть очень полезны при остановке системы, когда в паропроводах и аппаратах возможно возникновение давления ниже атмосферного. При грамотном размещении они позволяют конденсату самотёком стекать к точке отвода конденсата. Полное удаление конденсата из паровой системы устраняет опасность гидроудара при следующем пуске.

#Паропроводы насыщенного пара

Паропровод по сути представляет собой длинное паровое пространство с небольшим поперечным сечением. Когда пар подаётся со стороны источника, он движется по трубе как поршень, вытесняя воздух перед собой. Воздухоотводчик, установленный в конце линии, как показано на рисунке 11.10.13 модуля 10, удалит большую часть воздуха. Воздухоотводчик подключается в верхней части трубы или, по крайней мере, выше ожидаемого уровня конденсата.

#Паропроводы перегретого пара

Паропроводы перегретого пара, как правило, требуют отвода воздуха только при пуске. Для этого нужен воздухоотводчик, способный выдерживать высокие температуры, поэтому наилучшим выбором будет биметаллический тип.

#Аппараты с рубашкой

Выбор места установки воздухоотводчика для таких применений может быть сложным. Воздух, растворённый в холодном продукте, по мере нагрева аппарата выходит из раствора, и на стороне продукта появляются пузырьки. Отсутствие пузырения на внутренней стенке аппарата указывает на холодные зоны, то есть на места скопления воздуха внутри рубашки.

При сочетании неправильного типа конденсатоотводчика и отсутствия воздухоотводчика пузырение, скорее всего, в последнюю очередь появится внизу рубашки возле выхода конденсата и в верхней части напротив точки входа пара. Лучшим вариантом будет поплавковый конденсатоотводчик с воздухоотводчиком, установленный ниже аппарата и позволяющий конденсату и воздуху самотёком уходить на пол или в приёмную ёмкость с насосом. Воздухоотводчик лучше всего размещать на высоком уровне напротив точки входа пара, и добросовестный производитель обычно предусматривает штуцер для этой цели (рисунок 11.9.1, модуль 9).

Для опрокидывающегося аппарата требуется поплавковый конденсатоотводчик с устройством устранения паровой блокировки, поскольку конденсат удаляется через погружную трубку, проходящую через поворотное соединение. Если в таком устройстве нет воздухоотводчика, отдельный воздухоотводчик, установленный в обход конденсатоотводчика, улучшит работу системы. Сам конденсатоотводчик также следует устанавливать ниже выхода (рисунок 11.9.2, модуль 9).

#Вращающиеся цилиндры

Особый интерес представляет сушильный цилиндр, применяемый во многих отраслях промышленности. Горизонтальный цилиндр снабжается паром через поворотное соединение с одного конца, а обрабатываемый материал контактирует с наружной поверхностью цилиндра. Конденсат отводится через погружную трубку, проходящую либо через то же поворотное соединение, либо через аналогичное соединение на противоположном конце цилиндра.

В цилиндрах значительного размера объём воздуха, который нужно удалить при пуске, очень велик. Воздух, скапливающийся внутри цилиндра при нормальной работе, приводит к появлению холодных зон на наружной поверхности и к ухудшению качества обработки материала. Автоматический отвод воздуха здесь принципиально важен и должен быть обеспечен обязательно, если ожидается хороший результат.

Лучший конденсатоотводчик для этой задачи - поплавково-термостатический с функцией устранения паровой блокировки, но из-за большого объёма удаляемого воздуха часто всё равно требуется отдельный воздухоотводчик.

Практика показывает, что воздухоотводчик и сборная камера воздуха на выходе конденсата дают отличный результат при установке, показанной на рисунке 11.13.1.

#Групповой отвод воздуха

Конструкторы парового оборудования иногда сокращают затраты, соединяя удалённые точки двух или более паровых пространств и устанавливая один воздухоотводчик вместо отдельных воздухоотводчиков для каждого парового пространства. К сожалению, такая схема часто оказывается неудачной. В многосекционном воздушном нагревателе каждая секция может питаться от общего парового коллектора через один регулирующий клапан. В таком случае воздухоотводчик закроется, когда до него дойдёт пар из одной секции. Воздух, находящийся в других секциях, просто не достигнет воздухоотводчика и не сможет открыть его. Позже пар в корпусе воздухоотводчика сконденсируется и снова будет заменён. И снова, если поступающий пар идёт из секции с наименьшим количеством воздуха, воздухоотводчик будет стремиться быстро закрыться. Смеси воздуха и пара из остальных секций не будут направляться к воздухоотводчику. Групповой отвод воздуха неэффективен и его следует избегать так же, как и группового отвода конденсата одной линией.

#Воздухоотводчики большой производительности

Производительность воздухоотводчика зависит от размера отверстия, перепада давления на седле и свойств сбрасываемого газа. В некоторых случаях обслуживаемые паровые пространства очень велики, например в больших стерилизаторах и ретортах пищевой промышленности, больших автоклавах, аппаратах для вулканизации резины и т.д. Объём воздуха, который нужно удалить, может оказаться настолько большим, что потребуется установка множества воздухоотводчиков параллельно. Альтернативным решением является использование самодействующей системы регулирования температуры, установленной аналогично рисунку 11.13.2. Клапан должен быть конструкции, пригодной для работы на паре. Положение клапана определяется системой регулирования, а температурный датчик устанавливается на выходной стороне клапана. Температурная уставка выставляется на 100°C или немного ниже. Поскольку давление в отводящей трубе в месте установки датчика является атмосферным, температура в этой точке будет 100°C, если к датчику через клапан дойдёт пар без воздуха. При этой температуре клапан должен быть практически закрыт. Любая более низкая температура в месте датчика означает наличие воздуха, и клапан будет слегка открываться.

Размещение температурного датчика таким образом, вниз по потоку от клапана, где давление в линии атмосферное, устраняет влияние давления до клапана. Система регулирования должна только закрывать клапан, когда температура датчика достигает 100°C, и открывать его при более низких температурах. Такая схема делает вполне практичным применение воздухоотводных клапанов размером до DN50, что позволяет удалять большие объёмы воздуха.

#Отвод воздуха через термостатические конденсатоотводчики

Любой термостатический конденсатоотводчик, например с уравновешенным давлением сильфона или капсулы либо биметаллического типа, может использоваться как воздухоотводчик. Очевидно, рабочий элемент должен быстро реагировать на изменения температуры, поэтому конденсатоотводчики с биметаллическими пластинами больших размеров, вероятно, подходят хуже. Но если термостатический конденсатоотводчик используется в первую очередь для отвода конденсата, насколько эффективно он будет отводить воздух?

Поскольку при пуске, когда подаётся пар, конденсатоотводчик открыт, он будет выпускать воздух, вытесняемый к нему.

Однако при нормальной работе он может быть не столь эффективен, как отдельный воздухоотводчик. Как конденсатоотводчик он закрывается при температуре конденсата чуть ниже температуры насыщения. Следовательно, при наличии водяного затвора на входной стороне конденсатоотводчика воздух и другие неконденсирующиеся газы на некоторое время будут удерживаться конденсатом внутри парового пространства процесса.

Лишь когда конденсат у конденсатоотводчика потеряет часть своего тепла, конденсатоотводчик откроется и выпустит как конденсат, так и охлаждённую смесь воздуха и пара.

Наиболее эффективный способ удаления воздуха из парового пространства через конденсатоотводчик - использовать поплавковый конденсатоотводчик со встроенным воздухоотводчиком. Поскольку конденсат должен всегда поступать к конденсатоотводчику, прохождение неконденсирующихся газов к встроенному воздухоотводчику не задерживается во время нормальной работы.

Следует ясно понимать, что автоматическое устройство, используемое для удаления смесей воздуха и пара, независимо от того, называется ли оно конденсатоотводчиком или воздухоотводчиком, лучше всего располагать выше уровня воды в конденсатоотводчике. Во всех остальных случаях установка воздухоотводчиков в точках, куда смесь воздуха и пара может поступать при любых условиях, может дать результат, несоразмерно превосходящий дополнительные затраты.