Термодинамические конденсатоотводчики

Термодинамические конденсатоотводчики работают по уникальному принципу, основанному на динамике воды и вспышечного пара. Они просты, прочны и надежны, а также могут работать при очень высоких температурах и давлениях. Ниже подробно рассмотрены их конструкция, применение и преимущества.

#Традиционный термодинамический конденсатоотводчик

Термодинамический конденсатоотводчик представляет собой очень прочное устройство с простым принципом действия. Его работа основана на динамическом эффекте вспышечного пара, проходящего через устройство, как показано на рисунке 11.4.1. Единственная подвижная деталь - диск, расположенный над плоской поверхностью внутри управляющей камеры, или крышки. При пуске входное давление поднимает диск, и холодный конденсат вместе с воздухом сразу отводится через внутреннее кольцо, под диском и далее через три периферийных выпускных отверстия, из которых на рисунке 11.4.1, i показаны только два. Горячий конденсат, проходящий по входному каналу в камеру под диском, падает по давлению и частично превращается во вспышечный пар, движущийся с высокой скоростью. Эта высокая скорость создает под диском область пониженного давления и притягивает его к седлу, как показано на рисунке 11.4.1, ii. Одновременно давление вспышечного пара нарастает в камере над диском и прижимает его вниз к поступающему конденсату до посадки на внутреннее и внешнее кольца. В этот момент вспышечный пар оказывается запертым в верхней камере, а давление над диском становится равным давлению, действующему снизу со стороны внутреннего кольца. Однако на верхнюю сторону диска действует большая сила, чем на нижнюю, так как ее площадь больше. Со временем давление, запертое в верхней камере, падает по мере конденсации вспышечного пара. После этого диск поднимается под действием более высокого давления конденсата, и цикл повторяется, как показано на рисунке 11.4.1, iv. Скорость срабатывания зависит от температуры пара и условий окружающей среды. Большинство таких устройств остается закрытым от 20 до 40 секунд. Если конденсатоотводчик открывается слишком часто, например в холодном, сыром и ветреном месте, частоту открытия можно уменьшить, просто установив сверху теплоизоляционную крышку. Преимущества термодинамического конденсатоотводчика

• Термодинамические конденсатоотводчики работают во всем диапазоне своих рабочих параметров без регулировки и без замены внутренних деталей.
• Они компактны, просты, легки и обладают высокой пропускной способностью по конденсату при своих размерах.
• Их можно использовать на высоком давлении и перегретом паре; они не чувствительны к гидроударам и вибрации. Полностью нержавеющая конструкция обеспечивает высокую стойкость к коррозионному конденсату.
• Такие устройства не повреждаются от замерзания и маловероятно замерзнут, если установлены так, чтобы диск находился в вертикальной плоскости, а сброс происходил свободно в атмосферу. Однако работа в таком положении может приводить к износу кромки диска.
• Поскольку диск является единственной подвижной деталью, обслуживание можно легко проводить без снятия устройства с линии.
• Слышимый щелчок при открытии и закрытии делает проверку такого конденсатоотводчика очень простой. Недостатки термодинамического конденсатоотводчика
• Термодинамические конденсатоотводчики не обеспечивают надежную работу при очень малом перепаде давления, так как скорость потока под диском недостаточна для создания нужного разрежения. Для них требуется минимальное входное давление, обычно около 0,25 бар изб., при этом они могут работать при противодавлении до 80% от входного давления.
• При медленном росте входного давления на пуске такие устройства способны сбрасывать большой объем воздуха. Но если давление растет быстро, воздух, движущийся с высокой скоростью, закрывает конденсатоотводчик так же, как и пар, вызывая воздушную блокировку. В этом случае параллельно можно установить отдельный термостатический воздухоотводчик. Современные термодинамические конденсатоотводчики могут оснащаться встроенным диском, предотвращающим воздушную блокировку, который не позволяет давлению воздуха расти над диском и дает воздуху возможность выйти, как показано на рисунке 11.4.3.
• Сброс из такого конденсатоотводчика может быть шумным, поэтому в некоторых местах, например возле больничных палат или операционных, его применение может оказаться нежелательным. При необходимости на него легко установить диффузор, значительно снижающий шум сброса.
• Следует избегать завышения размера термодинамического конденсатоотводчика, так как это увеличивает длительность циклов и ускоряет износ. Для дренажа магистралей часто достаточно малопроизводительных исполнений при условии правильного размещения дренажных карманов.

#Импульсный конденсатоотводчик

Импульсный конденсатоотводчик, показанный на рисунке 11.4.4, состоит из полого поршня (A) с поршневым диском (B), работающим внутри конического поршня (C), выполняющего направляющую функцию. На пуске основной клапан (D) лежит на седле (E), оставляя путь потоку через зазор между поршнем и цилиндром, а также через отверстие (F) в верхней части поршня. По мере увеличения расхода воздуха и конденсата поток действует на поршневой диск и поднимает основной клапан с седла, увеличивая проходное сечение. Часть конденсата также проходит через зазор между поршнем и диском, затем через E и уходит к выходу из конденсатоотводчика. Когда температура конденсата приближается к температуре пара, часть конденсата, проходя через зазор, превращается во вспышечный пар. Хотя он и отводится через отверстие F, над поршнем все же создается промежуточное давление, которое фактически устанавливает положение основного клапана в соответствии с текущей нагрузкой. Конденсатоотводчик можно регулировать, изменяя положение поршня (B) относительно седла, однако он чувствителен к значительному противодавлению. При своих небольших размерах он обладает существенной пропускной способностью. С другой стороны, он не обеспечивает полностью герметичное перекрытие и на очень малых нагрузках будет пропускать пар. Основная проблема - очень малый зазор между поршнем и цилиндром. Он легко загрязняется частицами, которые обычно присутствуют в паровой системе. Применение импульсных конденсатоотводчиков сравнительно ограничено, поэтому далее в этом модуле они подробно не рассматриваются. Преимущества импульсного конденсатоотводчика

• Импульсные устройства обладают высокой пропускной способностью по конденсату при своих размерах.
• Они могут работать в широком диапазоне давлений пара без изменения размера клапана и подходят для высоких давлений и перегретого пара.
• Они хорошо удаляют воздух и не подвержены воздушной блокировке. Недостатки импульсного конденсатоотводчика
• Импульсные устройства не обеспечивают абсолютно герметичного закрытия и на очень малых нагрузках будут пропускать пар.
• Они легко выходят из нормального режима при попадании загрязнений в корпус из-за крайне малого зазора между поршнем и цилиндром.
• При малой нагрузке они могут работать с пульсациями, вызывая шум, гидроудар и даже механические повреждения самого клапана.
• Они не работают при противодавлении, превышающем 40% входного давления.

#Лабиринтный конденсатоотводчик

Простейшая форма лабиринтного конденсатоотводчика показана на рисунке 11.4.5. Он состоит из ряда перегородок, которые можно регулировать вручную маховиком. Горячий конденсат, проходя между первой перегородкой и корпусом, испытывает падение давления, из-за чего часть его превращается во вспышечный пар. Пространство вокруг следующей перегородки должно воспринимать увеличившийся объем горячего конденсата и препятствует прорыву живого пара. Перегородки можно перемещать внутрь или наружу с помощью маховика, изменяя их положение относительно корпуса и тем самым фактически изменяя суммарный размер проходного сечения. Преимущества лабиринтного конденсатоотводчика

• Этот тип сравнительно компактен относительно своей пропускной способности и имеет низкую вероятность механического отказа, поскольку в нем нет автоматических подвижных деталей. Недостатки лабиринтного конденсатоотводчика
• Лабиринтный конденсатоотводчик необходимо регулировать вручную всякий раз, когда существенно меняется давление пара или нагрузка по конденсату. Если настройка не соответствует текущим условиям, возникнут потери пара или затопление парового пространства, как и в случае устройства с фиксированным отверстием.

#Устройства с фиксированным отверстием

Это устройства с отверстием заранее определенного диаметра, рассчитанным на пропуск определенного количества конденсата при заданных условиях давления. На практике нагрузки по конденсату и давление пара могут существенно меняться. Например, пусковые и рабочие нагрузки часто сильно отличаются, а давление пара изменяется под воздействием систем температурного регулирования. В результате устройство с фиксированным отверстием либо задерживает конденсат в процессе, либо пропускает живой пар, что ухудшает работу установки и может снижать безопасность. Фиксированные отверстия часто подбирают по рабочему режиму, чтобы они удерживали достаточно конденсата и не пропускали пар. Но в этом случае на пуске они оказываются еще более заниженными по размеру, и паровое пространство может быть затоплено конденсатом. Альтернативный подход - подобрать отверстие так, чтобы исключить затопление на пуске. Тогда в рабочем режиме отверстие фактически становится слишком большим, и устройство начинает пропускать пар. Обычно размер отверстия выбирают как компромисс между этими двумя состояниями, так что только в некотором промежуточном режиме оно оказывается действительно подходящим. Коррозия и срок службы оборудования Постоянное затопление парового пространства существенно повышает риск коррозии. Нередко после установки устройств с фиксированным отверстием срок службы оборудования оказывается меньше, чем можно было бы ожидать при использовании полноценных конденсатоотводчиков. Настоящий конденсатоотводчик должен обеспечивать ровно достаточную пропускную способность при всех давлениях и расходах, имеющих место в конкретном применении. Тогда он сможет отводить горячий конденсат без утечки пара при любых условиях. Для этого размер проходного отверстия внутри устройства должен изменяться: оно должно быть достаточно большим для самых тяжелых условий и при этом иметь механизм уменьшения эффективной площади прохода, когда пропускная способность становится избыточной. Это и есть принцип работы конденсатоотводчика. Преимущества устройства с фиксированным отверстием

• Такие устройства могут успешно применяться там, где давление и нагрузки постоянны.
• В них нет подвижных деталей. Недостатки устройства с фиксированным отверстием
• Если подобрать отверстие по рабочей нагрузке, на пуске устройство будет затапливать паровое пространство, снижая производительность установки, увеличивая время выхода на режим и повышая риск коррозии.
• Если подобрать отверстие по пусковой нагрузке, в рабочем режиме устройство будет терять пар, что фактически увеличит эксплуатационные расходы.
• Из-за малого диаметра отверстия такие устройства часто засоряются грязью.
• Стоимость замены теплообменника, поврежденного коррозией, будет намного выше стоимости замены устройства с фиксированным отверстием на полноценный конденсатоотводчик. Примечание: устройства с фиксированным отверстием не рекомендуются для отвода конденсата в применениях с переменной нагрузкой.