Термостатические конденсатоотводчики

Термостатические конденсатоотводчики работают в зависимости от температуры окружающего пара. Здесь рассматриваются принцип действия и преимущества трех различных типов: устройств с жидкостным расширением, биметаллических и термостатических конденсатоотводчиков уравновешенного давления. Каждый тип работает по-своему и подходит для определенных применений.

#Конденсатоотводчик с жидкостным расширением

Это один из самых простых термостатических конденсатоотводчиков, показанный на рисунке 11.2.1. Элемент, заполненный маслом, расширяется при нагреве и закрывает клапан, прижимая его к седлу. Регулировка позволяет изменять температуру сброса конденсата в диапазоне от 60 °C до 100 °C, что делает такой тип особенно подходящим для удаления больших объемов воздуха и холодного конденсата при пуске. Как уже было показано в модуле 2.2, температура насыщенного пара зависит от давления.

На рисунке 11.2.2 показана кривая насыщения пара вместе с линией постоянной температуры срабатывания (X - X) для конденсатоотводчика с жидкостным расширением, настроенного на 90 °C.

Из рисунка 11.2.2 видно, что при давлении P1 конденсату нужно охладиться лишь на небольшую величину (ΔT1), и работа будет приемлемой. Однако если давление возрастет до P2, то для прохождения через конденсатоотводчик конденсат должен будет охладиться сильнее, на величину (ΔT2). Такое охлаждение возможно только в трубе между процессом и устройством, и если температура сброса остается постоянной, паровое пространство процесса будет затапливаться конденсатом.

#Типовое применение

Благодаря фиксированной температуре сброса конденсатоотводчик с жидкостным расширением может эффективно использоваться как «дренажный конденсатоотводчик остановки». В этом случае его выход всегда должен быть направлен вверх, как показано на рисунке 11.2.3, чтобы маслонаполненный элемент постоянно оставался погруженным. Поскольку устройство может сбрасывать конденсат только в диапазоне 60 °C - 100 °C, обычно оно открывается только во время пуска. Его можно устанавливать рядом с основным дренажным конденсатоотводчиком магистрали, который обычно подключается к линии возврата конденсата. Преимущества конденсатоотводчика с жидкостным расширением:

• Такие устройства можно настроить на сброс при низкой температуре, что дает отличную функцию «холодного дренажа». • Как и конденсатоотводчик уравновешенного давления, этот тип полностью открыт в холодном состоянии, поэтому хорошо удаляет воздух и обеспечивает максимальную пропускную способность по конденсату на пусковых нагрузках. • Его можно использовать как пусковой дренажный конденсатоотводчик на магистралях перегретого пара низкого давления, где длинный охлаждающий участок гарантированно заполняется более холодным конденсатом. Он также устойчив к вибрациям и гидроударам.

Недостатки конденсатоотводчика с жидкостным расширением:

• Гибкая трубка элемента может разрушаться под воздействием коррозионного конденсата или перегрева. • Поскольку такое устройство сбрасывает конденсат при температуре 100 °C или ниже, его никогда не следует применять там, где требуется немедленное удаление конденсата из парового пространства. • Если устройство работает в условиях возможного замерзания, оно и связанный с ним трубопровод должны быть хорошо теплоизолированы. • Обычно этот тип не является самостоятельным решением и требует параллельной работы другого конденсатоотводчика. Однако его можно успешно использовать там, где скорость выхода на режим не критична, например при дренаже небольших змеевиков обогрева резервуаров.

#Конденсатоотводчик уравновешенного давления

Значительным шагом вперед по сравнению с устройством с жидкостным расширением стал конденсатоотводчик уравновешенного давления, показанный на рисунке 11.2.4. Его температура срабатывания зависит от давления окружающего пара. Рабочим элементом является капсула со специальной смесью жидкости и воды, температура кипения которой ниже, чем у воды. В холодном состоянии, характерном для пуска, капсула не напряжена. Клапан открыт и отведен от седла, что обеспечивает свободный сброс воздуха. Это характерная особенность всех конденсатоотводчиков уравновешенного давления, и именно поэтому они хорошо подходят для удаления воздуха. Когда конденсат проходит через конденсатоотводчик уравновешенного давления, тепло передается жидкости внутри капсулы. Эта жидкость испаряется раньше, чем пар достигает устройства. Давление пара внутри капсулы вызывает ее расширение, и клапан закрывается. Затем за счет теплопотерь устройства вода вокруг капсулы охлаждается, пар конденсируется, капсула сжимается, клапан снова открывается и выпускает конденсат до тех пор, пока к устройству вновь не приблизится пар. После этого цикл повторяется, как показано на рисунке 11.2.5.

Разность температур ниже температуры насыщенного пара, при которой срабатывает устройство, определяется концентрацией жидкой смеси внутри капсулы. «Тонкостенный» элемент быстро реагирует на изменения давления и температуры. В результате получается характеристика, показанная на рисунке 11.2.6. Ранние сильфонные элементы из цветных металлов были чувствительны к гидроударам. Появление элементов из нержавеющей стали значительно повысило надежность. На рисунке 11.2.7 показан разнесенный вид современной конструкции конденсатоотводчика уравновешенного давления, обладающей высокой устойчивостью к гидроударам, перегреву и коррозии. Преимущества конденсатоотводчика уравновешенного давления:

• Он мал по размеру, легок и обладает большой пропускной способностью для своих габаритов. • На пуске клапан полностью открыт, поэтому воздух и другие неконденсируемые газы свободно удаляются, а сброс конденсата максимален в момент наибольшей нагрузки. • Такое устройство маловероятно замерзнет при работе на открытом участке, если только после него нет подъема линии конденсата, из-за которого вода может стекать обратно и затапливать устройство после отключения пара. • Современный конденсатоотводчик уравновешенного давления автоматически подстраивается под изменения давления пара вплоть до своего максимального рабочего давления. Он также выдерживает перегрев до 70 °C. • Обслуживание простое: капсула и седло клапана легко снимаются, а их замена занимает всего несколько минут без демонтажа устройства с линии. Недостатки конденсатоотводчика уравновешенного давления:

• Более ранние устройства этого типа имели сильфоны, чувствительные к гидроударам и коррозионному конденсату. Современные сварные капсулы из нержавеющей стали лучше переносят такие условия. • Как и все остальные термостатические конденсатоотводчики, тип уравновешенного давления не откроется, пока температура конденсата не опустится ниже температуры пара; точное значение этого перепада определяется жидкостью внутри элемента. Это явный недостаток, если устройство применяется там, где нельзя допускать затопления парового пространства, например при дренаже магистралей, на теплообменниках или на критически важных обогреваемых линиях.

#Биметаллический конденсатоотводчик

Как следует из названия, биметаллические конденсатоотводчики выполняются из двух полос разнородных металлов, сваренных в единый элемент. При нагреве этот элемент изгибается, как показано на рисунке 11.2.8: