ООО «Паровые системы». Гилепп П. А. Биметаллические конденсатоотводчики – желаемое и действительное

По принципу действия конденсатоотводчики делятся на:

•   механические, к которым относятся поплавковые конденсатоотводчики с рычажным механизмом и со свободноплавающим поплавком, а также конденсатоотводчики с перевернутым стаканом.

Данные механизмы являются регуляторами уровня, т. е. в зависимости от уровня конденсата внутри конденсатоотводчика механизм либо открывает, либо закрывает клапаны выпуска конденсата.

•   термодинамические, к которым относятся дисковые и импульсные конструкции.

Принцип действия основан на разнице свойств протекания сред. При попадании пара под диск под ним формируется локальная область низкого давления, обусловленная более высокой скоростью пара по сравнению со скоростью течения конденсата, и за счет этого эффекта диск прижимается к седлу, закрывая клапан.

•   термостатические, к которым относятся сильфонные и капсульные типы, а также биметаллические конденсатоотводчики.

В названии отражен принцип действия, означающий, что конденсатоотводчик реагирует на температуру протекаемой через него среды. Условно это выражается следующим образом: когда идет пар, т. е. «горячая среда», конденсатоотводчик закрывается, когда конденсат, т. е. «холодная среда», конденсатоотводчик открывается. Но поскольку при конденсации пара температура не меняется, а изменениям подвержено только фазовое состояние, то конденсатоотводчик не смог бы определить, где пар, где конденсат.

Поэтому конденсатоотводчик задерживает конденсат до тех пор, пока тот не охладится до температуры, которая на несколько градусов ниже, чем температура насыщения при данном давлении в трубопроводе. Таким образом, все термостатические конденсатоотводчики – это конденсатоотводчики доохлажденного конденсата.

Мы видим, что функция отвода конденсата может выполняться по-разному. Это в свою очередь влияет на объект, от которого отводится конденсат. Рассмотрим более подробно биметаллические механизмы, особенности их конструкции и применение.

Основным элементом конденсатоотводчика является термостат, состоящий из биметаллических пластин (рис. 1), т. е. парных элементов из двух металлов, имеющих разные коэффициенты теплового расширения. Пластины соединены со штоком клапана таким образом, чтобы деформация пластин приводила к поступательному перемещению штока и соответственно открытию или закрытию клапана, выпускающего конденсат.

На рисунке 2 изображены различные исполнения клапанного механизма. Принципиальное отличие клапанов заключается в том, что один клапан закрывается по давлению среды, другой – против давления.

Как видно из рисунка 3, конденсатоотводчик отводит доохлажденный конденсат на несколько градусов ниже, чем температура насыщения пара во всем рабочем диапазоне давлений. Работа клапана следует за температурой насыщения почти линейно, отставая от нее на несколько градусов практически во всем диапазоне давлений. Исключение составляет лишь начало и конец диапазона, где отставание сводится почти к нулю. Для того чтобы конденсатоотводчик мог работать в широком диапазоне рабочих давлений, он имеет набор и количество пластин, подобранных таким образом, чтобы обеспечивать этот широкой диапазон.

Как и любое другое техническое устройство, данные конденсатоотводчики имеют свои достоинства и недостатки. Достоинствами биметаллических конденсатоотводчиков являются их простота, малые размеры, возможность монтажа в любом положении. Задерживая конденсат, конденсатоотводчик помогает использовать тепловую энергию конденсата на потребителе, что повышает его энергосберегающие свойства.

Недостатками являются: опасность засорения пространства между пластинами, после которого они перестают двигаться; перенапряжение и разрыв крепления пластин при температурах пара, выше допустимых; усталость металла, которая проявляется со временем.

Биметаллические конденсатоотводчики хорошо отводят воздух и неконденсируемые газы и могут применяться в качестве обособленных воздухоотводчиков на паровых магистралях или теплообменных аппаратах. Поскольку биметаллические пластины выдерживают высокие температуры (свыше 300 °С), а также механически устойчивы к высоким давлениям, конденсатоотводчики хорошо подходят для работы с перегретым паром и высокими давлениями. Технологически они достаточно просты в изготовлении и предлагаются в большом разнообразии множеством компаний-производителей.

Нетрудно догадаться, что стоимость таких изделий относительно невелика по сравнению, скажем, с механическими конденсатоотводчиками, что часто и является ловушкой для неопытных пользователей, которые могут ожидать от этих устройств характеристик, которые им не присущи. В этом случае речь идет прежде всего о применении. Именно неверное применение биметаллических конденсатоотводчиков часто является проблемой. Поэтому перечисленные выше недостатки уместно рассматривать не обособленно, а именно в контексте применения.

Таким образом, решение о применении конкретного типа конденсатоотводчика нужно принимать в зависимости от предполагаемых режимов работы установки.

Приведем несколько положений, демонстрирующих, когда не следует применять биметаллические конденсатоотводчики (или когда следует применять их с осторожностью):

1. Не рекомендуется устанавливать биметаллические конденсатоотводчики для отвода конденсата из теплообменных аппаратов, не допускающих подтопление. Поскольку термостатические конденсатоотводчики прежде чем открыться, задерживают перед собой конденсат. Это означает, что теплообменник, от которого отводится конденсат, гарантированно будет подтоплен. Подтопление провоцирует процессы коррозии из-за активности угольной кислоты при температурах ниже температуры насыщения, может служить причиной гидроударов. Также подтопление ухудшает теплообмен, захолаживая нижние поверхности теплообмена. На рисунке 4 представлен ошибочно установленный биметаллический конденсатоотводчик на паровоздушном калорифере.

Не удивительно, что пользователь пожаловался на нехватку температуры воздуха на выходе нагревателя. Тепловизионный снимок показал, что калорифер на треть подтоплен конденсатом. Конденсатоотводчик при этом работает хорошо и отлично удерживает перед собой часть конденсата, пока он не доохладится до температуры срабатывания конденсатоотводчика.

В итоге конденсатоотводчик неверно применен, а продавец, вероятно, не проинформировал покупателя о данной особенности, либо просто не поинтересовался подробностями использования.

2. Не рекомендуется устанавливать биметаллические конденсатоотводчики для отвода конденсата из теплообменных аппаратов, допускающих подтопление, но имеющих регулируемую нагрузку, т. е. автоматический регулирующий клапан на подаче пара в теплообменник. При низких давлениях конденсатоотводчик не может распознать, где пар, а где конденсат, и поэтому, когда теплообменник работает на низких нагрузках, а регулирующий клапан на подаче пара прикрыт почти полностью, конденсатоотводчик может пропускать пролетный пар, т. е. не выполнять свою основную функцию.

3. При отводе конденсата от паропроводов монтаж биметаллического конденсатоотводчика следует выполнять таким образом, чтобы исключить накапливание конденсата в паропроводе. На рисунке 5 представлен именно такой случай.

Заметно, что и смотровое стекло тоже неверно установлено, попросту нет возможности на него взглянуть – ни сверху, ни снизу. Снова продавец просто удовлетворился продажей?

4. Следует учитывать величину противодавления при подборе биметаллических конденсатоотводчиков, закрывающихся «против давления». Обратное давление со стороны конденсатной линии влияет на работу клапана. При высоком противодавлении клапан закрывается раньше, препятствуя выводу конденсата.

Еще раз хочется отметить то, что мы регулярно доносим до пользователей, озадаченных выбором конденсатоотводчиков для промышленного применения: никогда не следует ориентироваться на цену конденсатоотводчика, по крайней мере, до того момента, когда станет совершенного точно ясно его применение и последствия такого применения.

Разнообразие предложений, отличающихся типами конструкций, дает широкий диапазон ценовых вариантов. Конденсатоотводчик – это с виду простой клапан, однако неверные его подбор и установка могут быть фатальными для технологического процесса.

За внешней простотой скрываются важные и ответственные функции, среди которых: герметичность при нулевом расходе и быстрый отвод залповых расходов на разогреве, работа в низких и экстремально высоких рабочих температурах, эффективный (быстрый) отвод воздуха, работа на низких и высоких перепадах давления и многое другое.

Для того чтобы кондесатоотводчик выполнял данные функции, он должен быть выдающимся, а инженер, осуществивший подбор, должен разъяснить пользователю все существенные моменты, связанные с выбором модели и последующей эксплуатацией. Необходимо внимательно слушать продавца и пытаться распознать в нем профессионала, прежде чем соглашаться на привлекательные условия продажи.

К сожалению, в современном мире кроме контрафактной продукции, являющейся копиями известных компаний-разработчиков, на рынке присутствуют также нелегальные или полулегальные «представители» известных компаний, которые по факту не имеют к ним никакого отношения. Распознать это также достаточно просто. Например, можно зайти на сайт производителя и не найти там никакого упоминания о таком «представителе». Есть и другие доступные фильтры. Что предлагают такие поставщики? Каким образом они отвечают за подбор? Каков уровень технической поддержки?

Обращаем внимание, что следует крайне внимательно относиться к предложениям, где выделяется прежде всего коммерческая сторона поставки. В случае неверного выбора по итогу эксплуатации пользователь может заплатить в пять раз дороже, чем стоил конденсатоотводчик. Рекомендуем внимательно оценивать все факторы, сопутствующие выбору, чтобы конденсатоотводчик полностью отвечал своему назначению.

Конденсатоотводчик – это одно из самых быстроокупаемых устройств среди трубопроводной арматуры, и чтобы он реально этому соответствовал, к его выбору нужно подойти как можно более ответственно.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 3 (52) 2019