ООО «Паровые системы». Гилепп П. А. Паропровод: вымысел и реальность

Так что же находится внутри паропровода, кроме пара? В нижней части паропровода течет конденсат, образующийся за счет теплопотерь с поверхности трубы, а также с поверхностей запорной и регулирующей арматуры. Теплопотери никто не отменял, и если по паропроводу двигается насыщенный пар, а не перегретый, то будьте уверены – конденсат там есть.

Если на улице -20 °С, то конденсата больше, а если ветреная погода, то еще больше. Если паропровод переразмерен и площадь его поверхности выше, чем требуется, теплопотери будут еще выше, чем могли бы быть. Значит, еще больше и конденсата. Теплоизоляция паропроводов применяется повсеместно, и обычно необходимость ее применения не требует специальной аргументации. И действительно, всем и так понятно, что теплоизоляция труб нужна.

Однако культура теплоизоляции трубопроводной арматуры, к большому сожалению, не является традиционной. Хотя специалисты знают, что теплопотери с поверхности арматуры значительно выше, чем с паропровода того же линейного размера и диаметра. Конденсат из паропроводов удаляют конденсатоотводчиками, которые следует располагать во всех потенциально опасных местах, где конденсат может накапливаться (рис. 2).

Опасными местами являются: окончания длинных участков, места перед подъемами, после спусков, перед автоматическими клапанами и тупики. Бывая на самых разных предприятиях, очень часто можно слышать, как некоторые специалисты, работа которых заключается в поддержании стабильного технологического процесса, начинают считать «не те» деньги. Можно слышать фразы, что конденсатоотводчики дорогие и на них нет денег. При этом удаление конденсата ручными «спускниками», т. е. способом 19-го века, все еще продолжает практиковаться. К сожалению, не все считают такие потери. Этот способ крайне не экономичен.

Слишком сильно приоткрытый кран (вентиль, задвижка), кроме конденсата, неизбежно пропускает и пар (рис. 3), что ведет к серьезным потерям пара, а значит, денег. Это деньги, потраченные на производство пара, в т. ч. покупку топлива, воды и пр. И наоборот, недостаточно открытый кран для выпуска конденсата не выпускает весь конденсат, и он продолжает накапливаться в паропроводе, что так же плохо. Деньги здесь тоже теряются, но только в виде последующих затрат на ремонты от последствия гидроударов и эрозии паропроводов.

Факт наличия теплоизоляции не означает, что конденсата в паропроводе нет и не будет. Теплоизоляция значительно снижает интенсивность образования конденсата, но не исключает ее вовсе. Здесь можно столкнуться с удивительной ситуацией: если нанесение теплоизоляции не требует особой аргументации, то правильный подбор и установка конденсатоотводчиков по-прежнему для многих не ясна до конца. Получается, что теплоизоляция однозначно нужна, а конденсатоотводчики…

«Ну… эээ… а сколько они стоят? Погодите, так ведь и за монтаж платить. Нет, нам начальство таких денег не даст» – говорят некоторые. А сколько теряет предприятие живых денег из-за отсутствия конденсатоотводчиков? Работает странный аргумент – «мы без конденсатоотводчиков работали всегда, и чего бы это нам тратить деньги на приобретение конденсатоотводчиков и на их монтаж и последующее обслуживание?».

И правда, паропровод работает, пар идет, потребитель его получает. Все хорошо. Это желаемое и это иллюзия, которая, однако, часто находит своих хозяев. Действительность состоит в том, что накапливание конденсата в трубе приводит к гидроударам, эрозии и коррозии труб. Не секрет, что периодические гидроудары многие считают обычным делом – «так это же пар, да, стучит на пусках, вы чего…» (далее смех).

Нет ничего смешного, когда собственник предприятия достает свои деньги и платит за ремонты, которых могло и не быть. И платит из того же кармана зарплату сотрудникам, которые, разумеется, считают, что ее заслужили. И вот собственнику как раз не смешно, когда он узнает правду. Он начинает интересоваться у своего энергетика, почему же так происходит. И хорошо, если энергетик будет честным человеком и не скажет собственнику – «на пусках паропроводы всегда стучат, это нормально».Далее по кругу – потери, ремонты, затраты, а иногда и убытки. А ведь этого можно избежать.

Большое количество конденсата уменьшает полезное сечение трубы и через нее попросту проходит меньшее пара, чем то, на которое рассчитана труба. А рассчитывается труба под конкретные расходы пара потребителей. Какие еще должны быть аргументы в пользу установки дренажных конденсатоотводчиков? По существу, конденсат – это продукт теплопотерь, и чем ниже теплопотери, тем меньше конденсата в трубе. Но вы где-нибудь видели теплоизоляцию на заводских паропроводах, которая на 100 % исключает теплопотери? Если да, то не тратьте время на дальнейшее чтение и обратитесь в Нобелевский комитет за премией, пока ее не получил разработчик такой изоляции.

Итак, для удаления конденсата из паропроводов служат конденсатоотводчики. Кто все еще не согласен, рекомендуем поднять уровень своего образования и удивить работодателя познаниями о том, как сэкономить деньги предприятию, не делая ничего сверхъестественного. Доводы вроде «конденсатоотводчики дорогие» являются глупостями, оправдать которые нечем.

Специалистам известно, что конденсатоотводчик окупает себя буквально за несколько месяцев, и чем дороже конденсатоотводчик, тем, как правило, он лучше сделан и, значит, прослужит гораздо дольше. Дешевые конденсатоотводчики поступают в Россию из таких стран, как Португалия, Таиланд, Индия и Китай. Производители конденсатоотводчиков, которые работают долго и без проблем, располагаются в таких развитых странах, как Германия, США, Япония. Разумеется, их ценность значительно выше.

Второе место в рейтинге посторонних в паропроводах – это механические загрязнения. Грязь. Она есть везде, как вирусы и бактерии в повседневной жизни. Если кто-то считает, что в паропроводах нет грязи, то можно поздравить этих людей, у них есть потенциал для развития. Продукты коррозии, остатки прокладочных материалов, окалина, забытые случайно или специально материалы в трубах, все это составляет загрязнения, которые двигаются в паропроводах, накапливаются в застойных зонах и периодически снова начинают передвигаться вместе с потоком пара и неизбежно находят свою жертву. Или попадают в ловушку.

У противников использования фильтров есть аргумент, что от грязи можно избавиться путем промывки трубопроводов после монтажа. Конечно, промывка нужна. Кстати, ее мало кто делает. Она удаляет большинство механических загрязнений, но только одномоментно, т. к. промывают трубы только после монтажа и все. А между тем коррозия не останавливается. Прокладочные материалы не регенерируют сами себя. Монтажник часто забывает перчатки внутри трубы. И самое главное, работающее предприятие сродни живому организму, там постоянно что-то ремонтируется, доделывается, добавляется, модернизируется. Значит, грязь не исчезает, а напротив, прибавляется. Для очистки пара от механических загрязнений применяются фильтры грубой очистки (рис. 4) или тонкой очистки.

Разумеется, сам паропровод от грязи защищать нет смысла. Защищать следует места, где загрязнения могут и будут накапливаться и причинять неприятности. Например, автоматические клапаны: редукционные, регулирующие, электромагнитные и конденсатоотводчики. Автоматические клапаны открываются и закрываются, значит, грязь может попасть на посадочное место клапана и повредить его на цикле закрытия. Такие неисправности клапанов крайне болезненны, т. к. приводят к дорогостоящему ремонту или в ряде случаев к полной замене клапана в связи с тем, что седло часто запрессовано в корпус и не подлежит замене.

В редукционных клапанах, кроме главного клапана, уязвимым местом является пилотный клапан, а также импульсные линии малых диаметров. Грязью забиваются коллекторы, нижние части труб, буквально блокируя паропроводы и конденсатные линии. Некоторые поставщики арматуры психологически давят на неопытных пользователей и заявляют, что на пар следует ставить фильтры с двойной сеткой, и тем самым навязывают заказчикам более дорогие фильтры, хотя реальных оснований для этого нет. Наверняка, все слышали такие слова: «Вы что, это же пар, нужен фильтр с мелкой сеткой» и далее многозначительная пауза. Но производство это не театр.

Регулирующий клапан для пара механически ничем не отличается от водяного, и поэтому попадание на него грязи не более болезненно, чем если бы клапан работал на воде. Пар как среда не может быть более грязным, чем вода, например, или воздух. Грязь – это не пар, и не вода, и вообще не рабочая среда, грязь – это посторонние предметы, наличие или отсутствие которых не зависит от среды. Если нет специальных требований к качеству пара, то обычных фильтров грубой очистки всегда вполне достаточно. Нет смысла передавать деньги незнакомым людям за якобы специальные фильтры для пара с мелкой сеткой, только потому, что они их у вас попросили.

Продолжаем перечислять вредоносные факторы внутри паропроводов. Капельная влага. Все знают, что такое влажный пар. Это коварная среда, представляющая собой мелкие капли конденсата, летящие в потоке пара. Если конденсат, о котором шла речь выше, можно увидеть, открыв дренажный кран в нижней части трубы, то мельчайшие капли воды, летящие в потоке пара, увидеть невозможно. Но можно запросто увидеть результат их воздействия на трубы и внутренности паровых клапанов. 

Прежде всего это эрозия седел клапанов и эрозия отводов, сужений труб и тройников. Транспортировка пара и теплообмен сопряжены с проблемами, которые можно долго не замечать. Но если проблема не видна, это не означает, что ее нет. При транспортировке влажного пара капельная влага работает как абразив и буквально точит стенки трубопроводов на тройниках и отводах (рис. 5).

Таким образом, когда в паропроводе образовался свищ, то проблему видно, но слишком поздно. Кроме того, влажный пар несет еще один негативный эффект – снижение эффективности работы теплообменного оборудования.

Если конденсат удаляется из паропровода конденсатоотводчиком, а механические загрязнения – фильтром, то что делать с влажным паром? Как удалить капельную влагу? Можно нагреть пар до температуры выше температуры насыщения и довести его до перегретого состояния. Также перегретый пар можно получить, снизив его давление. Но мы рассмотрим еще один способ осушения – механический. Для этого применяется отдельный вид трубопроводной арматуры – сепараторы пара. Назначение сепаратора пара – механическое осушение потока пара от капельной влаги, величина наличия которой и определяет степень сухости пара.

Существует несколько разновидностей сепараторов, которые необходимо знать и отличать друг от друга. В противном случае можно нарваться на мошенников из инженерного мира. Да, такие есть. Они продают самые дешевые сепараторы. Открываем интернет-поисковик, находим два сепаратора и читаем краткое описание. Оно одинаковое для обоих и звучит следующим образом: «Сепаратор пара циклонный DN 80, PN 25, фланцевый. Цена одного: 26 000 руб., цена второго… 180 000 руб.».

Как такое может быть? Находим техническое описание и видим, что у дешевого сепаратора нет расходных характеристик, нет данных о скоростях пара, нет данных о потерях давления, нет данных об эффективности осушки пара. Это означает, что производитель не делал никаких испытаний и не гарантирует ничего, кроме прочностных характеристик корпуса.

А продавец в свою очередь не информирует покупателя об отсутствии каких бы то ни было гарантий работоспособности, т. е. продается корпус с нужным диаметром присоединения и фланцами! А как же осушка пара? Обычно такие сепараторы сушат плохо. Как именно плохо? Никто не знает, включая продавца, но можно только сказать, что функции сепаратора могут выполнять и элементы трубопроводов, такие как, например, тройники (рис. 6).

Вот и получается, что под громким названием «сепаратор» пользователь может купить устройство, работающее чуть лучше простого тройника. Вы готовы заплатить за тройник 26 000 руб.? На рисунке 7 изображен сепаратор TLV (Япония), который по-настоящему сушит, и скрыть это никак не получится. В данном случае пользователь просто забудет про существование этого сепаратора лет на 10-15. Фильтр и конденсатоотводчик в этот сепаратор уже встроены и пользователь устанавливает на паропровод сразу все, что необходимо, не тратя времени на поиски комплектующих, выбор поставщиков, доставку компонентов и монтаж всех частей. В долгосрочной перспективе такие устройства превосходят сепараторы, считающиеся «традиционными».

Последние в списке вредоносных сред, находящихся в паре, – это воздух и неконденсируемые газы. Воздух выделяется при конденсации пара, а также может подсасываться в паропровод после снятия давления в трубе и кратковременного образования вакуума. Избавиться от воздуха, пожалуй, проще всего. В верхних точках и тупиках устанавливаются термостатические воздухоотводчики.

Итак, по существу только один из пяти компонентов в насыщенном паре является полезным. Это, конечно же, сам пар. Все остальные подлежат удалению, и для этого есть эффективные технические средства, такие как фильтры, воздухоотводчики, конденсатоотводчики и сепараторы. Разумеется, можно просто закрыть глаза на эти проблемы и думать, что пар по умолчанию всегда чистый.

Это странно, ведь не думаем же мы, что вода тоже по умолчанию чистая и ее можно пить. Нет же. Пар на входе в потребитель тоже не имеет те характеристики, что на выходе котла, и если это знать, то жизненный цикл пароконденсатной системы можно значительно увеличить, а значит повысить общую эффективность производства.

От трубопроводной арматуры напрямую зависит соблюдение производственного процесса. И если это так, то всякий раз, приходя в магазин, можно уверенно искать там доступные товары с требуемыми нам характеристиками. Подумать только, но именно трубопроводная арматура напрямую отвечает за них!

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 4 (60) 2020