Конденсатоотводчик паровой. Принцип работы парового конденсатоотводчика

Пар – один из наиболее эффективных теплоносителей, который моментально передает всю тепловую энергию потребителю при соприкосновении с теплопередатчиком. Кроме того, газообразной фазе легко придать требуемые характеристики – необходимую температуру и давление.

Но при взаимодействии пара и оборудования образуется большое количество конденсата, что приводит к гидроударам, снижению тепловой мощности и ухудшению качеств газообразной фазы. Для борьбы с выпадающими на поверхности труб капельками воды необходимо использовать паровой конденсатоотводчик. На зарубежных предприятиях подобную арматуру именуют «ловушкой для пара», что полностью отражает функциональное назначение прибора.

Ловушки для пара

Конденсатоотводчики представляют собой одну из разновидностей промышленной трубопроводной арматуры, которая предназначена для предотвращения выпадения конденсата при использовании пара и более эффективного использования его тепловой энергии.

В результате серии опытов было доказано, что внедрение конденсатоотводчика в комплекс оборудования сохраняет до 20 % полезной энергии острого пара.

Виды конденсатоотводчиков

В зависимости от конструкции и реализованного принципа работы, трубопроводная арматура может быть механической, термодинамической или термостатической. Любой тип паровых конденсатоотводчиков должен отвечать двум основным требованиям:

• отведение конденсата без потерь острой газообразной фазы;
• автоматический отвод воздуха из системы.

Конденсат образуется из-за потерь паром тепла в теплообменниках, а также в момент прогрева установок трубопроводов, когда часть газообразной фазы превращается в воду. Выпадение большого количества влаги снижает энергоэффективность оборудования, ускоряет его износ. Поэтому так важно с ним бороться.

Механические конденсатоотводчики

Механическая арматура является наиболее надежной, и от того популярной, «ловушкой для пара». Ее принцип работы основан на разности в плотностях водяного пара и конденсата, а основным исполнительным элементом является поплавок. В зависимости от конструкции поплавка выделяют следующие виды арматуры:

• конденсатоотводчик паровой поплавковый сферический открытого или закрытого типа;
• поплавковый элемент колокольного типа, или конденсатоотводчик перевернутый закрытый.

Каждый тип арматуры работает по своей определенной схеме, обладает преимуществами и недостатками, знание которых позволит реализовать наиболее эффективную схему работы на предприятии.

Конденсатоотводчики со сферическим поплавком

Основу конструкции этого типа арматуры составляет сферический поплавок. Он расположен во внутренней полости выпускного клапана и соединен с клапаном-рычагом. Кроме того, в состав конденсатоотводчика входит термостатический клапан.

Принцип работы парового конденсатоотводчика с шаровидным поплавком можно разбить на два этапа:

1. Конденсат через патрубок поступает в прибор, заполняет внутреннюю полость и поднимает поплавок, который тянет за собой рычаг-клапан и открывает отверстие для удаления воды.
2. При поступлении в прибор горячего пара срабатывает термоклапан, пар начинает накапливаться в полости и заставляет поплавок опуститься на дно, выходное отверстие перекрывается.

Так происходит отделение конденсата от пара. Благодаря наличию в конструкции термостатического клапана происходит автоматическое удаление освободившегося газа, а также предотвращается появление воздушной пленки в полости, которая заклинивает прибор.

Преимущества и недостатки

Типичным представителем арматуры со сферическим поплавком является конденсатоотводчик паровой FT-44. Основные плюсы и минусы устройств разберем на его примере. Главное, что отмечают специалисты, – это нечувствительность прибора к переменным нагрузкам.

Устройство способно непрерывно отводить конденсат как при температуре насыщения паров, так и при больших нагрузках. Устойчивое и непрерывное отделение неконденсируемых газов – следующее преимущество арматуры. Все это в сочетании с долгим сроком службы обусловлено простой конструкцией аппарата.

Главным же недостатком прибора являются большие размеры, что повышает потери тепла на неизолированные элементы корпуса. Высокая чувствительность к гидроударам и требовательность к «чистоте пара» (возможно заиливание клапана) – еще два минуса конденсатоотводчиков этого типа.

Конденсатоотводчики колокольного типа

Как ясно из названия, главным элементом этого типа парового конденсатоотводчика является колокол, или поплавок «перевернутый стакан». Сам прибор имеет цилиндрическую форму, довольно громоздкий (больше, чем предыдущий представитель), но обладает большим набором преимуществ.

В начальном положении перевернутый поплавок находится на дне клапана и своим дном упирается в вертикальную трубку. К стакану прикреплен рычаг золотника, который расположен в крышке арматуры. Отделение пара от конденсата происходит за четыре шага:

1. Через входной патрубок вода поступает в прибор, заполняет внутреннюю полость и под давлением через открытый золотник выливается наружу.
2. Пар, поступая в систему, начинает давить на дно поплавка, заставляя его всплыть в объеме конденсата и перекрыть золотник.
3. Пар, находясь внутри стакана, начинает разлагаться на жидкую и газообразную фазу. Последняя проходит через специальный канал в донышке, поступает к золотнику и отодвигает его.
4. Конденсат и остатки газообразной фазы через отверстие в донышке покидают стакан, поплавок начинает отпускаться, вновь открывая золотник.

Циклическим повторением описанных операций происходит полное и эффективное отделение острого пара от конденсата. Данная технология была запатентована в 1911 году, но и по сей день остается актуальной.

Достоинства и недостатки

Ярким представителем арматуры типа «перевернутый стакан» является паровой конденсатоотводчик Zamkon. Плюсы и минусы приборов этой категории разберем на его примере.

Здесь минусом также считаются большие размеры, что в значительной мере сказывается на потере тепловой энергии на неизолированных элементах. Другим недостатком специалисты называют ограниченную пропускную способность, что не дает использовать арматуру на высокопроизводительном оборудовании.

Преимуществ у конденсатоотводчика значительно больше. Во-первых, золотник не подвержен загрязнению, что увеличивает надежность прибора. Во-вторых, арматура не боится гидроударов. В-третьих, удаление конденсата возможно даже при высоких температурах.

В случае выхода из строя выпускной клапан остается открытым, что спасает от поломки комплекс оборудования. Наконец, все дополнительные узлы и агрегаты, такие как фильтры или обратные клапаны, устанавливаются непосредственно в корпус парового конденсатоотводчика. Это снижает потери тепловой энергии и снижает габариты целого комплекта устройств.

«Термическая» арматура

Термостатические и термодинамические конденсатоотводчики функционируют за счет способности различных сред расширяться и сужаться при повышении или понижении температуры. Вместе с ростом температуры, например, при поступлении пара, запорный элемент расширяется и перекрывает канал, который отводит конденсат.

Принцип работы других устройств основан на изменении давления внутри системы в результате взаимодействия плотной (холодной) и разреженной (горячей) среды. Основными элементами в таких устройствах являются биметаллические пластины. На фото паровой конденсатоотводчик представлен с биметаллическим элементом.

Подобный тип оборудования имеет сложную конструкцию и на практике используется редко. Низкая популярность обусловлена также сложным, а зачастую и невозможным ремонтом. Применение оборудования данного типа оправдано только на особо ответственных промышленных установках.