Визначення діаметрів трубопроводів та конденсатопроводів. Конденсатовідвідник для відведення конденсату з теплообмінника, що обігріває вихідний розчин до температури кипіння Розрахунок конденсатовідвідника

Переклад статті, видрукуваної в журналі компанії Armstrong International.

Choosing a Better Steam Trap/Armstrong International, Inc. //
Trap Magazin, 1993. - Vol. 61, No. 1. - P. 14-16.

Стаття "Вибір найбільш відповідного конденсатовідвідника" була опублікована в корпоративному журналі "ICI Engineer", що належить одній з найбільших у світі хімічній групі компаній ICI PLC London, England. Група має оборот у 22,5 мільярда доларів на рік, зайнято у виробництві понад 128 000 осіб, з яких близько 25% працює на заводах в Америці, а решта підприємств знаходиться у 35 країнах і розташована більш ніж у 600 містах.

Стаття передрукована компанією Armstrong Intl із дозволу редакції журналу.

Кульмінацією семирічного спостереження за роботою конденсатовідвідників двох виробників конденсатовідвідників та їх випробуваннями на заводах у Хаддерсфілді та Гренджмаутсі у поєднанні з випробуваннями на працездатність та втрати прогонової пари в лабораторіях стало переглянуте Посібник з проектування ICIA3.

Примітка редактора Trap Magazin
Інженери двох підприємств тонкої хімії ICI у Сполученому Королівстві провели семирічні спостереження за роботою різних типівконденсатовідвідників, результати яких описані у цій статті. Так як компанія Армстронг рекомендує проводити підбір конденсатовідвідників, ґрунтуючись на практичному досвіді, - власному, представників фірми Армстронг та інших фахівців, що накопичили його в процесі забезпечення дренажу аналогічного обладнання, - ця стаття перевидається для того, щоб усі зацікавлені сторони могли отримати користь із досвіду ICI .

Старі стандарти з підбору конденсатовідвідників мали безліч недоліків, при цьому, найбільш значним було те, що в них не враховувався ні тип устаткування, що дренується, ні спосіб дренажу. Підібрані таким чином конденсатовідвідники часто експлуатувалися в умовах, для яких вони не були призначені. Зокрема, це стосується термодинамічних конденсатовідвідників, на яких, в основному, базувалася більшість стандартів і які вважалися на заводському рівні “конденсатовідвідниками для всіх випадків життя”.
Моніторинг працездатності конденсатовідвідників розпочався на заводі у Гренджмаутсі у 1980 році та двома роками пізніше – на заводі у Хаддерсфілді після скарг працівників відділу техобслуговування та ремонту обладнання на короткий термін служби дренажів розподільчих паропроводів.

Щоб встановити типи конденсатовідвідників, що експлуатуються, і перевірити, як вони підбиралися для конкретних умов, було проведено обстеження, що включають програми випробувань. Вже перші результати справили гнітюче враження.
Обстеження 415 конденсатовідвідників на одному із заводів показало, що 19% з них були несправними, а 63% були визнані такими, що не підходять для конкретних умов.

При обстеженні 132 конденсатовідвідників на розподільчих паропроводах, 42% їх були несправними.
Моніторинг термінів служби конденсатовідвідників також було розпочато у 1980 році і триває зараз.

Фактичні середні терміни служби різних типівконденсатовідвідників наведено в Таблиці 1.
Табл. 1. Середній термін служби різних типів конденсатовідвідників

Тип конденсатовідвідників Термін служби в системах з різним тиском пари
Висока 45 кг/см2 Середня 14 кг/см2 Низька 2,1 кг/см2
1. Термодинамічні 10-12 м-ців 12 м-ців 5-7 років
2. Поплавкові з термостатом *) не застосовується. 1-6 м-ців 9 м-ців - 4 роки
3. З перекинутою склянкою 18 м-ців 5 - 7 років 12 - 15 років
4. Термостатичні розвантажені не застосовується. 6 м - ців 5 - 7 років
5. Термостатичні біметалічні *) 3 - 12 м-ців 2 - 3 роки 7 - 10 років

*) - залежно від моделі та фірми виробника.

Щоб визначити енергозберігаючі властивості конденсатовідвідників різних типів, на випробувальних стендах лабораторій двох фірм-виробників було проведено випробування на пропуски парової пари. Випробування проводились у лабораторних умовах: у приміщенні з температурою повітря 20 оС. Тепловтрати корпусу відводників конденсату не вимірювалися. Випробувальне навантаження по конденсату складало 10 - 20 кг/годину, що близько до характерних навантажень дренажів паропроводів.

Найбільш цікавим результатом було те, що термодинамічні конденсатовідвідники (найбільш широко застосовувані конденсатовідвідники універсального призначення) є найгіршими за енергозберігаючими властивостями і, порівняно з конденсатовідвідниками з перекинутою склянкою, мають набагато менший термін служби.

Ці випробування також виявили, що механічні типи конденсатовідвідників (тобто з перекинутою склянкою та поплавкові) забезпечують повне видалення конденсату з парових порожнин як при малих, так і при великих витратах конденсату, в той час, як конденсатовідвідники термостатичного типу мають тенденцію накопичувати у цих порожнинах зі збільшенням навантаження. До того ж, термобіметалеві конденсатовідвідники мають тенденцію до нестійкої роботи. Тому переглянутий Керівний документ щодо підбору конденсатовідвідників містить оновлену таблицю для підбору конденсатовідвідників.

Конденсатовідвідники з перекинутою склянкою
Застосовувати як основний тип для дренажу будь-якого технологічного обладнання та паропроводів, тобто у всіх випадках, коли в паровій порожнині не повинно бути конденсату.

Поплавкові конденсатовідвідники з термостатом випуску повітря
Застосовувати для технологічного обладнання, особливо при регулюванні температури, в системах з тиском пари нижче 3,5 кг/см2 або коли застосування конденсатовідвідників з перекинутим поплавцем не забезпечує випуску значних обсягів повітря.
Термостатичні розвантажені конденсатовідвідники
Застосовувати на невідповідних парових супутниках та системах опалення.

Термостатичні біметалічні конденсатовідвідники
Застосовувати для низьких температур або захисту від розморожування на парових супутниках або системах опалення. Рекомендовані моделі повинні переналаштовуватися, щоб максимально використовувати теплоту конденсату або щоб запобігти перегріву продукту, що нагрівається. Корпусні деталі мають бути повністю із нержавіючої сталі.

Термодинамічні конденсатовідвідники
Допускається обмежене застосування для дренажів головних паропроводів і парових супутників при тиску пари до 17 кг/см2 як вимушена альтернатива конденсатовідвідникам з перекинутим поплавком, а також для оперативної заміни при ремонтах на більш високих тисках, якщо попередній досвід їх застосування в цих умовах показав, що вони можуть задовільно працювати. Через погані енергозберігаючі властивості та відносно короткий термін служби їх застосування не рекомендується. (На заводах у Хаддерсфілді та Гренджмаутсі - не допускається.)

Турнір конденсатовідвідників на заводі "Шелл" - Канада
Це можна було назвати великими міжнародними перегонами з вибуттям або Олімпіадою конденсатовідвідників, або турніром енергозбереження. Змагання охоплювало майже весь світ та тривало 10 років. Виграв завод "Шелл" - Канада у районі Монреалю. Приз - економія енергії пари на суму 1 мільйон доларів на рік.

Змагання розпочалися в середині 70-х років, невдовзі після оголошення ембарго на постачання нафти. Вартість виробництва пари на заводі "Шелл" на початку того десятиліття коливалася між 40 і 50 центами за 1 000 фунтів пари (0,9 ... 1,1 долара за тонну). Після того, як протягом року вартість пари подвоїлася, стало очевидно, що потрібно вживати якихось заходів.

Завод “Шелл” у районі Монреаля - найбільший із 5 нафтопереробних заводів компанії “Шелл” у Канаді. На заводі працювало понад дюжину парових котлів продуктивністю від 60 до 190 тисяч фунтів пари на годину (від 27 до 86 тонн/год). У пароконденсатних системах було встановлено понад 4000 конденсатовідвідників. Ця передісторія важлива тому, що 1975 року адміністрація заводу вирішила розглядати енергоспоживання з погляду зниження витрат. Будучи частиною комплексної програми, зниження споживання пари також входило до коштів задля досягнення поставленої мети - скоротити споживання енергії на заводі до кінця 1985 року на 30%.
У липні 1975 року було проведено обстеження всіх конденсатовідвідників, встановлених на цьому нафтопереробному заводі. Було встановлено, що більшу частину становили біметалічні конденсатовідвідники, а дані обліку показали, що в період з 1973 по 1975 в середньому закуповувалося по 1 500 нових конденсатовідвідників на рік.

Перший етап гонки з вибуттям
Було вирішено провести широкі випробування конденсатовідвідників різних типів за аналогічних умов. Під час проведення обстеження, кількість конденсатовідвідників "Армстронг" на заводі становила менше 2%, а в експлуатації було близько дюжини типів та моделей.

На заводі "Шелл" випробовувалося близько 900 конденсатовідвідників, по 100 штук кожної з 9 моделей, що виготовляються 6 різними фірмами. До випробовуваних типів входили конденсатовідвідники з перекинутим поплавком, термодинамічні, біметалічні та інші термостатичні, виготовлені в США, Канаді та з іншого боку океану.

Ці конденсатовідвідники були встановлені на різних об'єктах парових систем з тиском пари 14 та 7 кг/см2, а також у системах пари низького тиску, після чого за їх роботою було організовано ретельне спостереження. Критеріями для оцінки конденсатовідвідників були втрати прогонової пари та частота відмов.

Деякі конденсатовідвідники відмовляли вже за кілька місяців, інші працювали довше.

Конденсатовідвідники, демонтовані в результаті відмови, групувалися і повторно випробовувалися, щоб отримати значення напрацювання повністю для кожної моделі.

За результатами цих випробувань, що тривали 2 роки, було встановлено, що найбільший потенціал виявив один із термодинамічних конденсатовідвідників і конденсатовідвідники з нержавіючої сталі з перекинутою склянкою моделі 1811 фірми "Армстронг".

Рішення "Шелл" - йдемо з переможцем
У 60-ті роки для заводу "Шелл" як стандартні були прийняті термобіметалічні конденсатовідвідники, але виявилося, що кількість їх відмов становила 20...27% на рік. Після першої стадії проведених випробувань "Шелл" змінив свій стандарт на користь тих двох типів відводників конденсату, які стали переможцями першого етапу "перегони з вибуттям".

У 1977 році адміністрація заводу "Шелл" спільно з робочою групою з енергетики прийняла рішення підвищити технічний рівень усієї пароконденсатної системи та замінити 4200 конденсатовідвідників. Половину із нововстановлених становили конденсатовідвідники моделі 1811 фірми "Армстронг", а другу половину - термодинамічні конденсатовідвідники іншої фірми. Компанія "Шелл" залишила в стандартах тільки ці два типи, а решту конденсатовідвідників було виключено з замовних специфікацій і запасів. Обслуговуючий персонал міг замінювати несправні конденсатовідвідники лише одним із цих двох типів, які були в резерві.

Знову було організовано всебічний контроль функціонування кожної моделі.

Кількість відмов упала до 3...5%. Кількість відмов 2 100 конденсатовідвідників з перекинутою склянкою фірми Армстронг за останні 6 років склала близько 1,8%. Це означає, що кількість відмов конкуруючої моделі - термодинамічних конденсатовідвідників, - була значно вищою за середню величину 3 - 5% (бл. 6,2%).

Наступним рішенням, прийнятим адміністрацією в 1984 році, було рішення застосовувати як стандартні тільки конденсатовідвідники з перекинутою склянкою.

Мотивом рішення був тривалий термін служби цього типу конденсатовідвідників, а також новинка у вигляді універсального приєднувального адаптера на моделі 2011, що дозволяє встановлювати конденсатовідвідник під будь-яким кутом щодо осі трубопроводу. У міру виходу з ладу термодинамічних конденсатовідвідників, що залишилися, завод “Шелл” замінюватиме їх конденсатовідвідниками з перекинутою склянкою. Цими моделями оснащуються практично всі парові супутники, а також інше обладнання парових систем, що працює на парі низького тиску, так і на парі 14 кг/см2.

Зусилля окупаються
Рой Ганнес, керівник робочої групи енергетиків нафтопереробного заводу “Шелл” у Монреалі, повідомляє, що отримані результати вже виправдали витрачені зусилля. Він сказав: “За останні 7 років споживання пари скоротилося з 24 мільйонів фунтів на добу до 15 мільйонів фунтів” (з 15 900 т/добу до 6 800 т/добу).

Завданням, поставленим компанією “Шелл” на 10-річний період (1975 - 1985 р.), було скоротити споживання енергії до 30%. Фактичне скорочення споживання пари за 1984 перекрило поставлену мету і склало 35,2% по відношенню до базового 1972 року.

За рахунок заходів щодо скорочення споживання пари, нафтопереробний завод із 1978 по 1984 рік заощадив понад 20 мільйонів доларів. Економія була отримана як за рахунок модернізації та автоматизації технології, так і за рахунок прийнятої програми з конденсатовідвідників. З моменту початку робіт з конденсатовідвідників вартість пари збільшилась у 13 разів. За цей час обсяг виробництва на заводі також збільшився.

Рой Ганнес повідомляє, що ці заходи дозволили вивести з експлуатації 8 малих парових котлів продуктивністю 60 000 фунтів пари на годину кожен (приблизно 27 т/год). Він також заявив, що обертальні приводи деяких видів обладнання були замінені електричними через збільшення вартості пари. "Що стосується конденсатовідвідників, то більша частина економії була отримана за рахунок постійного їх моніторингу", - сказав Р. Ганнес.
На цьому нафтопереробному заводі використовується формула граничної вартості палива, завдяки якій можна привести всі види енергії до стандартного виду.

Вона відома за назвою Формули еквівалентних барелів рідкого палива.

Енергія, заощаджена в результаті програми робіт з конденсатовідвідників, рівноцінна приблизно 1 мільйон доларів на рік.

Після остаточного обліку вартості нових конденсатовідвідників та витрат на їх встановлення в рамках усієї програми виявилося, що термін окупності витрачених коштів практично дорівнює 6 місяцям. Іншими словами, програма робіт із заміни та стандартизації конденсатовідвідників забезпечила повернення витрачених на неї коштів менш ніж за півроку.

Результативна діяльність групи з енергозбереження
Відповідальність за перевірку всіх конденсатовідвідників не менше 2 разів на рік покладено на двох старших технічних фахівців групи з енергозбереження.

На несправні конденсатовідвідники навішується бирка і доповідна про них прямує до диспетчерської служби. Ремонтники одержують від неї конкретне місце розташування цих конденсатовідвідників разом із нарядом на роботу.
Кожен демонтований конденсатовідвідник реєструється із зазначенням причини.

Якщо конденсатовідвідник відмовляє протягом 3-річного терміну гарантії, він повертається на завод-виробник для дослідження та відшкодування його вартості, якщо це необхідно.

До онденсатовідвідники завойовують становище у матеріальних запасах
"Шелл" має можливість досвідченим шляхом встановити середню кількість відмов та підтримувати запас конденсатовідвідників на необхідному рівні. У минулому "Шелл" закуповував конденсатовідвідники щомісяця. Зараз "Шелл", знаючи з досвіду кількість відмов, заздалегідь прогнозує річну потребу та виробляє закупівлю один раз на рік. Шел також стежить за забезпеченням необхідного запасу. Так як на нафтопереробному заводі завжди ведуться роботи з нових проектів, то якщо для них потрібні конденсатовідвідники, їх беруть для цих проектів прямо зі складу. Р.Ганнес повідомляє, що оскільки завод закуповує одразу значну кількість конденсатовідвідників і сам регулює свої запаси, він може користуватися більш вигідними знижками.
Надалі він оцінив, що вартість конденсатовідвідників можна порівняти з вартістю праці на їх встановлення та техобслуговування в системі. Оплата праці потребує великих витрат. Можливо, тому завод зупинив свій вибір на моделі 2011 фірми "Армстронг" - вважає Р.Ганнес. Тривалий термін служби означає, що їх потрібно змінювати так часто, як раніше.

Тренуватися, щоб перемогти
Для членів робочої групи з енергозбереження життєво необхідні досвід та тренованість. Старші технічні фахівці, такі як Ален Лаплант та Івон Сір, працюють на заводі “Шелл” багато років. Стало очевидним, що для забезпечення ефективності програми енергозбереження ключовим фактором є люди. Ці старші технічні фахівці знають виробництво і кожного, хто працює на ньому.

Для успіху програми конче необхідно і те, і інше. Усі члени робочої групи відвідували семінари з енергозбереження, які проводила фірма “Армстронг”, і використовують будь-яку додаткову можливість, щоб поглибити знання про пару та конденсатовідвідники.
На заводі “Шелл” діє програма ротації кадрів, тому члени групи з енергозбереження працюють у її складі досить довго, щоб завоювати вплив, але не надто довго, щоб не дати розвинутися самозадоволенню. Така ротація сприяє проникненню свіжих ідей у ​​програму енергозбереження. За час, що минув після написання цієї статті, керівником робочої групи з енергозбереження було призначено Ж.Бьюшам, який замінив Р.Ганнеса.

Репутація завойовується успіхами
У доповіді Ганнеса повідомляється, що програма енергозбереження є надзвичайно наочною і репутація членів робочої групи на всіх рівнях організації є досить високою. Двічі на рік група готує та передає адміністрації звіт про результати робіт за програмою та пропозиції про нові проекти.

Поради професіоналів
На запитання, які поради можна дати іншим фірмам, які міркують про впровадження програми енергозбереження, Р. Ганнес відповідає:
“Заручтеся підтримкою посібника. Без цього всі заплановані заходи втрачають характер обов'язкових. Керівництво розраховує на результати, і якщо інвестиції в роботи зі збереження пари обертаються суттєвою економією, вашими прихильниками стають безліч людей.

Дуже важливо, щоб для організації робіт за програмою були підібрані відповідні особи. Цих людей має поважати не лише керівництво, а й оператори, бригадири та ремонтники”.
Ганнес робить висновок, що без зобов'язань, взятих керівництвом заводу "Шелл", і без підтримки його працівників було б неможливо провести всі згадані випробування, замінити понад 4 000 конденсатовідвідників та економити понад 1 мільйон доларів на рік із коштів, призначених на виробництво пари.

ДОВІДКА
(Про нафтопереробний завод "Шелл" - Монреаль Схід).
Розташований у районі Монреаля, нафтопереробний завод “Шелл” було засновано 1932 року, а 1933 року було виведено потокове виробництво з потужністю близько 5 000 барелів сирої нафти на добу (близько 800 м3/сутки).

Число працюючих на той час становило 75 осіб. У 1985 р. на заводі працювало близько 700 чоловік, а виробнича потужність зросла до 120 000 барелів на добу (19 080 м3/добу).
Протягом минулих десятиліть завод безперервно розширювався. Продукція цього сучасного підприємства включає бензин, мастила та широкий асортимент інших продуктів нафтопереробки. Цей завод - найбільший із 5 нафтопереробних заводів компанії "Шелл" у Канаді, а також один з найбільших нафтопереробних заводів у Східній Канаді.

Воду для виробництва пари забирають із річки Святого Лаврентія. На виробництво пари припадає від 30 до 35% усіх витрат за енергію. У зимові місяці споживання пари становить 740 000 фунтів на годину (335,7 т/год), а літні місяці падає до 560 000 фунтів на годину (253,7 т/год). Основна кількість пари виробляється чотирма котлами високого тиску (600 psi = 42 кг/см2) та одним котлом-утилізатором (200 psi = 14 кг/см2). Також є кілька малих казанів-утилізаторів. Щодобово виробляється в середньому 15,2 млн. фунтів пари (близько 6 900 т/добу), що значно менше, ніж вироблялося в 1977 році - 24 млн. фунтів (близько 10 890 т/добу).

Целюлозно-паперовий комбінат фірми "Вейєрхеузер" щорічно повертає собі майже 1 мільйон доларів за допомогою програми менеджменту енергії пари. Конкуренція на світовому ринку змушує ретельно підходити до планування та управління виробництвом, але не варто переконувати в цьому співробітників целюлозно-паперового комбінату фірми Вейєрхеузер, розташованого в Плімуті, Північна Кароліна. Дослідивши всі аспекти діяльності свого підприємства, вони змогли скоротити витрати майже на 1 мільйон доларів на рік, запровадивши широку програму управління енергії пари.

Гігантський комбінат, що працює з давніх 30-х років, був у 1960 р. куплений фірмою "Вейєрхеузер". Хоча кінцева продукція – папір, – не зазнала за ці роки кардинальних змін, технологія її виробництва суттєво оновилася.
Комбінат у Плімуті виробляє високосортний папір, а також папір середньої щільності, ворсистий папір та облицювальний картон. В даний час 5 папероробних машин і 5 цехів з виробництва деревної маси забезпечують випуск, в середньому, 2 300 тонн продукції кожну робочу добу.

У середньому комбінат виробляє 1,95 мільйонів фунтів пари на годину (884,5 т/год), 90% якого використовується в технології. Так як обсяг виробництва пари дуже великий, то навіть відносно невеликі несправності на кшталт конденсатовідвідника, що пропускає прогонову пару, встановленого на паропроводі високого тиску, можуть швидко збільшити збитки.

Самодостатня система енергопостачання
Пар та електроенергію, необхідні для технології та опалення, комбінат виробляє самостійно. Невикористана комбінатом енергія подається місцевій енергетичній компанії.

На комбінаті експлуатується 4 парові котли. Пара виробляється двома котлами, що працюють на деревних відходах (тиск 1275 psi = 90 кг/см2); одним котлом, що працює на змішаному паливі(тиск 650 psi = 45 кг/см2) та одним котлом-утилізатором (тиск 875 psi = 62 кг/см2). У цих котлах спалюється вугілля, деревні відходи та чорний луг – побічний продукт виробництва деревної маси. Максимальне споживання пари відзначається взимку, коли виробляють 2,3 мільйона фунтів пари на годину (1043 т/год).
На комбінаті в Плімуті експлуатується близько 1250 конденсатовідвідників. Для дренажу основних паропроводів (тиск 650 psi = 45 кг/см2) застосовуються конденсатовідвідники "Армстронг" моделі 411G, а для дренажу паропроводів менш високого тиску (150 psi = 10,5 кг/см2), що подають пар до сушарок паперу та до іншого обладнання, - різні моделі конденсатовідвідників "Армстронг" серії 800.

Протягом ряду років пароконденсатна система підприємства не була для обслуговуючого персоналу пріоритетним об'єктом. Відсутність уявлення про потенціал економії, який має правильно керована система, у поєднанні з потужною національною економікою відволікали увагу на інші потреби.

"Однак, - як пояснює Біллі Каспер - інспектор служби експлуатації обладнання "Вейєрхеузер" - все це змінилося на початку 80-х років, коли наша компанія почала за допомогою фірми Армстронг шукати шляхи підвищення ефективності управління роботою паро-конденсатної системи.

Визначаючи джерела втрат, можна знайти нові можливості
"Хоча енергоменеджмент має бути важливою частиною роботи, ідея переключитися на економію енергії, що виникла в результаті виконання програми технічного обслуговування та ремонту конденсатовідвідників, побачила світ приблизно шість років тому", - вважає Б.Каспер.

Водночас було проведено внутрішній енергоаудит. "Коли звіт про це було представлено нашому керівнику служби експлуатації обладнання, він встановив, що наші показники енерговитрат на тонну продукції можуть бути значно покращені", - продовжує Каспер.

Одна з можливостей скоротити витрати коштів, виявлена ​​звітом, була пов'язана з втратами прогонової пари. Енергоаудит показав, що близько 60% з 1000 термодинамічних конденсатовідвідників, встановлених на комбінаті, були негерметичні, або вільно пропускали прогонову пару. Так як велика кількістьвідмов конденсатовідвідників спостерігалося на паропроводах високого тиску, втрати енергії були дуже відчутними.

Щоб покінчити з проблемами, що виникають через негерметичність та пропуски прогонової пари, “Вейєрхеузер” вибрав шлях заміни схильних до відмов термодинамічних конденсатовідвідників конденсатовідвідниками з перекинутим поплавком фірми “Армстронг”. Ці конденсатовідвідники Армстронг ідеально підходили для важких умов експлуатації, що склалися на комбінаті, коли в паропроводах відбувається швидке накопичення домішок та інших забруднень. "Ми переконалися, що конструкція конденсатовідвідників з перекинутим поплавком фірми "Армстронг" забезпечує хорошу ремонтопридатність і має високу надійність", - зазначає Б.Каспер.

Ключовий фактор – знання
Заздалегідь було встановлено, що персонал, який відповідає за технічне обслуговування обладнання, потребує навчання. Крім того, Б.Каспер вважав логічним призначити одну особу відповідальною за здійснення програми технічного обслуговування та ремонту конденсатовідвідників. Він пояснив, що вибір було зробити неважко.

“Ренді Хардісон, фахівець із 23-річним стажем роботи на комбінаті “Вейєрхеузер”, вирізнявся енергією та ентузіазмом, що було необхідно для такої роботи. Крім того, він фактично дозрів для цього завдання. Дійсно, значну частину успіхів, досягнутих у ході виконання нашої програми з конденсатовідвідників, потрібно віднести на рахунок ініціативи Ренді.
У той час, як нещодавно підвищений на посаді механік з конденсатовідвідників Р. Хардісон відвідував семінар фірми "Армстронг", присвячений економії енергії пари, місцевий представник "Армстронг" розкрутив організацію програми 2-тижневого навчання приблизно для чверті з 460 службовців відділу техобслуговування та ремонту комбінату в Плімут.

Відділ технічного обслуговування та ремонту, як пояснює Б.Каспер, вважається надзвичайно важливим відділом комбінату. “Оскільки на нашому підприємстві характер виробництва безперервний, техобслуговування та ремонт набувають ключового значення для забезпечення прибуткової роботи. Ми передчували, наскільки може бути важливо, щоб максимальна кількість наших працівників отримали потрібні знання на семінарі з конденсатовідвідників.”
Тим часом, учасники семінарів представників з енергоменеджменту пари активно вбирали ці знання. “Учасники семінарів знають, що перед кожним із них стоїть завдання допомагати економити кошти, і ми тут усвідомили потенціал економії у нашій власній пароконденсатній системі”, - зазначає Б.Каспер.

Озброївшись новими знаннями про те, як працюють конденсатовідвідники на їхньому підприємстві, перше, що вони виявили, полягало в тому, що багато встановлених конденсатовідвідників були неправильно підібрані. Трубопроводи повернення конденсату мали занадто малий діаметр, що призвело до великого обсягу робіт із їхньої заміни. Багато конденсатовідвідників було встановлено у важкодоступних місцях. "Я думаю, - зауважує Р. Хардісон, - вони повинні бути доступними, щоб будь-хто міг перевірити і випробувати як конденсатовідвідники, так і всю систему".

Удосконалення обліку допомагає зберегти інформацію.
Коли в березні 1987 року було дано старт головній програмі інспекції та ремонту конденсатовідвідників, стара система виправлення формулярів про техобслуговування була перетворена на комп'ютерну систему. Провідну роль перетворенні системи взяв він Р.Хардисон, якого було покладено відповідальність за її модернізацію.

“Велика кількість конденсатовідвідників на нашому підприємстві призвела до думки, що для спрощення обліку необхідно ввести цю інформацію в комп'ютер. Крім того, нас вразила ефективність та простота "Програми попереджувального техобслуговування", розроблена фірмою "Армстронг", - зазначає Р.Хардісон.

У міру появи звітів про роботи за програмою конденсатовідвідників на комбінаті "Вейєрхеузер" почала ясно вимальовуватися економія витрат. "Ми виявили, що наша програма з конденсатовідвідників сама окупає себе", - пояснює Р. Хардісон. “Повернення конденсату зросло з 50 до 63%. Зараз ми працюємо на 4 парових котлахзамість 11, як це було лише три роки тому. Плюс до цього ми отримуємо з усієї заводської системи зараз на 3% більше конденсату, ніж раніше”.
Щоб заощаджувати час і підвищити продуктивність, Ренді Хардісон переробив звичайний заводський автокар у спеціальну техніку для проведення технічного обслуговування та ремонту конденсатовідвідників.

"Приборкачі енергії" - важливі союзники.
Співробітники відділу техобслуговування та ремонту – не єдині, хто залучений до роботи з енергоменеджменту пари. Інші працівники також вже стали усвідомлювати важливість енергозбереження завдяки появі приборкувачів енергії. “Кожного разу, коли хтось помічає витік пари, він зв'язується зі мною і ми збираємо комітет “приборкачів енергії”, - пояснює Р. Хардісон. "Рух "приборкувачів енергії" виник кілька років тому на іншому підприємстві "Вейєрхеузер", але вже підхоплено тут. Під час цих зборів я зазвичай розповідатиму про те, як працює пароконденсатна система і про те, як перевіряти конденсатовідвідники, а також допомагатиму комітету вирішувати проблеми, пов'язані з витоками пари”.

На додачу до керівництва засіданнями комітету “приборкачів енергії”, Хардісон організував серію своїх власних семінарів, які називають “Давайте поговоримо про конденсатовідвідники”. Кожні кілька місяців приблизно 25 - 35 робітників збиратимуться на його одногодинні навчальні семінари під час перерви на ленч. На цих, поєднаних із ленчем, семінарах, відвідування яких обов'язково для всіх працівників комбінату, Хардісон повідомляє присутнім огляд принципів роботи конденсатовідвідників. Усі учасники семінарів отримують спеціальну кепку учасника, а також екземпляр своєрідної комедії Р. Хардісона, що викликає приємне подив.

Пріоритетна увага позначається на фінансових результатах.
Інспектор відділу техобслуговування та ремонту Б.Каспер вважає:
“Усім, хто за діяльністю займається управлінням паро-конденсатними системами, можу порадити наступне:

Насамперед призначте одну особу повністю відповідальною за техобслуговування та ремонт конденсатовідвідників та створіть умови, щоб ця відповідальність була його найпершим пріоритетом.
- По-друге, забезпечте цій особі відповідне навчання, інструменти та обладнання.
У нашому випадку ці правила дотримуються і ми отримуємо збільшення річного прибутку підприємства завдяки оновленому ставленню до управління енергією пари. “Звичайно, – одразу додає Б.Каспер, – ключовим фактором підвищення прибутку є знання. Знаючи, де ваша пароконденсатна система може втрачати гроші, потрібно уявляти різні шляхи впровадження програм економії пари. І фірма “Армстронг” довела, що вона є надійним партнером, який постачає ту продукцію та ті знання, яких ми потребуємо”.

http://www.energycontrol.spb.ru/Appek.nsf/(sitetree)/DEEA11C767B81A7EC325708B004A90E9?OpenDocument

Формула розрахунку виглядає так:

де:
D – діаметр трубопроводу, мм

Q - витрата, м3/год

v - допустима швидкістьпотоку в м/с

Питома об'єм насиченої пари при тиску 10 бар дорівнює 0,194 м3/кг, це означає, що об'ємна витрата 1000 кг/год насиченої пари при 10 бар становитиме 1000х0,194=194 м3/год. Питома об'єм перегрітої пари при 10 бар і температурі 300°С дорівнює 0,2579 м3/кг, а об'ємна витрата при тій же кількості пари вже становитиме 258 м3/год. Таким чином можна стверджувати, що один і той же трубопровід не підійде для транспортування і насиченої, і перегрітої пари.

Наведемо кілька прикладів розрахунків трубопроводів для різних середовищ:

1. Середовище – вода. Зробимо розрахунок при об'ємній витраті – 120 м3/год та швидкості потоку v=2 м/с.
D = = 146 мм.
Тобто необхідний трубопровід із номінальним діаметром DN 150.

2. Середовище – насичена пара. Зробимо розрахунок для наступних параметрів: об'ємна витрата – 2000 кг/год, тиск – 10 бар при швидкості потоку – 15 м/с. Відповідно до питомого обсягу насиченої пари при тиску 10 бар дорівнює 0,194 м3/год.
D= = 96 мм.
Тобто необхідний трубопровід із номінальним діаметром DN 100.

3. Середа - перегріта пара. Зробимо розрахунок для наступних параметрів: об'ємна витрата – 2000 кг/год, тиск – 10 бар при швидкості потоку 15 м/с. Питома кількість перегрітої пари при заданому тиску і температурі, наприклад, 250°С, дорівнює 0,2326 м3/ч.
D= =105 мм.
Тобто необхідний трубопровід із номінальним діаметром DN 125.

4. Середовище – конденсат. В даному випадку розрахунок діаметра трубопроводу (конденсатопроводу) має особливість, яку необхідно враховувати під час розрахунків, а саме: необхідно брати до уваги частку пари від розвантаження. Конденсат, проходячи через конденсатовідвідник, і потрапляючи в конденсатопровід, розвантажується (тобто конденсується) у ньому.
Частка пари від розвантаження визначається за такою формулою:
Частка пари від розвантаження = , де

h1 - ентальпія конденсату перед конденсатовідвідником;
h2 - ентальпія конденсату в конденсатній мережі при відповідному тиску;
r - теплота пароутворення при відповідному тиску конденсатної мережі.
За спрощеною формулою частка пари від розвантаження визначається як різниця температур до і після конденсатовідвідника х 0,2.

Формула розрахунку діаметра коденсатопроводу виглядатиме так:

D= , де
ДР - частка від розвантаження конденсату
Q - кількість конденсату, кг/год
v” - питомий об'єм, м3/кг
Проведемо розрахунок конденсатопроводу для наступних вихідних значень: витрата пари - 2000 кг/год із тиском - 12 бар (ентальпія h'=798 кДж/кг), розвантаженого до тиску 6 бар (ентальпія h'=670 кДж/кг, питомий об'єм v” =0.316 м3/кг та теплота конденсування r=2085 кДж/кг), швидкість потоку 10 м/с.

Частка пари від розвантаження = = 6,14 %
Кількість розвантаженої пари дорівнюватиме: 2000 х 0,0614=123 кг/год або
123х0,316 = 39 м3 / год

D= = 37 мм.
Тобто необхідний трубопровід із номінальним діаметром DN 40.

Допустима ШВИДКІСТЬ ПОТОКУ

Показник швидкості потоку – не менш важливий показник при розрахунку трубопроводів. При визначенні швидкості потоку необхідно враховувати такі фактори:

Втрата тиску. За високої швидкості потоку можна вибрати менший діаметр трубопроводів, проте при цьому відбувається значна втрата тиску.

Вартість трубопроводів. Низька швидкість потоку призведе до вибору більшого діаметра трубопроводів.

Шум. Висока швидкість потоку супроводжується збільшеним шумовим ефектом.

Зношування. Висока швидкість потоку (особливо у разі конденсату) призводить до ерозії трубопроводів.

Як правило, основною причиною виникнення проблем із відведенням конденсату є саме занижений діаметр трубопроводів та невірний підбір конденсатовідвідників.

Після конденсатовідвідника частинки конденсату, рухаючись трубопроводом зі швидкістю пари від розвантаження, досягають повороту, ударяються об стінку поворотного відведення, і накопичуються в місці повороту. Після цього з високою швидкістю виштовхуються вздовж трубопроводів, приводячи до їхньої ерозії. Досвід показує, що 75% протікання в конденсатопроводах відбувається в трубних колінах.

Щоб знизити ймовірне виникнення ерозії та її негативний вплив, необхідно для систем з поплавцевими відводниками конденсату для розрахунку приймати швидкість потоку близько 10 м/с, а для систем з іншими типами конденсатовідвідників - 6 -8 м/с. При розрахунках конденсатопроводів, у яких відсутня пара від розвантаження, дуже важливо робити розрахунки, як водопроводів зі швидкістю потоку 1,5 - 2 м/с, а інших враховувати частку пари від розвантаження.

У таблиці нижче наведено норми швидкості потоку для деяких середовищ:

Середа	Параметри	Швидкість потоку м/с
Пар	до 3 бар	10-15
	3 -10 бар	15-20
	10 - 40 бар	20-40
Конденсат	Трубопровід, заповнений конденсатом
	Конденсато-парова суміш	6-10
Поживна вода	Лінія всмоктування	0,5-1
	Трубопровід подачі

При проектуванні пароконденсатних систем одним із головних завдань є правильна організаціявідведення конденсату. Наявність конденсату в парових системах призводить до гідроударів, зниження теплової потужності та погіршення якості пари, що надходить до споживачів. Крім того, волога пара викликає передчасну корозію трубопроводів і вихід з ладу регулюючої та запірної арматури. Для видалення конденсату з паропроводів використовують спеціальні пристрої, які називаються конденсатовідвідниками. Існує кілька різних типів конденсатовідвідників, вибір яких залежить від індивідуальних особливостей ділянки паропроводу або типу теплообмінного обладнання, на якому він встановлений. Конденсатовідвідник повинен пропускати конденсат, при цьому виключаючи попадання прогонової пари до лінії повернення конденсату.

Конденсатовідвідники можна розділити на три групи: механічні, термостатичні та термодинамічні.

Механічні конденсатовідвідникиПринцип дії таких конденсатовідвідників ґрунтується на різниці щільності рідини (конденсат) та газу (у даному випадку – пара). Тут виділяються такі два типи механічних конденсатовідвідників:

Поплавковий конденсатовідвідник зі сферичним поплавцем.Найпоширенішим типом механічного конденсатовідвідника є поплавцевий зі сферичним поплавцем. Даний конденсатовідвідник має велику пропускну здатність. Відводить конденсат відразу після утворення. Містить вбудований біметалічний клапан для випуску повітря. Внутрішні компоненти виготовлені з нержавіючої сталі. За відсутності конденсату поплавок опущений та клапан закритий. У міру надходження конденсату в камеру поплавця поплавець починає спливати і відкриває клапан, що випускає конденсат. При надходженні пари рівень конденсату знижується, і поплавець опускається, закриваючи випускний клапан. Даний тип конденсатовідвідника рекомендується для видалення конденсату з нагрівачів, теплообмінників, сушарок, варильних котлів та іншого обладнання в опалюваних приміщеннях. Схильний до замерзання.

Поплавковий конденсатовідвідникз перекинутою склянкою. Цей конденсатовідвідник працює циклічно. Для нормальної роботи необхідно заповнення гідрозатвора. За відсутності конденсату поплавок опущений і відкритий клапан. Конденсат, надходячи у корпус, виходить через випускний клапан у конденсатну лінію. При попаданні пари у простір під поплавком поплавок спливає і закриває випускний клапан. Після конденсації пара поплавок опускається та відкриває випускний клапан. Схильний до замерзання.

Термостатичні конденсатовідвідникиПринцип дії даних конденсатовідвідників заснований на різниці температур пари та конденсату. Тут виділяються такі два типи термостатичних конденсатовідвідників:

Капсульні конденсатовідвідники.Як запірний клапан використовується термостатична капсула. Даний конденсатовідвідник пропускає конденсат та повітря, перешкоджаючи проходженню пари. Може використовуватися як автоматичний повітряник у парових системах. Використання різних типів термостатів дозволяє підбирати конденсатовідвідник таким чином, щоб конденсат випускався охолодженим. Рекомендується для дренажу парових ліній в опалювальних приміщеннях, а також для варильних котлів, стерилізаторів та іншого теплообмінного обладнання.

Біметалеві конденсатовідвідники.Як запірний пристрій використовується біметалічний клапан. Цей конденсатовідвідник, як і капсульний, пропускає конденсат і повітря, перешкоджаючи проходженню пари. Може використовуватися як автоматичний повітряник у парових системах. Стійкий до негативних температур та гідроударів. Рекомендується для дренажу парових ліній поза приміщеннями, а також для варильних котлів, стерилізаторів та іншого теплообмінного обладнання. Термодинамічні конденсатовідвідникиПринцип дії даних конденсатовідвідників заснований на різниці швидкостей проходження пари та конденсату у зазорі між диском та сідлом. При проходженні конденсату швидкість низька і диск знаходиться у верхньому положенні. Коли в конденсатовідвідник надходить пара, швидкість збільшується, статичний тиск під диском падає і диск опускається на сідло. Пара, що знаходиться над диском, завдяки більшій площі контакту утримує диск у закритому положенні. У міру конденсації пари тиск над диском знижується, і диск знову піднімається, пропускаючи конденсат. Термодинамічний конденсатовідвідник є найнижчим з усіх перерахованих типів. Може застосовуватися для дренажу парових магістралей поза приміщеннями, тоді як повернення конденсату не здійснюється.

Вибір конденсатовідвідникаПри виборі конденсатовідвідника необхідно враховувати такі фактори: — Необхідно визначитися з типом конденсатовідвідника. Вибір типу залежить від місця встановлення та типу споживача, за яким встановлюється конденсатовідвідник. На вибір типу конденсатовідвідника впливають параметри пари та особливості системи: зміна навантажень, циклічність режимів роботи, гідроудари та інше. — Наступним кроком є визначення типорозміру. Діаметр конденсатовідвідника вибирається за пропускною здатністю конденсатовідвідника та перепаду тиску на ньому. Як правило, виникають труднощі з визначенням перепаду тиску, тому що на лінії повернення конденсату зазвичай не встановлюються манометри. Тому при розрахунку пропускної спроможності прийнято використати коефіцієнти запасу. Таблиця 1. Рекомендації щодо вибору конденсатовідвідників.

1. Місце встановлення.
2. Перепад тиску.
3. Витрата конденсату (кг/годину).
4. Діаграма пропускної спроможності.

1. Місце встановлення.

Найкращий варіант або альтернативу можна підібрати з таблиці підбору конденсатовідвідників.

2. Перепад тиску.

Перепад тиску - це різниця між тисками на вході в конденсатовідвідник і на виході з нього. Наприклад, якщо вхідний тиск 8 бар та конденсат відводиться в атмосферу, перепад тиску становитиме 8 бар – 0 бар = 8 бар. Після конденсатовідвідника, кожен метр підйому конденсатної лінії 0,11 бар протитиску. Якби у попередньому прикладі конденсатна лінія піднімалася на 5 метрів після конденсатовідвідника.

Bпротиставлення складе: 0.11 х 5 = 0.55 бар.
А перепад тиску становитиме: 8-0.55 = 7.45 бар.

Якщо конденсат під'єднаний у різні конденсатні лінії, вважається загальний протитиск і відповідно до нього підбирається конденсатовідвідник.

3. Витрата конденсату.

Зазвичай береться до уваги інформація, яку надає виробник паровикористовуючого обладнання. Дані щодо витрати конденсату вказуються в технічній документації до обладнання. Якщо таких даних немає, кількість конденсату легко можна розрахувати з огляду на діаметр парової труби, щільність потоку і т.д. Так само у випадку, якщо це не якийсь специфічний процес, дані щодо витрати пари на паровій установці дано у всіляких технічних таблицях.

Слід розрізняти дві області використання пари та відведення конденсату:

а) магістральні паропроводи та ;

Принципова відмінність у тому, що у області а) перехідні процеси відрізняються істотними коливаннями споживання пари. У прогрітому стані витрата пари, особливо на супутниках, надзвичайно мала. В області б) теплота, необхідна для прогрівання обладнання, може бути порівнянна з теплотою, що відбирається на нагрівання продукту.

Тому в областях:

а) конденсатовідвідники повинні справлятися з навантаженнями у широкій області їх зміни,

Пароспутники висувають специфічні вимоги до конденсатовідвідників:

При відмові конденсатовідвідник повинен залишатися відкритим;

Конденсатовідвідник повинен допускати періодичні продування охолоджених пароспутників.

Головним при виборі будь-якого приладу залишається можливість оцінити очікувані витрати конденсату.

Конденсатовідвідник відноситься до класу клапанів, його пропускна здатність залежить від діаметра сідла та перепаду тиску на сідлі, тобто. різниці між тиском пари на вході та протитиском конденсату з боку виходу.

Для різних областей відведення конденсату можуть бути корисними такі оцінки.

No	Найменування	Витрата конденсату (кг/год)	Коефіцієнт запасу
1	Магістраль	W x L x 0.48 x Δ t х 60 / R х год	2-3
2	Колектор	0.1 x Qкотел макс	1.5
3	Калорифер	V x ρ x Csp х Δ t/R	2-3
4	Теплообмінник	V x ρ x Csp х Δ t/R	2-3
5	Сушильний барабан	p x D x L x K	3-4
6	Пароспутник	< 1 кг/ч*м x М	1
7	Автоклав	k x F х Δ t/R	3


Тут

W - погонна вага трубопроводу (кг/м)

L – довжина паропроводу (м)

R - прихована теплота пароутворення (кДж/кг)

Qкотел - продуктивність парового котла (кг/год)

Csp - питома теплоємність (кДж/кг x °С) (Сталь = 0,48)

V - об'ємна витрата нагрівається середовища (м 3 /год)

ρ - щільність середовища, що нагрівається (кг/м 3)

D – діаметр барабана (м)

К - інтенсивність утворення конденсату (40 кг/год х м 2)

М – довжина супутника (м)

k - коефіцієнт теплопередачі (кДж/м2 х ч х °С)

F - площа поверхні парової сорочки (м2)

Протитиск конденсату визначається тиском в конденсатопроводі і висотою підйому конденсату Н, тобто. Рпротитиску = Рконденсатопроводу + Н.

Якщо відома паспортна потужність теплового об'єкта (теплообмінника, автоклава тощо), то витрата конденсату оцінюється прямим перерахуванням значень паспортних даних у витрату конденсату (кВт кг/год) з урахуванням можливих теплових втрат.

Слід пам'ятати, що конденсатовідвідник з перевернутою склянкою при перепаді тиску, що перевищує допустиму проектну величину, буде закритим. Ця конструктивна особливість приладів використовується при організації автоматичного дренажу теплообмінних апаратів при падінні навантаження за допомогою додаткового конденсатовідвідника, коли тиск пари падає і підняти конденсат в конденсатор не вдається. При цьому один конденсатовідвідник працює за робочих умов, коли дренажний конденсатовідвідник закритий, а при падінні навантаження відкривається дренажний конденсатовідвідник.

Порівняльна оцінка експлуатаційних характеристик різних типів конденсатовідвідників

Найменування експлуатаційної характеристики	Типи конденсатвідвідників та їх умовне позначення
Характер спрацьовування	періодичний	безперервний (1)	періодичний	безперервний	безперервний	безперервний
Строк служби	Відл.	Хор.	невд.	Удовл.	Відл.	Удовл.
Зносостійкість	Відл.	Хор.	невд.	Удовл.	Відл.	Удовл.
Корозійна стійкість	Відл.	Хор.	Відл.	Хор.	Відл.	Удовл.
Стійкість до гідроудару	Відл.	невд.	Відл.	невд.	Відл.	Відл.
Скидання повітря та СО2 при температурі пари	Є	Ні	Ні	Ні	Є	Ні
Виведення повітря при дуже низькому тиску (0,2 бар хат.)	невд.	Відл.	(2)	Хор.	Відл.	Хор.
Здатність виводити пускові витрати повітря	Удовл.	Відл.	невд.	Відл.	Відл.	Відл.
Працездатність при протитиску	Відл.	Відл.	невд.	Відл.	Відл.	Хор.
Стійкість проти заморожування	Хор. (3)	невд.	Хор.	Хор.	Хор.	Хор.
Можливість продування системи	Відл.	Удовл.	Відл.	Хор.	Відл.	Хор.
Працездатність при дуже малих витратах	Відл.	Відл.	невд.	Відл.	Відл.	Хор.
Спрацювання при залповому надходженні конденсату	Негайне	Негайне	Із затримкою	Із затримкою	Негайне	Із затримкою
Стійкість до забруднень	Відл.	невд.	невд.	Удовл.	Відл.	невд.
Порівняльні розміри	Великі (4)	Великі	Малі	Малі	Великі	Великі
Працездатність при утворенні пари закипання	Удовл.	невд.	невд.	невд.	Відл.	невд.
Стан при механічній відмові (відкритий – закритий)	Відкритий	Закритий	Відкритий (5)	(6)	Відкритий	Відкритий

Примітки:

1. За малих витрат можливий періодичний характер спрацьовування.
2. Не рекомендується для низьких тисків. Тиск на вході повинен бути принаймні в 2 рази вище протитиску.
3. Конденсатовідвідник із чавуну не застосовувати.
4. Для цільнозварних конструкцій з нержавіючої сталі – середні розміри.
5. При забрудненні може залишитися у закритому положенні.
6. Залежно від конструкції сильфонного вузла може бути відкритим або закритим.

Для роботи за негативних температур слід вибирати відповідні матеріали корпусів. Необхідно враховувати, що термостатичні конденсатовідвідники відрізняються широким діапазоном робочих навантажень, проте в режимі, що встановилися, працюють у «підтопленому» стані. Тому в кліматичних умовах Росії завжди існує загроза їхнього розморожування при встановленні на вулиці.

Конденсатовідвідники з перевернутою склянкою з нержавіючої сталі виробництва Армстронг враховують особливості експлуатації при негативних температурах – оснащуються додатковими клапанами для захисту від розморожування (автоматично відкриваються при падінні тиску в днищі корпусу) та знімними утеплювачами корпусу. При відмові цей тип конденсатовідвідників завжди залишається відкритим, що істотно для супутників, що обігрівають продуктопроводи на відкритому повітрі.

Універсальна приєднувальна головка забезпечує приєднання приладу до трубопроводу під будь-яким кутом, що також є істотним для супутників при підведенні до конденсатного колектора.