Сброс пара в трубопроводе

Какие бывают трубопроводы пара и горячей воды – их особенности и правила монтажа

Обустраивают трубопроводы пара и горячей воды для теплоснабжения жилых строений, зданий производственного назначения и складских построек. Чаще всего для прокладки этого вида коммуникаций используют продукцию, изготовленную из стали, но применяют и другие материалы, из которых создают подобные системы.

Трубопроводы относят к специальным сооружениям, предназначаемым для транспортировки жидких, твердых и газообразных веществ из одного места в другое. Их подразделяют на разные виды и категории, имеющие определенные технические параметры.

Трубопроводы для теплосетей

По водяным и паровым системам перемещают среду, обычно имеющую температуру свыше 115 °C. Избыточное давление в трубопроводе может достигать 1,6 МПа. Выпускают трубную продукцию для таких конструкций в основном из стали. Изделия из нее характеризуются высочайшими показателями прочности и отличаются надежностью в эксплуатации.

Стальные трубы с целью улучшения технических характеристик в отдельных случаях подвергают термической обработке. Благодаря этой технологии, удается успешно справляться с гидроударами в теплоснабжающей системе. В сопроводительной документации производитель труб из стали должен указывать, какой из режимов термообработки был использован при их изготовлении.

Но особая обработка проводится не всегда, она отсутствует:

1. Если при выпуске трубной продукции были достигнуты необходимые характеристики.
2. Когда изделия уже подвергались термической обработке в процессе изготовления способом горячей формовки.

При производстве труб для прокладки теплосетей важно добиваться определенных технических характеристик, которые исключат вероятность появления гидроудара (прочитайте: «Что такое гидроудар в трубопроводе – причины и следствия»). Дело в том, что возникновение аварийной ситуации вызовет разгерметизацию конструкции и как следствие, утечку транспортируемого вещества.

Кроме стали для обустройства теплоснабжающих трубопроводов применяют трубы, произведенные из:

Правила, утвержденные Гостехнадзором, не распространяются на инженерные коммуникации, относящиеся:

• к I категории, если их наружный диаметр не превышает 51 миллиметра;
• к системам II, III, IV категорий с величиной внешнего диаметра менее 76 миллиметров.

ПУБЭ трубопроводов пара и горячей воды не относятся к участкам систем, расположенным до места нахождения задвижки парового агрегата, и к временно обустроенным магистралям, которые прокладывают на срок не более одного года.

Разделение трубопроводов согласно категории

Согласно основным рабочим характеристикам транспортируемой среды коммуникации подразделяются на 4 категории.

Параметрами, согласно которым определяются категории, являются:

1. Для систем, которые транспортируют пар от котлов — величина его давления и температуры в месте выхода.
2. Для паровых трубопроводов, функционирующих от турбин – наибольший показатель температуры и противодавления при работе на холостом ходу.
3. Для конструкций нерегулируемого или регулируемого типа отбирающих пар – самое большое значение давления и температуры в отборе.
4. Для коммуникаций, перемещающих среду от редукционно-охладительных и редукционных установок – наивысшая отметка давления и температуры.
5. Для конструкций, перемещающих воду после диаэраторов — номинальное давление с учетом показателей системы.
6. Для подающих и обратных коммуникаций горячего снабжения – наиболее высокий показатель температурного режима и давления с учетом насосных сооружений и рельефа местности. «Трубы НКТ – виды насосно-компрессорных труб и их применение».

  Как делается операция проходимости маточных труб

Обычно категорию теплосети, определяемой в зависимости от рабочих параметров среды в месте входа в нее, указывают в техдокументации. Это касается всей протяженности инженерной коммуникации.

В ряде случаев допустимо несоблюдение вышеописанной классификации, но при этом должно быть четкое основание, почему требуется отступление от правил эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Всю необходимую документацию передают в госорганы на рассмотрение и утверждение.

Виды теплосетей для пара и горячей воды

Конструкции подачи пара и горячей жидкости подразделяются с учетом следующих факторов:

• источника тепловой энергии;
• вида транспортируемой среды;
• способа прокладки;
• проектируемой схемы.

В зависимости от источника тепла различают теплосети:

• централизованные – энергия вырабатывается на тепловых или атомных станциях;
• децентрализованные – тепло поступает от автономно работающих котельных.

Согласно виду перемещаемой среды, трубопроводы бывают:

Системы, по которым передвигается нагретая жидкость, имеют четное число трубопроводов. Они должны не только доставлять нагретый теплоноситель, но и иметь отвод.

Паровые трубопроводы отличает более сложное конструкционное устройство. Объясняется это тем, что температура пара в них превышает данный показатель у воды. Если при обустройстве такой конструкции были допущены ошибки, то в результате сильного нагрева трубы могут быть деформированы. Также на стенках трубопровода образуется конденсат.

Теплосети в зависимости от способа прокладки делают:

• надземными (их еще называют открытыми);
• подземными (скрытыми) – канальными и бесканальными.

Конструкции открытого типа прокладывают, когда требуется обеспечить целостность трубопровода на местности с подвижными грунтами или прокладка выполняется в густонаселенном районе с разветвленной сетью коммуникаций, находящихся под землей.

Согласно ПБ трубопроводы пара и горячей воды обустраивают на основании СНиП. Их монтируют на прочные металлические опоры, способные зафиксировать коммуникации над поверхностью земли.

Скрытые системы выполняют канальным или бесканальным способом. Первый из них предусматривает укладку трубопроводов в бетонные каналы, благодаря чему конструкция защищена от коррозии и температурных воздействий, от перемещения подземных грунтов.

В зависимости от конструкционных решений все каналы разделяют на:

Бесканальный монтаж используют чаще всего по причине экономической целесообразности. В данном случае трубы из полиэтилена, поливинилхлорида и т.д. укладывают в заранее подготовленные траншеи.

Различие трубопроводов согласно схемам проектирования

В зависимости от схемы классификация трубопроводов пара и горячей воды выглядит следующим образом:

• магистральные сети;
• распределительные системы;
• ответвления.

  Что улучшает проходимость маточных труб

Еще различают квартальный подвид, который является промежуточным отрезком коммуникаций между распределительной системой и потребителями тепловой энергии.

Магистральные конструкции относятся к транзитным трубопроводам, у них не имеются ответвления. По ним пар и вода перемещаются от источника до распределительной системы. Температура в них может находиться в пределе от 90 до 150 градусов при сечении труб 525 –1020 миллиметров.

В свою очередь распределительные системы предназначаются для перемещения тепла от магистральных конструкций к потребителям, а именно в квартиры и дома. Величина диаметров этих трубопроводов не превышает 525 миллиметров, а допустимая температура для них составляет 85 – 110 градусов.

Ответвления представляют собой участки теплосетей, обеспечивающих стыковку теплового пункта с магистралью, или жилого здания с распределительной системой.

Проектирование прокладки трубопроводов

Проектную документацию для обустройства трубопроводов, по которым перемещают пар, газ или горячую воду, должны выполнять исключительно компетентные органы на основании определенных норм, указанных в СНиП.

При проведении расчетов непременно учитывают ряд параметров:

• температурный режим;
• расширение материалов, из которых сделаны коммуникации, под действием высоких температур;
• величина максимального или рабочего давления;
• масса конструкции.

Специалисты на основании предоставленных данных определяют эксплуатационный срок трубопровода и вписывают его в паспорт коммуникации. Конструкцию нужно проектировать так, чтобы было удобно выполнять профосмотры и осуществлять контроль. Стыковку элементов трубопроводов выполняют с применением сварки.

Резьбовые и фланцевые соединения используют в том случае, когда у деталей трубопровода имеются фланцы. Тогда задействуют трубы из чугуна сечением не больше 100 миллиметров, относящиеся к IV категории. Выполнение соединений с применением тройников допустимо, если система принадлежит к III — IV категориям.

Элементы трубопровода должны быть обеспечены защитой от коррозийных процессов. При этом все участки коммуникаций, которые работают с температурой среды более 55 градусов и открыты специалистам для доступа, необходимо качественно теплоизолировать.

Скрытый вариант монтажа

Исходя из требований СНиП, совместное обустройство трубопроводов в грунте недопустимо, если хотя бы один из них принадлежит к I категории. При прокладке системы в полупроходной траншее следует знать, что ее высота не может быть менее 150 сантиметров, а минимальное расстояние между изолированными трубами должно составлять 60 сантиметров.

Участки, на которых устанавливается запорная арматура, нужно располагать в утолщенных местах тоннеля, чтобы без усилий периодически производить осмотр и ремонт трубопроводов пара и горячей воды.

При осуществлении монтажа в траншеях проходного типа промежуток между изолированными элементами должен составлять минимум 70 сантиметров при наименьшей высоте тоннеля, равной 2 метрам.

Наземный способ прокладки коммуникаций

Если требуется выполнить открытую установку трубопровода, по которому предстоит перемещать пар или горячую жидкость, следует соблюдать положения, прописанные в СНиП. Наземное обустройство в отличие от скрытого варианта допускает совместную прокладку коммуникаций разных категорий.

  Какие фитинги используют для медных труб

Открытый способ обычно ограничивается планом капитальной застройки населенного пункта, его используют реже. Наземную проводку чаще всего можно встретить на территории промпредприятий – ее обычно задействуют, когда скрытый вариант невозможен по ряду причин.

Монтаж открытого трубопровода обязателен, если наблюдается:

• высокий уровень застоя грунтовых вод;
• сейсмическая активность;
• территория вечной мерзлоты.

Немаловажным моментом является обустройство коммуникаций, проложенных наземным способом, качественной теплоизоляцией.

На утеплитель, расположенный на открытом трубопроводе, не оказывает давление слой почвы, он не подвергается воздействию влаги и химически активных компонентов, что оказывает влияние на продолжительность эксплуатации и условия функционирования конструкции. Одним из преимуществ открытого монтажа является стоимость прокладки, при которой экономия денежных средств составляет около 40%.

Арматура и прочие элементы трубопроводов

Согласно нормативной документации все коммуникации, относящиеся к теплосетям, следует оснащать запорной и регулирующей арматурой и необходимыми измерительными устройствами.

При этом их настройка должна соответствовать требуемым параметрам. К примеру, уровень давления в защитном устройстве не может превышать расчетную величину более, чем на 10%. В случае функционирования трубопровода на пониженном давлении нужно настраивать предохранительные приборы в соответствии с условиями эксплуатации объекта.

Важным моментом является оснащение защитных клапанов отводящими элементами, чтобы имелась возможность при срабатывании защиты перенаправлять среду. Отводящие коммуникации необходимо изолировать на случай сильных морозов и оснастить конструкцией для слива конденсата. На корпусах всей арматуры должны присутствовать соответствующие обозначения.

• товарный знак компании-производителя;
• размер диаметра (Ду) условного прохода;
• нормативную величину давления и температуры перемещаемой среды;
• направление передвижения пара или воды;
• марку стали.

Особенности подбора манометра

К покупке манометра для трубопроводной конструкции следует подходить с максимальной ответственностью, поскольку прибор предназначается для осуществления контроля над показателями давления пара и воды в системе. Устройство подает информацию относительно возникновения аварийной ситуации.

В зависимости от точности прибор может относиться к определенному классу:

• 2,5 — если давление среды не более 2,5 МПа;
• 1,5 – когда величина давления превышает 2,5 МПа;
• 1,0 — при давлении среды выше, чем 14 МПа.

На шкале устройства имеется красная черта, указывающая величину допустимого давления в трубопроводе. Монтаж манометра производится на участке конструкции, находящемся в доступной зоне. Его устанавливают либо строго вертикально, либо с небольшим (до 30 градусов) уклоном вперед.

Трубопроводы, по которым движется пар и горячая жидкость, относятся к особому типу конструкций – их необходимо проектировать и эксплуатировать в полном соответствии с нормативами, прописанными в СНиП. Такие коммуникации прокладывают из трубной продукции, имеющей необходимые технические параметры.

Источник

Пар и конденсат

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Достоинства пара как теплоносителя привели к широкому распространению паровых систем в самых разных областях промышленности. Неизбежный спутник пара – конденсат. 

Важной проблемой, которую следует учесть при проектировании систем распределения пара, является конденсация, происходящая из-за тепловых потерь в паропроводе. Скорость конденсации особенно велика при пуске установки, когда температура паропровода мала. Затем скорость образования конденсата снижается, но все же является заметной величиной, даже если трубы хорошо изолированы.

Конденсат образует на внутренних стенках паропровода капли, которые могут сливаться в пленку по мере того, как увлекаются потоком пара. Под действием сил тяжести вода стекает в нижнюю часть трубы.

Если скопившийся конденсат не удалить как можно быстрее, могут образоваться объемы воды (так называемые снаряды), которые уносятся паром и вызывают гидравлические удары.

Избавиться от подобных трудностей позволяет соблюдение нескольких простых правил.

Расположение трубопроводов и дренажей

Трубопровод должен устанавливаться с наклоном по направлению движения. Подходящим считается снижение трубопровода на 40 мм на каждые 10 м его длины (т.е. с уклоном 0,004). Это обеспечивает перенос конденсата до места дренажа.

Между точками дренажа должно выдерживаться определенное расстояние. Оно зависит от размеров трубопровода, его расположения, частоты пусков и составляет обычно от 30 до 50 м.

Подходящими для установки дренажей считаются места, где трубопровод меняет направление. Чтобы обеспечить отвод конденсата на протяженных горизонтальных участках, здесь периодически выполняются повороты трубопровода в вертикальной плоскости (рис. 1).

Повороты, после которых начинается подъем, являются идеальным местом для установки дренажей.

Рис. 1. Удаление конденсата из распределительной паровой магистрали

Штуцер для отвода пара должен быть установлен на верхней образующей паровой магистрали, иначе пользователь будет получать слишком влажный пар.

Если использующее пар оборудование оказывается ниже паропровода, штуцер все равно располагают вверху; от него линия для подачи пара поворачивает вниз. В ее нижней точке обычно устанавливают запорный или регулирующий клапан.

Конденсат будет скапливаться перед закрытым клапаном, и для его удаления обязателен кондесатоотводчик (рис. 2).

Рис. 2. Схема отбора пара от главного паропровода с патрубком для дренирования

Конденсатоотводчики, сепараторы, фильтры

Конденсатоотводчики, используемые для дренирования паропроводов, должны быть рассчитаны на работу с максимальным давлением пара в главном паропроводе, а также иметь достаточную пропускную способность для передачи образовавшегося количества конденсата при перепаде давления, получаемом в данный момент.

Конденсатоотводчики – неотъемлемая часть оборудования, которое должно быть установлено для непрерывного отвода конденсата из аппаратов, обогреваемых паром. После них конденсат попадает в линию возврата. В схемах теплоснабжения наиболее часто встречаются термостатические, механические и термодинамические кондесатоотводчики. 

Термостатический конденсатоотводчик представляет собой биметаллическое устройство или наполненный водой сильфон, способные благодаря своей конструкции «чувствовать» разницу между температурой конденсата и пара. Открытый для протекания воды конденсатоотводчик закрывается, когда в него поступает среда с более высокой температурой (пар).

Работа механических конденсатоотводчиков основана на разности плотностей пара и воды. В некоторых из них используется шарообразный поплавок (рис.

3), который поднимается в присутствии конденсата и открывает клапан, позволяющий конденсату пройти через конденсатоотводчик.

В других конструкциях имеется перевернутый стакан, изменяющий положение клапана, когда в конденсатоотводчик поступает пар.

Рис. 3. Поплавковый конденсатоотводчик с термостатической воздушной вентиляцией

В термодинамических конденсатоотводчиках используется увеличение скорости потока, которое происходит при парообразовании. (Если конденсат и пар имеют примерно одинаковую температуру, при снижении давления конденсата в диафрагме происходит мгновенное парообразование.) Скоростной напор приводит к закрытию диска, расположенного напротив седла клапана (рис. 4).

Рис. 4. Термодинамический конденсатоотводчик

Обычно даже при выполнении всех требований по дренированию конденсата в паре все равно остается влага. Для ее удаления используют сепараторы – ряд отражательных экранов, расположенных так, чтобы заставить пар многократно менять направление. При этом капли влаги выпадают из потока и удаляются через конденсатоотводчик.

Продукты коррозии, частички отложений, а также любой мусор, оставшийся после монтажа, могут легко нарушить работу регулирующего оборудования, повредить при тех скоростях, с которыми движется пар, рабочие поверхности клапанов и т.д. Поэтому паропроводы, как правило, снабжают фильтрами, устанавливая их до клапанов, конденсатоотводчиков и другого оборудования.

Традиционным методом контроля исправности конденсатоотводчиков является установка смотровых стекол после каждого из них. Они позволяют наблюдать за расходом конденсата.

Новинкой в данной области становятся электронные устройства, которые используют электропроводность конденсата, чтобы определить исправность конденсатоотводчика.

Их измерительные приборы могут быть смонтированы в одном месте, на некотором расстоянии от датчиков, что особенно удобно при затрудненном доступе к конденсатоотводчикам.

Когда при включении установки пар начинает поступать в паропровод, он заполнен воздухом. Для его удаления служат автоматические воздушные клапаны. Воздушники с уравновешенным давлением должны быть установлены на конце любого паропровода; отводящие патрубки располагаются выше уровня конденсата. Выхлоп из воздушника направляется в безопасное место.

Возврат конденсата

Большое значение имеет правильное проектирование системы возврата конденсата. Очень важно не допускать чрезмерного обратного давления в конденсатоотводчиках.

Размеры труб должны обеспечить максимальный расход конденсата; их следует располагать с уклоном, чтобы вода стекала под действием силы тяжести.

Впрочем, на практике редко существует возможность таким образом вернуть в котел весь конденсат, образовавшийся в парораспределительной системе.

Поэтому обычно жидкость сначала направляется в сборные резервуары, а уже из них перекачивается в котельную.

Как уже говорилось, при пуске оборудования паропроводы имеют температуру окружающего воздуха.

Поступающий в них пар быстро конденсируется, и его расход оказывается в 2–3 раза больше, чем при нормальной работе установки.

Во столько же раз больше, чем в установившемся режиме, конденсата должна пропустить линия возврата. По мере прогрева всего оборудования расход конденсата будет снижаться до номинальной нагрузки.

Размеры труб должны иметь пропускную способность, достаточную для перекачки конденсата в любых режимах. Необходимо выбрать такую пусковую нагрузку, чтобы расход превышал номинальный не более чем в два раза. Это будет верным для давления пара до 10 бар. При более высоком давлении от линии возврата конденсата может потребоваться дополнительная пропускная способность.

Итак, конденсат должен быть удален из конденсатоотводчика за счет силы тяжести, но бывает, что требуется подать этот конденсат на более высокий уровень.

В таких случаях необходимо, чтобы на выходе из конденсатоотводчика было избыточное давление, создаваемое дополнительным оборудованием.

При проектировании следует учитывать, что каждые 0,11 мбар давления в конденсатоотводчике позволяют поднять конденсат на высоту 1 м.

В схемах с подъемом конденсата неизбежны гидравлические удары, увеличивающие риск механических повреждений. Как правило, трубопроводы возврата при нормальной работе заполнены перекачиваемым конденсатом. Расход этой жидкости зависит от изменения нагрузки паровых магистралей.

Ввод в заполненный трубопровод свежих порций конденсата при более высоких значениях давления и температуры приводит к тому, что часть влаги мгновенно снова превращается в пар.

При этом пузырьки пара могут быстро разрушаться в сравнительно холодном конденсате, вызывая сильные гидравлические удары.

Перемещение конденсата

Резервуары, в которые собирается конденсат, находятся, как правило, ниже задней стенки котла. Поэтому конденсат приходится перекачивать на уровни, расположенные выше места установки сборных резервуаров. Для решения этой задачи используются конденсатные насосы объемного типа (поршневой) или насосы с электронным управлением.

В насосах объемного типа в качестве рабочего тела обычно используется пар. Альтернативой приводу насоса может стать сжатый воздух от компрессора, но этот вариант чреват ускоренной коррозией из-за аэрации.

В данных установках вентилируемый ресивер для конденсата размещают выше насоса, что гарантирует постоянный напор, когда корпус насоса заполняется за счет силы тяжести.

С другой стороны, он играет роль резервуара в периоды, когда поршень выдавливает конденсат.

Важными преимуществами насосов объемного типа становятся отсутствие кавитации и способность, если это потребуется, перекачивать конденсат в зону кипения. Кроме того, благодаря отсутствию  электродвигателя такие насосы могут работать в условиях высокой влажности и даже при погружении в воду.

Насосы с электронным управлением имеют более объемный ресивер (рис. 5), но могут создать проблемы в тех случаях, когда приходится иметь дело с горячим конденсатом: при высокой температуре он может превращаться в пар.

Это явление значительно снижает эффективность агрегата и может привести к повреждению его рабочих колес.

Насосы, которые работают с отрицательным напором на всасывающей линии, способны в этих условиях функционировать без поломок.

Рис. 5. Конденсатный насос с электронным управлением

Поршневые насосы перекачивают конденсат не непрерывно, что должно быть учтено при выборе напорной трубы. Есть хорошее эмпирическое правило: при использовании насоса объемного типа размер напорного трубопровода должен учитывать расход, превышающий номинальный в 3 раза, а для насоса с электронным управлением – в 1,5 раза.

Следует также уделить достаточное  внимание снижению противодавления, связанного с трением в трубах. Большое значение имеет и конструкция трубопровода: нужно избегать длинных горизонтальных участков.

Наиболее пригодной компоновкой является наличие вертикального подъема сразу же за установкой, с последующим падением за счет силы тяжести обратно к котлу.

Длинный горизонтальный участок, следующий за конечным вертикальным подъемом, будет иметь результатом полностью затопленные линии возврата.

• Журнал «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ» №4(5)

Рекомендации по проектированию и монтажу паро-конденсатных систем | ТЕПЛОТА — все для теплоэнергетика и теплотехника

Высокая эффективность использования энергии пара прежде всего зависит от правильной конструкции паро-конденсатных систем.

Для достижения максимальной эффективности паро-конденсатных систем существует ряд правил, которые необходимо знать и учитывать при проектирование, монтаже и пуско-наладочных работах:
— При производстве пара необходимо стремиться к выработке пара высокого давления, т.к. паровой котел является более быстродействующим при высоком давлении, чем при низком.

Это связано с тем, что скрытая теплота парообразования при низком давлении более большая, чем при высоком давлении. Иначе говоря, необходимо затратить больше энергии для выработки пара при низком давлении, чем при высоком, относительно разного уровня тепловой энергии в воде.

— Для использования в технологическом оборудовании всегда подавайте пар минимально допустимого давления, т.к. теплопередача при низком давлении, когда скрытая теплота парообразования выше, более эффективна. В противном случае тепловая энергии пара уйдет вместе с конденсатом высокого давления. И ее приходится ловить на уровне утилизации вторичного пара, если заниматься энергосбережением.

— Всегда вырабатывайте максимальное количество пара из вторичного тепла, остающегося после технологического процесса, т.е. обеспечивая работоспособность отвода и использования конденсата. Не правильно смонтированное и не правильно работающее оборудование в паро-конденсатных системах служат источником потерь энергии пара.

А также являются причиной не стабильной работы всей паро-конденсатной системы.

Установка конденсатоотводчика Конденсатоотводчики устанавливаются как для дренажа магистральных паропроводов, так и для отвода конденсата от теплообменного оборудования. Конденсатоотводчики служат для удаления конденсата, образующегося в паропроводе вследствие тепловых потерь в окружающую среду.

Теплоизоляция снижает уровень тепловых потерь, но не исключает их полностью. Поэтому на всем протяжении паропровода необходимо предусматривать узлы отвода конденсата. Отвод конденсата необходимо организовывать не реже 30-50 м на горизонтальных участках трубопроводов.

Первый конденсатоотводчик за котлом должен иметь пропускную способность не менее 20 % от производительности котла. При длине трубопровода более 1000 м пропускная способность первого конденсатоотводчика должна быть 100 % от производительности котла. Это требуется для удаления конденсата в случае уноса котловой воды.

Обязательная установка конденсатоотводчика требуется перед всеми подъемами, регулирующими клапанами и на коллекторах.

Отвод конденсата необходимо осуществлять с помощью карманов отстойников. Для труб диаметром до 50 мм диаметр отстойника может быть равен диаметру основного паропровода.

Для паропроводов диаметром свыше 50 мм рекомендуется использовать отстойники на один/два типоразмера меньше. В нижней части отстойника рекомендуется установить запорный кран или глухой фланец для очистки (продувки) системы.

Во избежание засорения конденсатоотводчика отвод конденсата нужно делать на некотором расстоянии от нижней части отстойника.

Узел отвода конденсата Перед конденсатоотводчиком необходимо установить фильтр, а за конденсатоотводчиком — обратный клапан (защита от заполнения конденсатом системы при отключении пара в паропроводе). Для уверенности в корректной работе конденсатоотводчика рекомендуется устанавливать смотровые стекла (для визуального контроля).

Удаление воздуха Содержание воздуха в паропроводе значительно снижает теплопередачу в теплообменном оборудовании. Для удаления воздуха из паропровода в качестве автоматических воздушников используются термостатические конденсатоотводчики. «Воздушники» устанавливаются в верхних точках системы, как можно ближе к теплообменному оборудованию.

Вместе с «воздушником» устанавливается прерыватель вакуума. При остановке системы охлаждаются трубопроводы и оборудование, вследствие чего происходит конденсация пара. А так как объем конденсата намного меньше объема пара, давление в системе падает ниже атмосферного, из-за чего образуется вакуум.

Из-за вакуума в системе могут быть повреждены теплобменники и уплотнения арматуры.

Редукционные станции Для получения пара с требуемым давлением необходимо использовать редукционные клапаны. Во избежание гидроударов необходимо организовать отвод конденсата перед редукционным клапаном.

Фильтры Скорость пара в трубопроводах в большинстве случаев составляет 15-60 м/с. Учитывая возраст и качество котлов и трубопроводов, поступаемый к потребителю пар, как правило, бывает сильно загрязнен. Частицы окалины и грязи при столь высоких скоростях существенно сокращают срок службы паропроводов.

Наиболее подвержены разрушению регулирующие клапаны, так как скорость пара в зазоре между седлом и клапаном может достигать сотен метров в секунду. В связи с этим в обязательном порядке необходимо устанавливать фильтры перед регулирующими клапанами.

Размер ячеек сетки фильтров, устанавливаемых на паропроводе, рекомендуется 0,25 мм.

В отличие от водяных систем, на паропроводах рекомендуется устанавливать фильтр таким образом, чтобы сетка находиласьв горизонтальной плоскости, так как при установке крышкой вниз возникает дополнительный конденсатный карман, способствующий увлажнению пара и увеличивающий вероятность возникновения конденсатной пробки.

Сепараторы пара Конденсатоотводчики, установленные на магистральном паропроводе, отводят уже сформировавшийся конденсат. Однако для получения качественного сухого пара этого бывает недостаточно, так как пар к потребителю поступает влажным из-за конденсатной взвеси, увлекаемой потоком пара.

Влажный пар, так же как и грязь, вследствие высоких скоростей способствует эрозионному износу трубопроводов и арматуры. Для того чтобы избежать этих проблем, рекомендуется использовать сепараторы пара. Пароводяная смесь, попадая в корпус сепаратора через входной патрубок, закручивается по спирали.

Взвешенные частицы влаги за счет центробежных сил отклоняются к стенке сепаратора, образуя конденсатную пленку. На выходе из спирали при столкновении с отбойником происходит срыв пленки. Образовавшийся конденсат удаляется через дренажное отверстие в нижней части сепаратора. Сухой пар поступает в паропровод за сепаратором.

Во избежание потерь пара на дренажном патрубке сепаратора необходимо предусмотреть узел отвода конденсата. Верхний штуцер предназначен для установки автоматического воздушника. Сепараторы рекомендуется устанавливать как можно ближе к потребителю, а также, перед расходомерами и регулирующей арматурой.

Срок службы сепаратора обычно превышает срок службы трубопровода.

Предохранительные клапаны При выборе предохранительных клапанов необходимо учитывать конструкцию и уплотнения клапана. Основным требованием, предъявляемым к предохранительным клапанам, кроме корректно выбранного давления срабатывания, является правильная организация отвода сбрасываемой среды.

Для воды дренажный трубопровод обычно направляется вниз (сброс в канализацию). В паровых системах, как правило, дренажный трубопровод направляется вверх, на крышу здания или в другое безопасное для персонала место.

Из-за этого необходимо учитывать, что после сброса пара в случае срабатывания клапана, происходит образование конденсата, который скапливается в дренажном патрубке за клапаном.

При этом создается дополнительное давление, препятствующее срабатыванию клапана и сбросу среды при заданном давлении срабатывания/ Другими словами, в том случае если давление срабатывания 5 бар, и трубопровод, направленный вверх, заполнен на 10 м водой, предохранительный клапан сработает только при давлении 6 бар.

Кроме того, в моделях без герметичного уплотнения по штоку вода будет вытекать через крышку клапана. Поэтому во всех случаях, когда выпускной патрубок предохранительного клапана направлен вверх, необходимо организовывать дренаж через специальное отверстие в корпусе клапана или непосредственно через дренажный трубопровод.

Запрещается устанавливать запорную арматуру между источником давления и предохранительным клапаном, а также на выпускном трубопроводе. При выборе предохранительного клапана, предназначенного для установки на паропроводе, необходимо исходить из расчета, что пропускной способности будет достаточно, если она будет составлять 100 % от всего возможного расхода пара плюс 20 % запаса. Давление срабатывания дожно быть не ниже 1,1 от рабочего давления во избежание преждевременного износа вследствие частого срабатывания.

Запорная арматура При выборе типа запорной арматуры прежде всего необходимо учитывать высокую скорость пара.

Если европейские производители парового оборудования рекомендуют выбирать диаметр паропровода таким образом, чтобы скорость пара была 15-40 м/с, то в России рекомендуемая скорость пара зачастую может достигать 60 м/с.

Перед закрытой арматурой всегда образуется конденсатная пробка. При резком открытии арматуры существует высокая вероятность возникновения гидроудара. В связи с этим крайне нежелательно в качестве запорной арматуры на паропроводе использовать шаровые краны.

Перед использованием как запорной, так и регулирующей арматуры на вновь смонтированном трубопроводе необходимо предварительно продуть трубопровод во избежание повреждения седловой части арматуры окалиной и шлаком.

Таблица 1. Рекомендуемые размеры паропровода для насыщенного пара.

Таблица 2. Теплофизические свойства воды и водяного пара.

Таблица 3. Удельный объем перегретого пара в зависимости от температуры.

Дренаж паропроводов

Отвод конденсата из паропроводов необходим для эффективной и безопасной транспортировки пара. Конденсат в паропроводах с насыщенным паром присутствует неизбежно. В процессе эксплуатации конденсат образуется за счет теплопотерь на стенках трубы.

На пусковых режимах, при первоначальном разогреве, конденсата образуется гораздо больше, чем впоследствии в процессе непрерывной работы паропровода. Конденсат следует отводить как на пуске, так и при непрерывной эксплуатации.

Наличие большого количества конденсата вызывает гидравлические удары, ограничивает пропускную способность и ускоряет процессы коррозии и эрозии.

Если не применять конденсатоотводчики, а дренировать конденсат другими способами (например приоткрытым вентилем), то в большинстве случаев подобные способы снижают эффективность эксплуатации паропроводов, так как часть пара безвозвратно теряется, выходя вместе с конденсатом.

Необходимость применения конденсатоотводчиков

Существует по крайней мере несколько потенциально опасных опасных мест в паропроводах, где возможно скопление конденсата и из которых конденсат необходимо удалять при помощи конденсатоотводчиков:

• окончания прямых участков, длиной 30…50 метров;
• участки перед подъемом и после опуска;
• участки перед автоматическими клапанами;
• тупиковые участки. 

Пар двигается в паропроводе со скоростью, в несколько раз превосходящей скорость движения конденсата. Таким образом, если накапливается значительное количество конденсата, то пар начинает «гнать» конденсат. Конденсата может быть настолько много, что подгоняемый паром, он может периодически полностью перекрывать паропровод.

Конденсатная пробка, двигающаяся с высокой скоростью, может приводить к так называемым гидравлическим ударам (гидроударам), то есть столкновениям конденсатной пробки и оборудования (клапаны, вентили, отводы, тройники и пр.).

Кроме того, конденсатные пробки могут сталкиваться между собой, например, когда одна волна конденсата, отразившись от препятствия, встречается с другой, следующей набегающей волной конденсата.

Гидроудары могут быть настолько мощными, что способны полностью выводить из строя работу паропровода и/или технологического оборудования и систем. Порой последствия гидроударов могут быть достаточно серьезными, приводя к существенным финансовым потерям.

Пример разрушения фильтра грубой очистки в результате гидроудара.

Образование гидравлической пробки.

Неправильно выполненный дренаж — слишком маленький диаметр врезки. 

• Правильно выполненный дренаж.
• Чтобы не ошибиться в выборе правильного диаметра колена-отстойника, можно пользоваться простым правилом: если диаметр равен или меньше Ду 100, диаметр кармана принимается равным диаметру паропровода; если более Ду 100, то диаметр кармана должен быть как минимум равен половине диаметра паропровода.
• Ниже приведены некоторые варианты компоновки дренажей:

Дренаж перед клапаном с пневматическим приводом.

Пример эрозии затвора клапана при отсутствии дренажа.

Дренаж нижней точки.

Дренаж тупикового участка паропровода.

Расчет улавливающего кармана (колена-отстойника) и рекомендуемое расположение — версия для печати.