Энергосберегающие функции конденсатоотводчиков

ВВЕДЕНИЕ

Конденсатоотводчик является существенной составной частью любой
паровой системы. Главное назначение конденсатоотводчика - выпускать из
системы конденсат, воздух и другие неконденсируемые газы, но задерживать
пар до тех пор, пока он полностью не сконденсируется.
Конденсатоотводчики (КО) оказывают существенное влияние на работу
пароконденсатной системы. Так отсутствие КО или их неисправность
выражается в появлении гидроударов, коррозии, потерях с пролетным паром,
снижении производительности технологического оборудования и т.д.

Только опытный инженер может определить неправильную организацию
конденсатоотвода, которая приводит к снижению производительности
теплового оборудования и к повышению эксплуатационных расходов.

Совершенствовать системы конденсатоотвода энергетику на своем
предприятии будет гораздо легче, если он будет знать назначение, конструкцию
и характеристики конденсатоотводчиков.

ЧТО ДЕЛАЕТ КОНДЕНСАТООТВОДЧИК?

Основное назначение конденсатоотводчика - отводить конденсат и не
пропускать пар. Конденсатоотводчик - энергосберегающее устройство,
представляющее собой автоматический клапан.

Если условия во всех типах теплообменного оборудования были бы одинаковы,
то закономерно было бы использовать только один тип конденсатоотводчика
для всех применений. На практике, однако, этого не происходит, и
конденсатоотводчик, который идеально подходит для дренажа паровой
рубашки варочного котла, не будет эффективно работать на паровой батарее.
Поэтому для различного типа оборудования предлагаются различные (по типу)
конденсатоотводчики.

Выбор конденсатоотводчиков

Не существует универсального конденсатоотводчика, который бы подходил на
все случаи жизни. По этой причине необходимо четко представлять принцип
работы всех типов конденсатоотводчиков, чтобы сделать правильный выбор.

Очень часто пренебрегают тем фактом, что эффективность любого теплового
оборудования, в конечном счете, зависит от организации конденсатоотвода.

Выбор конденсатоотводчика зависит от типа оборудования и заданных
условий эксплуатации. Этими условиями могут быть колебания рабочего
давления, нагрузки, а также противодавление на конденсатоотводчике. Кроме
этого, могут быть поставлены условия коррозионной стойкости, стойкость к
гидроударам и замерзанию, а также выпуска воздуха во время пуска системы.

Выпуск воздуха

Во время пуска КО должен иметь возможность выпускать воздух. До тех пор
пока воздух не вытеснен, пар не может войти в паровое пространство , и
процесс прогрева занимает длительное время с увеличением потерь и
снижением эффективности установки.

Удаление конденсата.

Выпустив воздух, КО должен отводить конденсат. Если паровое пространство
мало и производительность критична, то конденсат должен быть удален
немедленно при температуре пара. Одна из основных причин снижения
производительности тепловой установки - это ее затопление конденсатом,
из-за неправильного выбора КО.

ТИПЫ КОНДЕНСАТООТВОДЧИКОВ

Существует четыре основных типа конденсатоотводчиков:

Этот тип конденсатоотводчиков определяет разницу температур пара и
конденсата. Чувствительным элементом является термостат или капсула.
Прежде, чем конденсат будет отведен, он должен быть охлажден до
температуры ниже температуры сухого насыщенного пара.

Механические

Принцип действия этих конденсатоотводчиков основан на разнице плотности
пара и конденсата. Клапан приводится в действие поплавком или стаканом.

Термодинамические

Основным элементом конденсатоотводчиков этого типа является простой
диск. Их работа основана на разнице скоростей конденсата и пара при
протекании в зазоре между седлом и диском. При прохождении пара скорость в
зазоре под диском увеличивается с соответствующим падением давления -
клапан закрывается.

Конденсатоотводчики смешанного типа.

Эта группа состоит из конденсатоотводчиков, которые не могут быть отнесены
ни к одной из вышеперечисленных групп

Министерство Образования Российской ФеАерации

Московская государственная академия ТОНКОЙ химической технологии им. М. В. Ломоносова

«Процессы И аппараты

химической технологии»

В. М. N/ясоеденков

ПОДБОР КОНДЕНСАТООТВОДЧИКОВ

Учебно-меmОдUЧвское пособие

Москва, 2000

www.mitht.ru/e-library

Рецензент Алексеев П.Г.

Мясоеденков В.М. Подбор KoндeHcaTO~OB. -

М.: МИТХТ. 2000 г.,23 с.

МеТО,4ические указания по подбору конденсатоотводчиков являются необходимым дополнением к методическим указ~ни·

ям по расчету и проектированию различных технологических

установок с использованием в качестве теплоносителя водяного греющего пара.

В указаниях содержатся необходимые сведения о конст· рукции И принципе действия конденсатоотводчиков, выпускае.

мых промышленностью. Методика подбора конденсатоотводчи·

ков позволяет правильно выбрать тип устройства и его номер.

Указания предназначены для студентов 4 ro курса всех cnе·

циальностеЙ.

www.mitht.ru/e-library

ВВЕДЕНИЕ

Для отвода конденсата, образующегося при работе тепло­ обменных аппаратов, в зависимости от давления пара, приме­

няют различные виды устройств.

При давлении на входе не менее 0,1 МПа (1 Krc/cr.i) и про­

тиводавлении не более 50% давления на входе устойчиво рабо­

тают термодинамические конденсатоотводчики. (Здесь и в по­

следующем речь идет об избыточном давлении пара).

При начальном давлении не менее 0,06 МПа рекоменду­

ется устанавливать конденсатоотводчики поплавковые муфто­

вые, которые надежно работают при перепаде давления более 0,05 МПа при постоянном и переменных режимах расходования

При Ар от 0,03 до1,3 МПа для автоматического удаления

конденсата из различных пароприемников пригодны конденса­

ционные горшки с открытым поплавком.

При давлении пара до 0,03 МПа для отвола конденсата могут применяться гидравлические затворы (петли).

1. КОНДЕНСАТООТВОДЧИКИ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ

Термодинамические конденсатоотводчики применяются

для отвода непереохла~енного конденсата.

Принцип действия конденсатоотводчика заключается в следующем. При поступлении конденсата тарелка (рис.1) под

действием рабочего давления отжимается от седла, открывая

проход конденсату через кольцевую камеру корпуса к выходно­

му отверстию. При поступлении пара в конденсатоотводчик в

щели Me~y тарелкой и седлом течет пар с большей скоростью,

нежели конденсат. Происходит понижение статистического дав­ ления под тарелкой. Тарелка под действием разности давлений прижимается к седлу, оставляя незначительный зазор. Часть пара через зазор поступает в камеру над тарелкой. За счет разности действующих сил (разность площадей тарелки и входного отв~рстия) тарелка плотно прижимается к седлу и

прекращает проход пара.

www.mitht.ru/e-library

В настоящее время отечественная промышленность вы­ пускает 5 моделей термодинамических конденсатоотводчиков.

Базовой моделью является конденсатоотводчик термоди­

намический муфтовый ЧУ"Унный 45ч12нж (первые две цифры

обозначают тип арматуры; буквы за ним - материал корпуса;

цифры после букв - конструктивные особенности изделия в

пределах данного типа и вид привода; последние буквы обозна­

чают материал уплотнительной поверхности). Конденсатоотвод­ чик 45ч12нж предназначен для автоматического отвода из паро­ приемников конденсата водяного пара рабочей температуры до

200 ОС.

Конденсатоотводчик 45ч15нж отличается от базового на­ личием специального устройства - обвода - для принудительно­

го открытия и продувки системы.

Конденсатоотводчики с патрубками под приварку сталь­ ные 45с13нж и 45нж13нж предназначены для автоматического

отвода конденсата водяного пара рабочей температурой до 300

ос из пароприемников.

Конденсатоотводчик Uffуцерно - торцевой стальной

45с16нж предназначен для автоматического отвода конденсата

Рис. 1. Схема конденсатоотводчика термодинамическогомуфтового ЧУ"Унного 45ч12нж: 1 - корпус; 2 - про­ кладка;3 - седло;4 - тарелка;5 - крышка.

www.mitht.ru/e-library

водяного пара рабочей температурой до 250 ОС.

Конденсатоотводчик термодинамический штуцерно - тор­

цевой стальной 45с22нж предназначен для отвода конденсата водяного пара рабочей температурой до 250 ОС.

В рамках этой работы рассмотрены подробно две первые

модели конденсатоотводчика.

Схема подбора термодинамического конденсатоотводчика

где Gмакс.расч.- максимальный расчетный расход пара, т/ч.

2. Оценивается давление пара перед конденсатоотводчи­ ком Р1. Если конденсатоотводчик устанавливается в не­

посредственной близости от теплопотребляющего аппа­

рата, тогда

если конденсат выдавливается (например: конденсат перетекает из греющей камеры первого корпуса в грею­ щую камеру второго корпуса).

При свободном сливе конденсата давление на выхо­

4. Рассчитывается условная пропускная способность КV y в

KVy = A.JAP

где АР - перепад давления на конденсатоотводчике, кгс/см2 ;

G - расчетное количество конденсата, т/ч;

www.mitht.ru/e-library

А-коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (рис.2).

"- "" r--...

		0,5 (5)
				1,5 (15) дР, Мпа (кrclCM2 )

Рис. 2. Зависимость коэффициента А от перепада давления на

конденсатоотводчике для температуры конденсата,

меньшей на 5 или1 О ос температуры насыщения пара:tK - температура конденсата, ОС;

tM - температура насыщения пара, ОС.

5. По соответствующей таблице выбирают конкретный кон­

денсатоотводчик в зависимости от найденной величины

условной пропускной способности.

ПОДОбрать конденсатоотводчик к 1-му корпусу З-корпусной

выпарной установки. Если расход греющего пара составляет

1500 кгlч, а его давление5 ата. Конденсатоотводчик устанавли­

вается в непосредственной близости от выпарного аппарата.

Давление в трубопроводе после конденсатоотводчика составля­

ет 50% от давления пара послеBblhapHoro аппарата.

Расчетное количество конденсата после выпарного аппа-

G = 1,2·5= 1,8т/ч.

Давление пара перед конденсатоотводчиком

~ = 0,95 . 4= 3,88ТН.

www.mitht.ru/e-library

Давление пара после конденсатоотводчика

Р2 = 0,5 . 3,8= 1,9ати.

Условная пропускная способность

KV y = 1,~== 2,33 т/ч.

По табл. 2 выбираем термодинамический конденсатоот­

водчик в зависимости от условной пропускной способности. Ближайшее большее значение пропускной способности по табл.

2 составляет2,5 т/ч. ДИаметр условного проходаD y будет ра-

вен 50 мм. Размеры

конденсатоотводчика выбираются по

табл.1: L = 200 ММ;

L 1 = 24мм:

Н макс= 103мм;

60мм;

Do = 115ММ.

Таблица 1

Размеры конденсатоотводчика термодинамического

ДИаметр ус-

Размеры, мм

прохода Оу,

Н тах

Таблица 2

Технические данные конденсатоотводчика 45ч12нж

Диаметр ус-

Давление,

Условная

пропускная

прохода Ov,

ность КVy ,

Р пр

t = 200ос

www.mitht.ru/e-library

Продолжение

Таблица 3

Размер... конденсатоотводчика термодинамического собводом 45ч16нж (рис. 3)

Диаметр ус-

Размеры, мм

прохода Оу,

Н макс

При проектировании пароконденсатных систем одной из главных задач является правильная организация отвода конденсата. Наличие конденсата в паровых системах приводит к гидроударам, снижению тепловой мощности и ухудшению качества пара, поступающего к потребителям. Кроме того, влажный пар вызывает преждевременную коррозию трубопроводов и выход из строя регулирующей и запорной арматуры. Для удаления конденсата из паропроводов используют специальные устройства, называемые конденсатоотводчиками . Существует несколько различных типов конденсатоотводчиков, выбор которых зависит от индивидуальных особенностей того участка паропровода или типа теплообменного оборудования, на котором он установлен. Конденсатоотводчик должен пропускать конденсат, при этом исключая попадание пролетного пара в линию возврата конденсата.

Конденсатоотводчики можно разделить на три группы : механические, термостатические и термодинамические.

Механические конденсатоотводчики Принцип действия таких конденсатоотводчиков основывается на разности плотности жидкости (конденсат) и газа (в данном случае – пар). Здесь выделяются следующие два типа механических конденсатоотводчиков:

Поплавковый конденсатоотводчик со сферическим поплавком. Самым распространенным типом механического конденсатоотводчика является поплавковый со сферическим поплавком. Данный конденсатоотводчик обладает большой пропускной способностью. Отводит конденсат сразу после образования. Содержит встроенный биметаллический клапан для выпуска воздуха. Внутренние компоненты выполнены из нержавеющей стали. При отсутствии конденсата поплавок опущен и клапан закрыт. По мере поступления конденсата в поплавковую камеру поплавок начинает всплывать и открывает клапан, выпускающий конденсат. При поступлении пара уровень конденсата снижается, и поплавок опускается, закрывая выпускной клапан. Данный тип конденсатоотводчика рекомендуется для удаления конденсата из нагревателей, теплообменников, сушилок, варочных котлов и другого оборудования в отапливаемых помещениях. Подвержен замерзанию.

Поплавковый конденсатоотводчик с опрокинутым стаканом. Даннный конденсатоотводчик работает циклически. Для его нормальной работы необходимо заполнение гидрозатвора. При отсутствии конденсата поплавок опущен и клапан открыт. Конденсат, поступая в корпус, выходит через выпускной клапан в конденсатную линию. При попадании пара в пространство под поплавком поплавок всплывает и закрывает выпускной клапан. После конденсации пара поплавок опускается и открывает выпускной клапан. Подвержен замерзанию.

Термостатические конденсатоотводчики Принцип действия данных конденсатоотводчиков основан на разнице температур пара и конденсата. Здесь выделяются следующие два типа термостатических конденсатоотводчиков:

Капсульные конденсатоотводчики. В качестве запорного клапана используется термостатическая капсула. Данный конденсатоотводчик пропускает конденсат и воздух, препятствуя прохождению пара. Может использоваться в качестве автоматического воздушника в паровых системах. Использование различных типов термостатов позволяет подбирать конденсатоотводчик таким образом, чтобы конденсат выпускался охлажденным. Рекомендуется для дренажа паровых линий в отапливаемых помещениях, а также для варочных котлов, стерилизаторов и другого теплообменного оборудования.

Биметаллические конденсатоотводчики. В качестве запорного устройства используется биметаллический клапан. Данный конденсатоотводчик, как и капсульный, пропускает конденсат и воздух, препятствуя прохождению пара. Может использоваться в качестве автоматического воздушника в паровых системах. Устойчив к отрицательным температурам и гидроударам. Рекомендуется для дренажа паровых линий вне помещений, а также для варочных котлов, стерилизаторов и другого теплообменного оборудования. Термодинамические конденсатоотводчики Принцип действия данных конденсатоотводчиков основан на разнице скоростей прохождения пара и конденсата в зазоре между диском и седлом. При прохождении конденсата скорость низкая, и диск находится в верхнем положении. Когда в конденсатоотводчик поступает пар, скорость увеличивается, статическое давление под диском падает, и диск опускается на седло. Пар, находящийся над диском, благодаря большей площади контакта удерживает диск в закрытом положении. По мере конденсации пара давление над диском снижается, и диск снова поднимается, пропуская конденсат. Термодинамический конденсатоотводчик является самым низкоэффективным из всех перечисленных типов. Может применяться для дренажа паровых магистралей вне помещений, в тех случаях когда возврат конденсата не осуществляется.

Выбор конденсатоотводчика При выборе конденсатоотводчика необходимо учитывать следующие факторы: — Необходимо определиться с типом конденсатоотводчика . Выбор типа зависит от места установки и типа потребителя, за которым устанавливается конденсатоотводчик. На выбор типа конденсатоотводчика оказывают влияние параметры пара и особенности системы: изменение нагрузок, цикличность режимов работы, гидроудары и другое. — Следующим шагом является определение типоразмера . Диаметр конденсатоотводчика выбирается по пропускной способностью конденсатоотводчика и перепаду давления на нем. Как правило, возникают трудности с определением перепада давления, т. к. на линии возврата конденсата обычно не устанавливаются манометры. Поэтому при расчете пропускной способности принято использовать коэффициенты запаса. Таблица 1. Рекомендации по выбору конденсатоотводчиков.

Как выбрать конденсатоотводчик?

Полезно: энергетикам, механикам

Если все мужики одинаковые, то зачем женщины так долго тянут с выбором? Но сегодня задача проще, конденсатоотводчик не на всю жизнь, а как говорит статистика на 5 – 7 лет в среднем. И чтобы Вам не мучиться как, что и куда поставить чтобы конденсат был отведён правильно наша компания немного пояснит на что стоит обратить внимание. Тут ответ простой: доверьте это профессионалам, просто соберите нужные параметры системы и потребителя пара, а мы или наши коллеги из других организаций сделают уже подбор.

Если брать прямые участки труб то, на них чаще всего ставится термодинамические или термостатические конденсатоотводчики. При этом очень важно где эксплуатируется данный трубопровод на улице или в помещении

Обращаясь к нашему опыту мы всегда ставили на прямые участки термодинамические, а на потребители поплавковые.

При этом очень важно знать параметры пара, такие как давление. Возникнет вопрос: Где-ж его взять то, давление?! Вы будете смеяться, его нужно измерить. Если стоит теплообменник то перед ним лучше поставить манометр и это очень важно.

Следующее, что необходимо – это расход конденсата, обычно стоят счётчики. Как правило – это счётчики горячей воды. А вот кто не знает расход, встречаются такие сложности, то смело ищите этот параметр в паспорте потребителя пара. Чаще всего там есть это значение, либо на худой конец есть расход пара, который потребляет этот агрегат. Суть тут следующая: Расход пара = расход конденсата, т.к. весь пар должен превратиться в конденсат, а иначе какие мы после этого волшебники)))

Ну и, конечно, нужно знать температуру пара. Иначе подбор не будет правильно осуществлён.

Ну и последний параметр – это диаметр присоединения. Да часто случается что заказываеют опираясь только на этот параметр. Это просто и не профессионально. Почему? Возможна не корректная работа конденсатоотводчика или излишними тратами (можно подобрать и дешевле). Тут разные могут быть ещё неприятности такие как: излишнее охлаждение конденсата (не так неприятно) но если скаканёт давление и плавно прискочет в эти излишки, то вероятно повредит конденсатоотводчик и он в последствии может выйти из строя.

Также можно сделать совсем наоборот, т.е. поставить конденсатоотводчик с более низкой пропускной способностью, чем необходимо. Что будет!? Денег съэкономите на покупке и возможно «подтопление» конденсатом постребитель пара. Ну к примеру ёмкость будет недостаточно нагреваться, отсюда потери времени, а возможно нарушение технологии и прокисший кефир на выходе (ну это я так.. перегнул конечно)

Перевод статьи, напечатанной в журнале компании Armstrong International.

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

Статья “Выбор наиболее подходящего конденсатоотводчика” была опубликована в корпоративном журнале “ICI Engineer“, принадлежащем одной из крупнейших в мире химической группе компаний ICI PLC London, England. Группа имеет оборот в 22,5 миллиарда долларов в год, занято в производстве более 128 000 человек, из которых около 25% работает на заводах в Америке, а остальные предприятия находятся в 35 странах и расположены более чем в 600 городах.

Статья перепечатана компанией Armstrong Intl с разрешения редакции журнала.

Кульминацией семилетнего наблюдения за работой конденсатоотводчиков двух изготовителей конденсатоотводчиков и их испытаниями на заводах в Хаддерсфилде и Гренджмаутсе в сочетании с испытаниями на работоспособность и потери пролетного пара в лабораториях стало пересмотренное Руководство по проектированию ICI “Выбор конденсатоотводчиков“ (EDG PIP. 30. 01A).

Примечание редактора Trap Magazin
Инженеры двух предприятий тонкой химии ICI в Соединенном Королевстве провели семилетние наблюдения за работой различных типов конденсатоотводчиков, итоги которых описаны в данной статье. Так как компания Армстронг рекомендует производить подбор конденсатоотводчиков, основываясь на практическом опыте, - собственном, представителей фирмы Армстронг и других специалистов, накопивших его в процессе обеспечения дренажа аналогичного оборудования, - эта статья переиздается для того, чтобы все заинтересованные стороны могли извлечь пользу из опыта ICI.

Старые стандарты по подбору конденсатоотводчиков имели множество недостатков, при этом, наиболее значительным было то, что в них не учитывался ни тип дренируемого оборудования, ни способ дренажа. Подобранные таким образом конденсатоотводчики часто эксплуатировались в таких условиях, для которых они не были предназначены. В частности, это относится к термодинамическим конденсатоотводчикам, на которых, в основном, базировалось большинство стандартов и которые считались на заводском уровне “конденсатоотводчиками для всех случаев жизни”.
Мониторинг работоспособности конденсатоотводчиков начался на заводе в Гренджмаутсе в 1980 году и двумя годами позже - на заводе в Хаддерсфилде после жалоб работников отдела техобслуживания и ремонта оборудования на короткий срок службы дренажей распределительных паропроводов.

Чтобы установить типы эксплуатируемых конденсатоотводчиков и проверить, как они подбирались для конкретных условий, были проведены обследования, включающие программы испытаний. Уже первые результаты произвели удручающее впечатление.
Обследование 415 конденсатоотводчиков на одном из заводов показало, что 19% из них были неисправными, а 63% были признаны неподходящими для конкретных условий.

При обследовании 132 конденсатоотводчиков на распределительных паропроводах, 42% из них были неисправными.
Мониторинг сроков службы конденсатоотводчиков также был начат в 1980 году и продолжается сейчас.

Фактические средние сроки службы разных типов конденсатоотводчиков приведены в Таблице 1.
Табл. 1. Средний срок службы разных типов конденсатоотводчиков

Тип конденсатоотводчиков Срок службы в системах с разным давлением пара
Высокое 45 кг/см2 Среднее 14 кг/см2 Низкое 2,1 кг/см2
1. Термодинамические 10-12 м-цев 12 м-цев 5-7 лет
2. Поплавковые с термостатом *) не примен. 1-6 м-цев 9 м-цев - 4 года
3. С опрокинутым стаканом 18 м-цев 5 - 7 лет 12 - 15 лет
4. Термостатические разгруженные не примен. 6 м - цев 5 - 7 лет
5. Термостатические биметаллические *) 3 - 12 м-цев 2 - 3 года 7 - 10 лет

*) - в зависимости от модели и фирмы изготовителя.

Чтобы определить энергосберегающие свойства конденсатоотводчиков различных типов, на испытательных стендах лабораторий двух фирм-изготовителей были проведены испытания на пропуски пролетного пара. Испытания проводились в лабораторных условиях: в помещении с температурой воздуха 20 оС. Теплопотери корпуса конденсатоотводчиков не измерялись. Испытательная нагрузка по конденсату составляла 10 - 20 кг/час, что близко к характерным нагрузкам дренажей паропроводов.

Наиболее интересным результатом было то, что термодинамические конденсатоотводчики (наиболее широко применяемые конденсатоотводчики универсального назначения) являются наихудшими по энергосберегающим свойствам и, по сравнению с конденсатоотводчиками с опрокинутым стаканом, имеют намного меньший срок службы.

Эти испытания также обнаружили, что механические типы конденсатоотводчиков (т. е. с опрокинутым стаканом и поплавковые) обеспечивают полное удаление конденсата из паровых полостей как при малых, так и при больших расходах конденсата, в то время, как конденсатоотводчики термостатического типа имеют тенденцию накапливать конденсат в этих полостях при увеличении нагрузки. К тому же, термобиметаллические конденсатоотводчики имеют тенденцию к неустойчивой работе. Поэтому пересмотренный Руководящий документ по подбору конденсатоотводчиков содержит обновленную таблицу для подбора конденсатоотводчиков.

Конденсатоотводчики с опрокинутым стаканом
Применять как основной тип для дренажа любого технологического оборудования и паропроводов, т. е. во всех случаях, когда в паровой полости не должно быть конденсата.

Поплавковые конденсатоотводчики с термостатом выпуска воздуха
Применять для технологического оборудования, особенно при регулировании температуры, в системах с давлением пара ниже 3,5 кг/см2, либо когда применение конденсатоотводчиков с опрокинутым поплавком не обеспечивает выпуска значительных объемов воздуха.
Термостатические разгруженные конденсатоотводчики
Применять на неответственных паровых спутниках и системах отопления.

Термостатические биметаллические конденсатоотводчики
Применять для низких температур или для защиты от размораживания на паровых спутниках или системах отопления. Рекомендуемые модели должны перенастраиваться, чтобы максимально использовать теплоту конденсата или чтобы предотвратить перегрев нагреваемого продукта. Корпусные детали должны быть полностью из нержавеющей стали.

Термодинамические конденсатоотводчики
Допускается ограниченное применение для дренажей главных паропроводов и паровых спутников при давлении пара до 17 кг/см2 в качестве вынужденной альтернативы конденсатоотводчикам с опрокинутым поплавком, а также для оперативной замены при ремонтах на более высоких давлениях, если предыдущий опыт их применения в этих условиях показал, что они могут удовлетворительно работать. Из-за плохих энергосберегающих свойств и относительно короткого срока службы их применение не рекомендуется. (На заводах в Хаддерсфилде и Гренджмаутсе - не допускается.)

Турнир конденсатоотводчиков на заводе “Шелл” - Канада
Это можно было назвать большими международными гонками с выбыванием, либо Олимпиадой конденсатоотводчиков, или турниром энергосбережения. Соревнование охватывало почти весь мир и продолжалось 10 лет. Выиграл завод “Шелл” - Канада в районе Монреаля. Приз - экономия энергии пара на сумму 1 миллион долларов в год.

Соревнования начались в середине 70-х годов, вскоре после объявления эмбарго на поставки нефти. Стоимость производства пара на заводе “Шелл” в начале того десятилетия колебалась между 40 и 50 центами за 1 000 фунтов пара (0,9 ... 1,1 доллара за тонну). После того, как в течение года стоимость пара удвоилась, стало очевидно, что нужно принимать какие-то меры.

Завод “Шелл” в районе Монреаля - наибольший из 5 нефтеперерабатывающих заводов компании “Шелл” в Канаде. На заводе работало более дюжины паровых котлов производительностью от 60 до 190 тысяч фунтов пара в час (от 27 до 86 тонн/час). В паро-конденсатных системах было установлено более 4 000 конденсатоотводчиков. Эта предыстория важна потому, что в 1975 году администрация завода приняла решение рассматривать энергопотребление с точки зрения снижения затрат. Будучи частью комплексной программы, снижение потребления пара также входило в число средств для достижения поставленной цели - сократить потребление энергии на заводе к концу 1985 года на 30%.
В июле 1975 года было проведено обследование всех конденсатоотводчиков, установленных на этом нефтеперерабатывающем заводе. Было установлено, что большую часть составляли биметаллические конденсатоотводчики, а данные учета показали, что в период с 1973 по 1975 год в среднем закупалось по 1 500 новых конденсатоотводчиков в год.

Первый этап гонки с выбыванием
Было решено провести широкие испытания конденсатоотводчиков разных типов в аналогичных условиях. Во время проведения обследования, количество конденсатоотводчиков “Армстронг” на заводе составляло менее 2%, а в эксплуатации имелось около дюжины типов и моделей.

На заводе “Шелл” испытывалось около 900 конденсатоотводчиков, по 100 штук каждой из 9 моделей, изготавливаемых 6 различными фирмами. В число испытываемых типов входили конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком, термодинамические, биметаллические и другие термостатические, изготовленные в США, Канаде и по другую сторону океана.

Эти конденсатоотводчики были установлены на различных объектах паровых систем с давлением пара 14 и 7 кг/см2, а также в системах пара низкого давления, после чего за их работой было организовано тщательное наблюдение. Критериями для оценки конденсатоотводчиков были потери пролетного пара и частота отказов.

Некоторые конденсатоотводчики отказывали уже через несколько месяцев, другие работали дольше.

Конденсатоотводчики, демонтированные в результате отказа, группировались и повторно испытывались, чтобы получить значение наработки до отказа для каждой модели.

По результатам этих испытаний, длившихся 2 года, было установлено, что наибольший потенциал проявил один из термодинамических конденсатоотводчиков и конденсатоотводчики из нержавеющей стали с опрокинутым стаканом модели 1811фирмы “Армстронг”.

Решение “Шелл” - идем с победителем
В 60-е годы для завода “Шелл” в качестве стандартных были приняты термобиметаллические конденсатоотводчики, но оказалось, что количество их отказов составляло 20 ... 27% в год. После первой стадии проведенных испытаний “Шелл” изменил свой стандарт в пользу тех двух типов конденсатоотводчиков, которые стали победителями первого этапа “гонки с выбыванием”.

В 1977 году администрация завода “Шелл” совместно с рабочей группой по энергетике приняла решение повысить технический уровень всей паро-конденсатной системы и заменить 4 200 конденсатоотводчиков. Половину из вновь установленных составляли конденсатоотводчики модели 1811 фирмы “Армстронг”, а вторую половину - термодинамические конденсатоотводчики другой фирмы. Компания “Шелл” оставила в стандартах только эти два типа, а все остальные конденсатоотводчики были исключены из заказных спецификаций и запасов. Обслуживающий персонал мог заменять неисправные конденсатоотводчики только одним из этих двух типов, которые имелись в резерве.

Вновь был организован всесторонний контроль функционирования каждой модели.

Количество отказов упало до 3 ... 5%. Количество отказов 2 100 конденсатоотводчиков с опрокинутым стаканом фирмы “Армстронг” за последние 6 лет составило около 1,8%. Это значит, что количество отказов конкурирующей модели - термодинамических конденсатоотводчиков, - было значительно выше средней величины 3 - 5% (ок. 6,2%).

Следующим решением, принятым администрацией в 1984 году, было решение применять в качестве стандартных только конденсатоотводчики с опрокинутым стаканом.

Побудительным мотивом решения был длительный срок службы этого типа конденсатоотводчиков, а также новинка в виде универсального присоединительного адаптера на модели 2011, позволяющего устанавливать конденсатоотводчик под любым углом относительно оси трубопровода. По мере выхода из строя оставшихся термодинамических конденсатоотводчиков, завод “Шелл” будет заменять их конденсатоотводчиками с опрокинутым стаканом. Этими моделями оснащаются практически все паровые спутники, а также другое оборудование паровых систем, работающее на паре как низкого давления, так и на паре 14 кг/см2.

Усилия окупаются
Рой Ганнес, руководитель рабочей группы энергетиков нефтеперерабатывающего завода “Шелл” в Монреале, докладывает, что полученные результаты уже более чем оправдали затраченные усилия. Он сказал: “ За последние 7 лет потребление пара сократилось с 24 миллионов фунтов в сутки до 15 миллионов фунтов” (с 15 900 т/сутки до 6 800 т/сутки).

Задачей, поставленной компанией “Шелл” на 10-летний период (1975 - 1985 г.), было довести сокращение потребления энергии до 30%. Фактическое сокращение потребления пара за 1984 год перекрыло поставленную цель и составило 35,2% по отношению к базовому 1972 году.

За счет мероприятий по сокращению потребления пара, нефтеперерабатывающий завод с 1978 по 1984 год сэкономил более 20 миллионов долларов. Экономия была получена как за счет модернизации и автоматизации технологии, так и за счет принятой программы по конденсатоотводчикам. С момента начала работ по конденсатоотводчикам стоимость пара увеличилась в 13 раз. За это же время объем производства на заводе также увеличился.

Рой Ганнес сообщает, что эти меры позволили вывести из эксплуатации 8 малых паровых котлов производительностью 60 000 фунтов пара в час каждый (ок. 27 т/час). Он также заявил, что вращательные приводы некоторых видов оборудования были заменены электрическими в результате увеличения стоимости пара. “Что касается конденсатоотводчиков, то большая часть экономии была получена за счет постоянного их мониторинга” - сказал Р.Ганнес.
На этом нефтеперерабатывающем заводе применяется формула предельной стоимости топлива, благодаря которой можно привести все виды энергии к стандартному виду.

Она известна под названием Формулы эквивалентных баррелей жидкого топлива.

Энергия, сэкономленная в результате программы работ по конденсатоотводчикам, равноценна приблизительно 1 миллиону долларов в год.

После окончательного учета стоимости новых конденсатоотводчиков и затрат на их установку в рамках всей программы, оказалось, что срок окупаемости затраченных средств практически равен 6 месяцам. Другими словами, программа работ по замене и стандартизации конденсатоотводчиков обеспечила возврат затраченных на нее средств менее, чем за полгода.

Результативная деятельность группы по энергосбережению
Ответственность за проверку всех конденсатоотводчиков не менее 2 раз в год возложена на двух старших технических специалистов группы по энергосбережению.

На неисправные конденсатоотводчики навешивается бирка и докладная о них направляется в диспетчерскую службу. Ремонтники получают от нее конкретное место расположения этих конденсатоотводчиков вместе с нарядом на работу.
Каждый демонтированный конденсатоотводчик регистрируется с указанием причины.

Если конденсатоотводчик отказывает в течение 3-х летнего срока гарантии, то он возвращается на завод-изготовитель для исследования и возмещения его стоимости, если это необходимо.

Конденсатоотводчики завоевывают положение в материальных запасах
“Шелл” имеет возможность опытным путем установить среднее число отказов и поддерживать запас конденсатоотводчиков на необходимом уровне. В прошлом, “Шелл” закупал конденсатоотводчики ежемесячно. Сейчас “Шелл”, зная по опыту количество отказов, заранее прогнозирует годовую потребность и производит закупку один раз в год. “Шелл” также следит за обеспечением необходимого запаса. Так как на нефтеперерабатывающем заводе всегда ведутся работы по новым проектам, то если для них требуются конденсатоотводчики, их берут для этих проектов прямо со склада. Р.Ганнес сообщает, что поскольку завод закупает сразу значительное количество конденсатоотводчиков и сам регулирует свои запасы, он может пользоваться более выгодными скидками.
В дальнейшем он оценил, что стоимость конденсатоотводчиков сопоставима со стоимостью труда на их установку и техобслуживание в системе. Оплата труда требует больших затрат. Возможно, что поэтому завод остановил свой выбор на модели 2011 фирмы “Армстронг” - считает Р.Ганнес. Длительный срок службы означает, что их не нужно менять так часто, как ранее.

Тренироваться, чтобы победить
Для членов рабочей группы по энергосбережению жизненно необходимы опыт и тренированность. Старшие технические специалисты, такие как Ален Лаплант и Ивон Сир работают на заводе “Шелл” многие годы. Стало очевидно, что для обеспечения эффективности программы энергосбережения ключевым фактором являются люди. Эти старшие технические специалисты знают производство и каждого работающего на нем.

Для успеха программы крайне необходимо и то, и другое. Все члены рабочей группы посещали семинары по энергосбережению, проводимые фирмой “Армстронг”, и используют любую дополнительную возможность, чтобы углубить знания о паре и конденсатоотводчиках.
На заводе “Шелл” действует программа ротации кадров, поэтому члены группы по энергосбережению работают в её составе достаточно долго, чтобы завоевать влияние, но не слишком долго, чтобы не дать развиться самодовольству. Такая ротация способствует проникновению свежих идей в программу энергосбережения. За время, прошедшее после написания этой статьи, руководителем рабочей группы по энергосбережению был назначен Ж.Бьюшам, заменивший Р.Ганнеса.

Репутация завоевывается успехами
В докладе Ганнеса сообщается, что программа энергосбережения является в высшей степени наглядной и репутация членов рабочей группы на всех уровнях организации довольно высока. Дважды в год группа подготавливает и передает администрации отчет о результатах работ по программе и предложения о новых проектах.

Советы профессионалов
На вопрос, какие советы можно дать другим фирмам, размышляющим о внедрении программы энергосбережения, Р.Ганнес отвечает:
“Заручитесь поддержкой руководства. Без этого все намеченные меры теряют характер обязательных. Руководство рассчитывает на результаты, и если инвестиции в работы по сбережению пара оборачиваются существенной экономией, то вашими сторонниками становятся множество людей.

Очень важно, чтобы для организации работ по программе были подобраны подобающие личности. Этих людей должно уважать не только руководство, но и операторы, бригадиры и ремонтники”.
Ганнес делает вывод, что без обязательств, взятых руководством завода “Шелл”, и без поддержки его работников было бы невозможно провести все упомянутые испытания, заменить более 4 000 конденсатоотводчиков и экономить более 1 миллиона долларов в год из средств, предназначенных на производство пара.

СПРАВКА
(о нефтеперерабатывающем заводе “Шелл” - Монреаль Восток).
Расположенный в районе Монреаля, нефтеперерабатывающий завод “Шелл” был основан в 1932 году, а в 1933 году был выведен на поточное производство с мощностью около 5 000 баррелей сырой нефти в сутки (около 800 м3/сутки).

Число работающих в то время составляло 75 человек. В 1985 г. на заводе работало около 700 человек, а производственная мощность выросла до 120 000 баррелей в сутки (19 080 м3/сутки).
В течение прошедших десятилетий завод непрерывно расширялся. Продукция этого современного предприятия включает бензин, смазочные масла и широкий ассортимент других продуктов нефтепереработки. Этот завод - наибольший из 5 нефтеперерабатывающих заводов компании “Шелл” в Канаде, а также один из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов в Восточной Канаде.

Воду для производства пара забирают из реки Святого Лаврентия. На производство пара приходится от 30 до 35% всех затрат на энергию. В зимние месяцы потребление пара составляет 740 000 фунтов в час (335,7 т/час), а в летние месяцы падает до 560 000 фунтов в час (253,7 т/час). Основное количество пара вырабатывается четырьмя котлами высокого давления (600 psi = 42 кг/см2) и одним котлом-утилизатором (200 psi = 14 кг/см2). Также имеется несколько малых котлов-утилизаторов. Ежесуточно производится в среднем 15,2 млн фунтов пара (около 6 900 т/сутки), что значительно меньше, чем производилось в 1977 году - 24 млн фунтов (около 10 890 т/сутки).

Целлюлозно-бумажный комбинат фирмы “Вейерхеузер” ежегодно возвращает себе почти 1 миллион долларов при помощи программы менеджмента энергии пара. Конкуренция на мировом рынке вынуждает тщательно подходить к планированию и управлению производством, но не стоит убеждать в этом сотрудников целлюлозно-бумажного комбината фирмы “Вейерхеузер”, расположенного в Плимуте, Северная Каролина. Исследовав все аспекты деятельности своего предприятия, они смогли сократить затраты почти на 1 миллион долларов в год, внедрив широкую программу менеджмента энергии пара.

Гигантский комбинат, работающий с давних 30-х годов, был в 1960 г. куплен фирмой “Вейерхеузер”. Хотя конечная продукция - бумага, - не претерпела за эти годы кардинальных изменений, технология ее производства существенно обновилась.
Комбинат в Плимуте производит высокосортную бумагу, а также бумагу средней плотности, ворсистую бумагу и облицовочный картон. В настоящее время 5 бумагоделательных машин и 5 цехов по производству древесной массы обеспечивают выпуск, в среднем, 2 300 тонн продукции каждые рабочие сутки.

В среднем, комбинат вырабатывает 1,95 миллионов фунтов пара в час (884,5 т/час), 90% которого используется в технологии. Так как объем производства пара очень велик, то даже относительно небольшие неисправности вроде пропускающего пролетный пар конденсатоотводчика, установленного на паропроводе высокого давления, могут быстро увеличить убытки.

Самодостаточная система энергоснабжения
Пар и электроэнергию, необходимые для технологии и отопления, комбинат производит самостоятельно. Неиспользованная комбинатом энергия подается местной энергетической компании.

На комбинате эксплуатируется 4 паровых котла. Пар вырабатывается двумя котлами, работающими на древесных отходах (давление 1 275 psi = 90 кг/см2); одним котлом, работающим на смешанном топливе (давление 650 psi = 45 кг/см2) и одним котлом-утилизатором (давление 875 psi = 62 кг/см2). В этих котлах сжигается уголь, древесные отходы и черный щелок - побочный продукт производства древесной массы. Максимальное потребление пара отмечается зимой, когда производят 2,3 миллиона фунтов пара в час (1 043 т/час).
На комбинате в Плимуте эксплуатируется около 1 250 конденсатоотводчиков. Для дренажа основных паропроводов (давление 650 psi = 45 кг/см2) применяются конденсатоотводчики “Армстронг” модели 411G , а для дренажа паропроводов менее высокого давления (150 psi = 10,5 кг/см2), подающих пар к сушилкам бумаги и к другому технологическому оборудованию, - разные модели конденсатоотводчиков “Армстронг” серии 800.

В течение ряда лет паро-конденсатная система предприятия не была для обслуживающего персонала приоритетным объектом. Отсутствие представления о потенциале экономии, которым располагает правильно управляемая система, в сочетании с мощной национальной экономикой отвлекали внимание на другие нужды.

“Однако, - как объясняет Билли Каспер - инспектор службы эксплуатации оборудования “Вейерхеузер” - все это изменилось в начале 80-х годов, когда наша компания начала с помощью фирмы “Армстронг” искать пути повышения эффективности управления работой паро-конденсатной системы.

Определяя источники потерь, можно найти новые возможности
“Хотя энергоменеджмент должен быть важной частью работы, идея переключиться на экономию энергии, возникшая в результате выполнения программы технического обслуживания и ремонта конденсатоотводчиков, увидела свет примерно шесть лет назад”, - считает Б.Каспер.

В это же время был проведен внутренний энергоаудит. “Когда отчет об этом был представлен нашему руководителю службы эксплуатации оборудования, он установил, что наши показатели энергозатрат на тонну продукции могут быть значительно улучшены”, - продолжает Б.Каспер.

Одна из возможностей сократить расход средств, выявленная отчетом, была связана с потерями пролетного пара. Энергоаудит показал, что около 60% из 1 000 термодинамических конденсатоотводчиков, установленных на комбинате, были негерметичны, либо свободно пропускали пролетный пар. Так как большое количество отказов конденсатоотводчиков наблюдалось на паропроводах высокого давления, потери энергии были весьма ощутимыми.

Чтобы покончить с проблемами, возникающими из-за негерметичности и пропусков пролетного пара, “Вейерхеузер” выбрал путь замены склонных к отказам термодинамических конденсатоотводчиков конденсатоотводчиками с опрокинутым поплавком фирмы “Армстронг”. Эти конденсатоотводчики “Армстронг” идеально подходили для тяжелых условий эксплуатации, сложившихся на комбинате, когда в паропроводах происходит быстрое накопление примесей и других загрязнений. “Мы убедились, что конструкция конденсатоотводчиков с опрокинутым поплавком фирмы “Армстронг” обеспечивает хорошую ремонтопригодность и обладает высокой надежностью”, - отмечает Б.Каспер.

Ключевой фактор - знания
Заранее было установлено, что персонал, отвечающий за техническое обслуживание оборудования, нуждается в обучении. Кроме того, Б.Каспер считал логичным назначить одно лицо ответственным за осуществление программы технического обслуживания и ремонта конденсатоотводчиков. Он объяснил, что выбор было сделать не трудно.

“Ренди Хардисон, специалист с 23 - летним стажем работы на комбинате “Вейерхеузер”, отличался энергией и энтузиазмом, что было необходимо для такой работы. Кроме того, он фактически созрел для этой задачи. Действительно, значительную часть успехов, достигнутых в ходе выполнения нашей программы по конденсатоотводчикам, нужно отнести на счет инициативы Ренди.”
В то время, как недавно повышенный в должности механик по конденсатоотводчикам Р.Хардисон посещал семинар фирмы “Армстронг”, посвященный экономии энергии пара, местный представитель “Армстронг” раскрутил организацию программы 2-х недельного обучения примерно для четверти из 460 служащих отдела техобслуживания и ремонта комбината в Плимуте.

Отдел техобслуживания и ремонта, как объясняет Б.Каспер, считается чрезвычайно важным отделом комбината. “Так как на нашем предприятии характер производства непрерывный, техобслуживание и ремонт приобретают ключевое значение для обеспечения прибыльной работы. Мы предчувствовали насколько может быть важно, чтобы максимальное число наших работников получили нужные знания на семинаре по конденсатоотводчикам.”
Тем временем, участники семинаров представителей по энергоменеджменту пара активно впитывали эти знания. “Участники семинаров знают, что перед каждым из них стоит задача помогать экономить средства, и мы здесь осознали потенциал экономии в нашей собственной паро-конденсатной системе”, - отмечает Б.Каспер.

Вооружившись новыми знаниями о том, как работают конденсатоотводчики на их предприятии, первое, что они обнаружили, заключалось в том, что многие из установленных конденсатоотводчиков были неправильно подобраны. Трубопроводы возврата конденсата имели слишком малый диаметр, что привело к большому объему работ по их замене. Много конденсатоотводчиков было установлено в труднодоступных местах. “ Я думаю, - замечает Р.Хардисон, - они должны быть доступными, чтобы любой мог проверить и испытать как конденсатоотводчики, так и всю систему”.

Совершенствование учета помогает сберечь информацию.
Когда в марте 1987 года был дан старт главной программе инспекции и ремонта конденсатоотводчиков, старая система исправления формуляров о техобслуживании была преобразована в компьютерную систему. Ведущую роль в преобразовании системы взял на себя Р.Хардисон, на которого была возложена ответственность за ее модернизацию.

“Большое количество конденсатоотводчиков на нашем предприятии привело нас к мысли, что для упрощения учета необходимо ввести эту информацию в компьютер. Кроме того, нас впечатлила эффективность и простота “Программы предупредительного техобслуживания”, разработанная фирмой “Армстронг”, - отмечает Р.Хардисон.

По мере появления отчетов о работах по программе конденсатоотводчиков на комбинате “Вейерхеузер”, начала ясно вырисовываться экономия затрат. “Мы обнаружили, что наша программа по конденсатоотводчикам сама окупает себя”, - объясняет Р.Хардисон. “Возврат конденсата вырос с 50 до 63%. Сейчас мы работаем на 4 паровых котлах вместо 11, как это было всего три года назад. Плюс к этому, мы получаем со всей заводской системы сейчас на 3% больше конденсата, чем ранее”.
Чтобы экономить время и повысить производительность, Ренди Хардисон переделал обычный заводской автокар в специальную техничку для проведения техобслуживания и ремонта конденсатоотводчиков.

“Укротители энергии” - важные союзники.
Сотрудники отдела техобслуживания и ремонта - не единственные, кто вовлечен в работу по энергоменеджменту пара. Другие работники также уже стали осознавать важность энергосбережения благодаря появлению “укротителей энергии”. “Всякий раз, когда кто-нибудь замечает утечку пара, он связывается со мной и мы собираем комитет “укротителей энергии”, - объясняет Р.Хардисон. “Движение “укротителей энергии” возникло несколько лет назад на другом предприятии “Вейерхеузер”, но уже подхвачено здесь. Во время этих собраний я буду обычно рассказывать о том, как работает паро-конденсатная система и о том, как проверять конденсатоотводчики, а также буду помогать комитету решать проблемы, связанные с утечками пара”.

В дополнение к руководству заседаниями комитета “укротителей энергии”, Хардисон организовал серию своих собственных семинаров, называемых “Давайте поговорим о конденсатоотводчиках”. Каждые пару месяцев примерно 25 - 35 рабочих будут собираться на его одночасовые учебные семинары во время перерыва на ленч. На этих, совмещенных с ленчем, семинарах, посещение которых обязательно для всех работников комбината, Хардисон докладывает присутствующим обзор принципов работы конденсатоотводчиков. Все участники семинаров получают специальную кепку участника, а также экземпляр своеобразной комедии Р.Хардисона, вызывающей приятное удивление.

Приоритетное внимание отражается на финансовых итогах.
Инспектор отдела техобслуживания и ремонта Б.Каспер считает:
“Всем, кто по роду деятельности занимается управлением паро-конденсатными системами, могу посоветовать следующее:

Прежде всего назначьте одно лицо полностью ответственным за техобслуживание и ремонт конденсатоотводчиков и создайте условия, чтобы эта ответственность была его первейшим приоритетом.
- Во-вторых, обеспечьте этому лицу соответствующее обучение, инструменты и оборудование.
В нашем случае эти правила соблюдаются и мы получаем увеличение годовой прибыли предприятия благодаря обновленному отношению к управлению энергией пара. “Конечно, - сразу добавляет Б.Каспер, - ключевым фактором повышения прибыли являются знания. Зная, где ваша паро-конденсатная система может терять деньги, нужно представлять себе различные пути внедрения программ экономии пара. И фирма “Армстронг” доказала, что она является надежным партнером, поставляющим ту продукцию и те знания, в которых мы нуждаемся”.

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