Сегодня широкое применение нашли порядка десяти типов конденсатоотводчиков. По основному принципу действия можно выделить три класса данного типа оборудования:
- поплавковый;
- термодинамический;
- термостатический.
1. Конденсатоотводчики поплавковые
1.1 Конденсатоотводчик с перевёрнутым стаканом
Принцип работы:
1.Конденсат заполняет внутреннее пространство конденсатоотводчика и поднимается к седлу, установленному в крышке прибора. Стакан под собственным весом находится внизу корпуса, удерживая золотник, укрепленный на донышке стакана, от закрытия проходного сечения седла. Конденсат истекает через седло в конденсатопровод под действием разности давлений на входе конденсатоотводчика и в конденсатопроводе.
2.Когда пар начинает поступать в конденсатоотводчик, он попадает в открытую полость стакана, выдавливает конденсат и, занимая больший объем, создает подъемную силу, заставляющую стакан всплыть и закрыть седло.
3.Пар начинает конденсироваться, разделяясь на жидкую и газообразную фазы. Последняя поступает вверх через вентиляционное отверстие в донышке стакана и отодвигает стакан (золотник) от седла.
4.Конденсат и «воздух» уходят через седло в крышке конденсатоотводчика, объем воздуха в стакане уменьшается и он под собственным весом начинает опускаться,
5.Цикл повторяется.
Преимущества
- Седло находится в верхней части прибора и практически всегда свободно от загрязнения.
- Конденсат отводится при температуре насыщения.
- Открытый стакан поплавка не боится гидроударов, обеспечивая длительный срок службы прибора.
- Золотник при работе притирается (подбивается) к седлу, что повышает герметичность прибора и исключая наличие пролетного пара.
- За счет выбора типоразмера седла отводит конденсат в широком диапазоне расходов и перепадов давлений.
- Функционирует при высоких давлениях и температурах.
- При поломке седло не блокируется и остается открытым (важное требование для пароспутников).
- Доступные опции: фильтр, обратный клапан - устанавливаются в корпусе прибора, не увеличивая габариты узла.
Недостатки:
- Большие габариты и, соответственно, высокие тепловые потери на неизолированном корпусе.
- Циклическое повышение давления в конденсатопроводе при работе.
- Ограниченная пропускная способность по отводу воздуха.
- Необходимость предварительного заполнения корпуса конденсатом для исключения проскоков пара при начальном запуске (организация гидрозатвора).
1.2 Конденсатоотводчик с закрытым поплавком
Принцип работы:
Конденсатоотводчик использует закрытый поплавок в качестве силового элемента, выталкиваемого Архимедовой силой и открывающего седло для отвода конденсата. Для предотвращения блокировки отвода конденсата неконденсируемыми газами (с последующим ростом давления в системе) и для исключения образования угольной кислоты, в верхней части крышки конденсатоотводчика устанавливается термостатический воздушный клапан, открывающийся при его охлаждении нерастворимыми газами и холодным конденсатом.
1.При заполнении прибора конденсатом поплавок поднимается и открывает выпускное отверстие (седло), расположенное в нижней части конденсатоотводчика.
2.При поступлении в прибор пара, закрывается термостатический воздушный клапан и под давлением пара и собственной тяжестью поплавок опускается, закрывая выпускное отверстие.
В поплавковых конденсатоотводчиках предусматривается гидростатическая связь уровня расположения поплавка по отношению к закрытию выходного отверстия, обеспечивающая существование гидрозатвора и препятствующая возникновению такого явления, как пролетный пар.
Преимущества
- Непрерывный отвод конденсата при температуре насыщения пара и больших расходах.
- Устойчивый и непрерывный отвод больших объемов неконденсируемых газов.
- Большой срок службы.
- Нечувствительность к переменным нагрузкам.
Недостатки
- Большие габариты и, соответственно, высокие тепловые потери на неизолированном корпусе.
- При поломке, как правило, блокируется седло.
- Чувствителен к гидроударам и образованию воздушной пробки.
- Седло склонно к «заиливанию».
- Дополнительные приборы (фильтр, обратный клапан) устанавливаются вне корпуса, увеличивая габариты узла отвода конденсата.
2. Термодинамический конденсатоотводчик
Принцип работы:
1.Конденсатоотводчик состоит из камеры «вскипания», образуемой свободным пространством над золотником-диском, перекрывающим вход и выход из камеры.
2.Холодный конденсат своим давлением на входе поднимает диск в корпусе клапана, открывая проходной канал между входом и выходом для отвода конденсата.
3.При поступлении пара скорость истечения среды под диском возрастает, а давление падает, вынуждая диск опускаться и прикрывать проходной канал.
4.Горячий конденсат, попадая в камеру более низкого давления за диском, вскипает и формирует повышенное давление над диском.
5.Под действием двух сил сверху и снизу диск закрывается и садится на седло.
6.Пар вторичного вскипания над диском конденсируется, образуя вакуум, который поднимает диск. Конденсат начинает поступать под диском в корпус и камеру «вскипания» конденсатоотводчика, цикл повторяется.
Преимущества
- Отвод конденсата при температуре насыщенного пара.
- Компактные размеры и широкий диапазон давлений и температур эксплуатации
- Низкие тепловые потери
- Сравнительно низкая цена
- При поломке седло остается открытым (в качественно изготовленном приборе).
Недостатки
- Не пропускает неконденсируемые газы.
- Чувствителен к загрязнениям. Требует обязательной установки фильтра.
- Циклическое повышение давления в конденсатопроводе при работе.
- Допускает проскоки острого пара.
- Требует высоких скоростей для работы (давление на входе должно превышать противодавление, как правило, не менее чем в 2 раза).
- Ограниченный срок службы (из-за интенсивного износа диска).
3. Термостатический конденсатоотводчик
Существует целая гамма термостатических конденсатоотводчиков, отличающихся механизмом скорости изменения проходного сечения. Можно выделить три основных конструкции:
- термостатический конденсатоотводчик, сбалансированный по давлению;
- терможидкостной конденсатоотводчик;
- биметаллический конденсатоотводчик.
3.1. Термостатический конденсатоотводчик, сбалансированный по давлению:
Принцип работы:
1.Холодный конденсат поступает в корпус конденсатоотводчика и, обходя гофрированную емкость (сильфон) с жидкостью, отводится через калиброванное седло прибора. Жидкость имеет кривую температуры насыщения (t-P), близкую к кривой насыщения воды.
2.При повышении температуры конденсата в корпусе конденсатоотводчика жидкость, залитая в термостатический элемент, вскипает при давлении, близком к рабочему давлению пара, и расширяется в сильфоне.
3.Сильфон при повышении внутреннего давления жидкости изменяет габариты и заставляет золотник закрыть седло.
4.Пар конденсируется и конденсат охлаждается, жидкость в термостатическом элементе конденсируется, под действием «вакуума» внутри и давления пара извне сильфон возвращается к начальной форме, открывая седло.
5.Цикл повторяется.
Такие термостатические клапаны или конденсатоотводчики называют сбалансированными по давлению, так как их функционирование зависит от разности температур кипения термостатирующей жидкости и воды при данном рабочем давлении пара.
Пропускная способность термостатического конденсатоотводчика определяется перепадом давления на седле и его проходным сечением. Регулировка проходного сечения выполняется путем начальной установки золотника в седле относительно заданной температуры охлаждения конденсата в корпусе прибора, что ведет к различной интенсивности охлаждения конденсата до седла. Сильфон автоматически настраивается к изменению нагрузки, имея максимальную пропускную способность при холодном конденсате. При повышении температуры конденсата проходное сечение незначительно уменьшается за счет расширения жидкости, а при температуре кипения жидкости (при температуре конденсата, близком температуре насыщения пара) проходное сечение резко уменьшается за счет расширения сильфона или капсулы, обеспечивая минимальный расход конденсата на прогретом оборудовании. При появлении пара седло закрывается полностью.
Преимущества
- Непрерывный отвод конденсата и неконденсируемых газов
- Компактность
- Пониженная температура конденсата на выходе
- Пониженное давление в конденсатопроводе
Недостатки
- При «отказе» закрывается седло
- Не работает на перегретом паре
- Чувствителен к гидроударам и резким колебаниям давления
- Чувствителен к размораживанию
- Ограниченный срок службы сильфона
3.2. Конденсатоотводчик биметаллический:
Принцип работы:
1.Пластина, выполненная из двух слоев металла с различными коэффициентами теплового расширения, изгибается при изменении температуры среды, поднимая золотник и открывая проходное сечение.
2.Изгиб пластины вызывает изменение положения золотника.
3.Давление пара на клапан, закрывающее седло, и изгиб пластин по действием температуры, поднимающий клапан, определяют равнодействующую сил, которая автоматически регулирует положение золотника.
4.Установленное проходное сечение по температуре охлажденного конденсата обеспечивает минимальный расход на рабочих параметрах.
5.При установленной температуре и отсутствии конденсата конденсатоотводчик полностью закрывается.
6.Ход и скорость хода штока (расход конденсата) регулируются числом пластин в широких пределах изменения температур и давлений.
Преимущества
- Непрерывный отвод конденсата при высоких температурах и низких давлениях
- Изменяющаяся и регулируемая пропускная способность в широких пределах
- Высокая пропускная способность
- Компактность
- Снижение температуры конденсата
- Ремонтнопригодность
Недостатки
- Чувствительность к загрязнениям
- Повышенная эрозия седла и золотника
- При «отказе» может быть в любом положении
- На насыщенном паре низкая скорость реакции на колебания давления
- Чувствителен к «размораживанию»
3.3. Термостатический конденсатоотводчик с терможидкостью
Принцип работы:
1.Термоэлемент изменяет свой объем пропорционально температуре конденсата.
2.Изменение объема термоэлемента ведет к изменению положения золотника на седле и соответствующему изменению проходного сечения конденсатоотводчика.
3.Отличительной особенностью таких конденсатоотводчиков является непрерывное изменение пропускной способности в соответствие с изменением температуры термоэлемента. Выше рассмотренные термостатические конденсатоотводчики имеют пропускную способность, зависящую от перепада давления на седле и давления (температуры) пара.
4.Характеристика термоэлемента изменяет пропускную способность в широких пределах от холодного конденсата до минимального уровня в зависимости от температуры, действующий на термоэлемент. Регулирование расхода по температуре позволяет выпускать различные конструкции термостатических клапанов и реализовать различные энергоэффективные режимы отвода конденсата, например, при низких давлениях пара, отводить конденсат по температуре окружающего воздуха и т.п.
Преимущества:
- Непрерывный отвод конденсата и неконденсируемых газов
- Компактность
- Работает при низких давлениях и низких температурах
- Адаптивная пропускная способность
- Снижение температуры конденсата
Недостатки:
- При «отказе» может быть в любом положении.
- Чувствителен к гидроударам
- Не работает при высоких давлениях и больших расходах
- Чувствителен к «размораживанию» (если конденсат не сливается самотеком вниз).
