Odwadniacz z pływakiem kulowym

Co to jest odwadniacz z pływakiem kulowym?

Odwadniacz kulowy to urządzenie mechaniczne, w którym odwadniacz działa dzięki różnicy gęstości pary. W urządzeniu tym zawór posiada pływającą kulę odwadniającą. Gdy korpus zaworu jest wypełniony cieczą, kula unosi się na cieczy. Żelazny pręt służy do połączenia pływającej kuli z zasuwą zaworu, dzięki czemu może ona otworzyć zasuwę zaworu, gdy kula unosi się w górę. Jeśli poziom kondensatu jest niski, zawór będzie wypełniony parą. W takiej sytuacji para wodna popchnie kulę w dół, zamykając zasuwę. Ponadto zawór może umożliwiać przepływ pary z regulowaną lub kontrolowaną prędkością. Odwadniacz pływakowy to urządzenie służące do oddzielania pary od wody. Odwadniacze pływakowe mają na celu zapobieganie marnowaniu pary. Powietrze i kondensat obecne w parze z instalacji parowej mają pewien szkodliwy wpływ na efektywne działanie instalacji. Skutki te obejmują zajmowanie przestrzeni grzewczej, która może być zajmowana przez parę, a także powodują tworzenie się warstw wody na powierzchni grzewczej lub kieszeni powietrznych, co ogranicza przenoszenie ciepła.

Rysunek: Odwadniacz z pływakiem kulowym.

Działanie odwadniacza z pływakiem kulowym

Odwadniacz z pływakiem kulowym składa się z zaworu i mechanizmu, który otwiera lub zamyka zawór w celu odprowadzenia kondensatu z rury, nie pozwalając na ucieczkę pary. Odwadniacz z pływakiem kulowym jest instalowany w najniższym punkcie systemu, który ma zostać opróżniony. Zawór odwadniacza z pływakiem kulowym i pływak są połączone w sposób umożliwiający otwarcie zaworu, gdy pływak się podniesie. Gdy odwadniacz działa, para zmieszana z wodą przepływa przez komorę pływaka. Ponieważ woda jest gęstsza od pary, opada ona na dno odwadniacza. Powoduje to wzrost poziomu wody. Podnoszący się poziom wody powoduje podniesienie pływaka, który podnosi korek i otwiera zawór. Wymusza to odpływ kondensatu, podczas gdy pływak przesuwa się w dół do niższej pozycji, co powoduje zamknięcie zaworu, zanim poziom kondensatu będzie zbyt niski, aby umożliwić ucieczkę pary. Przez ten syfon kondensat, który opuszcza syfon, jest zawracany do systemu zasilania. 

Działanie odwadniacza z pływakiem kulowym

Specyfikacje odwadniacza z pływakiem kulowym

Istnieją czynniki, które wpływają na minimalne specyfikacje odwadniacza pływakowego dla temperatury, ciśnienia, materiału, wydajności i typu połączenia. Czynniki te omówiono poniżej.

Materiał korpusu 

Materiał odwadniacza pływakowego jest bardzo ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy zakupie odwadniacza. Wybór materiału zależy od maksymalnego ciśnienia roboczego i temperatury w otaczającym środowisku, lokalizacji odprowadzania kondensatu i wymagań dotyczących minimalnej konserwacji. Producenci odwadniaczy pływakowych wybierają materiał w celu osiągnięcia maksymalnego ciśnienia, próby ciśnieniowej i temperatury orurowania. Materiał użyty do wykonania pokrywy odwadniacza pływakowego kulowego, korpusu i innych części odpornych na ciśnienie nie różni się od materiałów stosowanych w innych zaworach. Materiały te obejmują stal nierdzewną, stal węglową, żeliwo sferoidalne lub żeliwo szare. Maksymalna stosowana temperatura i ciśnienie materiału korpusu nie zawsze są równoważne maksymalnej temperaturze i ciśnieniu roboczemu odwadniacza pływakowego. Wynika to z faktu, że maksymalna temperatura i ciśnienie robocze mogą być ograniczone przez odporność na temperaturę/ciśnienie innych komponentów, takich jak uszczelki i części wewnętrzne. 

Rozmiar 

Odwadniacz z pływakiem kulowym musi odpowiadać rozmiarowi rurociągu na wylocie urządzenia doprowadzającego kondensat do odwadniacza. Rurociąg kondensatu na wylocie urządzenia dostarczającego kondensat do odwadniacza musi być zwymiarowany zgodnie z danymi w poniższej tabeli. Odwadniacz pływakowy nie może być zwymiarowany mniej niż rura wylotowa urządzenia, ponieważ może to spowodować zalanie wodą i uszkodzenie lub problemy z ogrzewaniem. Ponadto, rozmiar rury na wylocie odwadniacza pływakowego nie musi zależeć od rozmiaru odwadniacza, ale raczej powinien być zaprojektowany tak, aby wytwarzać wymagane natężenie przepływu i ograniczać straty ciśnienia dla przepływu dwufazowego.

Typ połączenia 

Większość użytkowników pary potrzebuje odwadniaczy gwintowanych, kołnierzowych lub spawanych z gniazdem kulowym do połączeń opartych na standardowych specyfikacjach i kodach krajowych, firmowych lub branżowych. Połączenia gwintowane są tańsze od połączeń kołnierzowych. Jednak połączenia gwintowane muszą być wkręcane podczas instalacji, co oznacza, że rura wylotowa odwadniacza musi zostać odłączona lub użyć złącza, aby ułatwić wymianę odwadniacza. Podczas korzystania z połączeń gwintowanych na odwadniaczu pływakowym kulowym, stosowane gwinty muszą być zgodne z oficjalnymi normami, aby ograniczyć słabe połączenia na podłączonym rurociągu. Odwadniacz pływakowy kulowy ze złączem do spawania jest obecnie preferowany w niektórych instalacjach parowych w celu ograniczenia poziomu wycieku pary. Połączenia te są jednak trudne do odinstalowania podczas wymiany i zwykle wiążą się z wyższymi kosztami konserwacji. Odwadniacz pływakowy kulowy z połączeniem kołnierzowym jest łatwy w demontażu i wymianie, jeśli odwadniacz ma taki sam rozmiar i wymiary czołowe. Po dokonaniu specyfikacji odwadniacza zgodnie ze środowiskiem i warunkami pracy, następnym krokiem jest określenie odpowiedniej wydajności i współczynnika bezpieczeństwa. 

Rodzaje odwadniaczy pływakowych

Odwadniacz z luźnym pływakiem kulowym 

Prostym typem odwadniacza z pływakiem kulowym jest odwadniacz z pływakiem luźnym. Odwadniacz ten pokazano na poniższym rysunku. Kondensat dostaje się do odwadniacza pływakowego kulowego przez wlot w punkcie A. Powoduje to wzrost poziomu wody, a pływak w punkcie B jest podnoszony z punktu C. Umożliwia to swobodny przepływ kondensatu przez otwór zaworu w punkcie D. Gdy przepływ kondensatu zmniejsza się, poziom wody w odwadniaczu pływakowym kulowym spada, a kula zaczyna zakrywać punkt wyjścia D. Po odprowadzeniu całego kondensatu kula zakrywa otwór, zapobiegając w ten sposób utracie pary. Działanie pływaka pomaga zwiększyć ciągłość odprowadzania kondensatu w stosunku do ilości kondensatu docierającego do odwadniacza pływakowego. Ten typ odwadniacza z luźnym pływakiem kulowym ma tę zaletę, że wymaga niewielkiej konserwacji, ponieważ nie ma żadnych elementów roboczych, które mogłyby się zepsuć. Jednakże, odwadniacz z luźnym pływakiem kulowym jest utrzymywany niżej niż wlot. Taka konstrukcja powoduje uszczelnienie wodne, które ogranicza wydmuchiwanie pary przez odwadniacz. Ponadto uszczelnienie to nie odprowadza powietrza z odwadniacza przez główny otwór. W związku z tym konieczne jest zastosowanie innego ręcznego kurka powietrznego w punkcie E. Innym problemem związanym z odwadniaczem z luźnym pływakiem kulowym jest to, że trudno jest uzyskać dobre osadzenie kuli w małym otworze wylotowym. 

Rysunek: Odwadniacz z luźnym pływakiem kulowym.

Odwadniacz z pływakiem kulowym

Jest to rodzaj odwadniacza pływakowego kulowego, w którym kondensat dostaje się do korpusu przez wlot A, a kula B jest podnoszona, gdy poziom wody wzrasta. Kula jest połączona z zaworem wylotowym w punkcie D za pomocą ramienia pływaka w punkcie C. Zawór wylotowy otwiera się, gdy kondensat unosi kulę. Pozycja zaworu zmienia się w zależności od poziomu wody w korpusie, co zapewnia ciągłe odprowadzanie kondensatu przy każdym obciążeniu, które mieści się w maksymalnej pojemności tego typu odwadniacza. Gdy obciążenie kondensatem zmniejsza się, para wodna podnosi się, aby dotrzeć do odwadniacza, pływak opada do dolnej pozycji. Zawór jest przymocowany do gniazda, aby uniknąć strat pary. Jedynym głównym problemem związanym z tym odwadniaczem jest to, że nie może on być opróżniany przez główny zawór podczas uruchamiania. 

Odwadniacz z pływakiem kulowym

O ile producenci odwadniaczy pływakowych nie zapewnią mechanizmu uwalniania powietrza z systemu, uniemożliwi to przepływ kondensatu do odwadniacza, powodując jego zapowietrzenie. Producenci odwadniaczy z pływakiem kulowym czasami projektują odwadniacze z ręcznym kurkiem w punkcie E. Jednak ten ręczny kurek musi być obsługiwany ręcznie za każdym razem, gdy para jest włączana. 

Odwadniacz termostatyczny z kulowym pływakiem odpowietrzającym

Jest to odwadniacz pływakowy z automatycznym odpowietrznikiem zamiast ręcznego kurka, jak w przypadku odwadniacza pływakowego z dźwignią. Odpowietrznik znajduje się w przestrzeni pary powyżej poziomu kondensatu. Po początkowym uwolnieniu powietrza, zostaje on zamknięty do momentu, gdy powietrze i inne nieskraplające się gazy zbiorą się podczas normalnej pracy, powodując jego otwarcie, a tym samym obniżenie temperatury mieszanki pary i powietrza. Ten typ odwadniacza pływakowego z termostatycznym odpowietrznikiem jest korzystny, ponieważ zwiększa pojemność kondensatu przy rozruchu na zimno.

Odwadniacz termostatyczny z kulowym pływakiem odpowietrzającym

Zastosowania odwadniacza z pływakiem kulowym 

• Używany w wymienniku ciepła w celu zwiększenia wymiany ciepła. 
• Są one stosowane w piecach grzewczych. 
• Baterie grzałek i grzałki jednostkowe. 
• Odpływy z separatorów. 
• Stosowany w cylindrach suszących. 
• Zbiorniki grzewcze. 
• Prasy grzewcze do przenoszenia ciepła na powierzchnię. 

Zalety odwadniacza z pływakiem kulowym 

• Kondensat należy odprowadzać natychmiast, niezależnie od zmian ciśnienia pary, zwłaszcza w przypadku stosowania automatycznego odpowietrznika. 
• Ciągłe odprowadzanie kondensatu w temperaturze pary. W związku z tym jest to pierwszy wybór do zastosowań, w których szybkość wymiany ciepła jest wysoka przy ogrzewaniu dostępnej powierzchni. 
• Obsługuje lekkie i ciężkie ładunki kondensatu i nie ma na niego wpływu nagłe i duże wahania ciśnienia lub natężenia przepływu. 
• Odporność na uderzenia wodne. 
• Pułapki te mogą swobodnie odprowadzać powietrze, zwłaszcza gdy używany jest automatyczny odpowietrznik. 
• Producenci odwadniaczy z pływakiem kulowym projektują je z myślą o dużej wydajności i różnorodnych zastosowaniach. 

Wady odwadniacza z pływakiem kulowym

• Odporność na uszkodzenia spowodowane nadmiernym zamarzaniem. 
• Pułapki te wymagają różnych części wewnętrznych, aby umożliwić pracę w różnych zakresach ciśnienia. 
• Jeśli pułapki te zostaną poddane działaniu ciśnienia różnicowego wyższego niż zakres ciśnienia projektowego, mogą się zamknąć i nie przepuszczać kondensatu. 

Rozwiązywanie problemów z odwadniaczem z pływakiem kulowym 

wyciekająca para na żywo

• Na gnieździe zaworu osadził się brud. Umieść oddzielny filtr siatkowy przed odwadniaczem pływakowym. Upewnij się, że sitko zostało prawidłowo wyjęte i wyczyszczone. Sprawdzić trzpień i gniazdo pod kątem osadzania się zanieczyszczeń i oczyścić powierzchnię. 

Nie odprowadza kondensatu 

• Pływak kulki został przebity. Spowoduje to, że pływak wypełni się wodą, a tym samym straci pływalność i kulka nie będzie unosić się na wodzie. Spowoduje to zadławienie się pułapki. W takim przypadku należy wymienić kulkę pływaka na inną. 
• Niskie ciśnienie różnicowe. Niskie ciśnienie różnicowe może być łatwo zniwelowane przez przeciwciśnienie. W związku z tym odwadniacz pływakowy nie będzie odprowadzał kondensatu. Aby tego uniknąć, należy utrzymywać wysokie ciśnienie różnicowe zgodnie z zaleceniami. 

Podsumowanie 

Odwadniacz z pływakiem kulowym to rodzaj mechanicznego odwadniacza. Odwadniacz ten służy do oddzielania pary od wody. Działanie odwadniacza pływakowego polega na otwarciu zaworu w celu umożliwienia przepływu płynu. Jednocześnie odwadniacz zapobiega wydostawaniu się pary. Odwadniacz z pływakiem kulowym zapobiega marnowaniu pary. Odwadniacz pływakowy składa się z dwóch elementów: zaworu i gniazda. Zawór oferuje zmienną kryzę, do której odprowadzany jest kondensat. Drugi element pomaga zamknąć lub otworzyć zawór, który określa, czy płyn ma być odprowadzany, czy nie. Oddzielanie cieczy odbywa się poprzez zastosowanie koncepcji różnicy gęstości. Odwadniacz z pływakiem kulowym pomaga oddzielić wodę od pary, ponieważ woda jest gęstsza od pary. Odwadniacz ten wykorzystuje pływającą kulę. Gdy odwadniacz jest wypełniony cieczą, kulka unosi się na nim. Pływanie kuli otwiera zasuwę zaworu, umożliwiając przepływ kondensatu. Gdy poziom kondensatu jest bardzo niski, odwadniacz napełnia się parą. W rezultacie para popycha kulę w dół, zamykając zasuwę. 

Trzy rodzaje odwadniaczy pływakowych kulowych to odwadniacz pływakowy termostatyczny z odpowietrznikiem, odwadniacz pływakowy dźwigniowy i odwadniacz pływakowy luźny. Odwadniacze te są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak prasy grzewcze, zbiorniki grzewcze, wymienniki ciepła, cylindry suszące. Odwadniacze z pływakiem kulowym są preferowane ze względu na ich właściwości, takie jak odporność na uderzenia wodne, duża pojemność, zdolność do odprowadzania kondensatu w temperaturze pary, zdolność do odprowadzania kondensatu natychmiast po jego powstaniu.