Расположенные на трубопроводах автоматические клапаны, такие как паровые редукционные, электромагнитные, регулирующие клапаны с приводом, а также конденсатоотводчики могут оснащаться байпасом. Фокус внимания проектировщика и конечного пользователя обычно сосредоточен на подборе самого клапана и арматуры на основной трубе.
В данном случае байпасный трубопровод может рассматриваться как нечто совсем простое и поэтому не представляющее никакой сложности. На первый взгляд это утверждение видится логичным. Байпас используется крайне редко, в исключительных случаях и непродолжительное время. Представляет собой обычно весьма короткий участок трубопровода с расположенной на нем одной единицей запорной арматуры. Автоматический клапан на основном трубопроводе по разным причинам может периодически выводиться из эксплуатации. Например, для ремонта или замены. При наступлении такой необходимости для безостановочной работы системы или для завершения технологического цикла оператор установки должен перекрыть запорную арматуру на основной линии и открыть арматуру, расположенную на обводной линии. Затем просто закрыть ее, когда это потребуется (рис. 1). Между тем от расположения обводной линии, а также выбора трубопроводной арматуры на ней зависит, корректно ли будет работать вся установка. От того, как именно размещена в пространстве обводная линия относительно основного трубопровода, зависит, заработает ли эта линия, когда придет время. От типа арматуры, расположенной на обводной линии и от ее расположения в пространстве, зависит, как долго эта арматура прослужит. На практике ошибки в данных вопросах приводят к тому, что неверное выполненная и обустроенная с ошибками обводная линия через непродолжительное время фактически перестает существовать. То есть визуально и фактически она может присутствовать. Однако выполнять свою функцию неспособна. И на это есть ряд объективных причин.
Разберем на простых примерах, что именно происходит внутри трубы при разном расположении байпаса. На рис. 2 изображена обводная линия, расположенная снизу от основного паропровода, где установлен регулирующий клапан. Транспортировка пара сопровождается неизбежными теплопотерями, которые вызывают образование конденсата. Во всех местах, где конденсат может накапливаться, он будет накапливаться. Вместе с конденсатом будут накапливаться и загрязнения, присутствующие в трубопроводе. Удаление конденсата обеспечивается конденсатоотводчиками. Для упрощения, в примерах мы не указываем арматуру в окружении конденсатоотводчиков и приводим только конденсатоотводчики. Итак, основной паропровод имеет опуск и в нижней точке паропровода оснащен конденсатоотводчиком, как и требуется. Однако если байпасная линия смонтирована ниже паропровода, в ней также неизбежно накапливается конденсат. И если конденсат не удаляется, то хранится там, остывает и уже довольно скоро угольная кислота провоцирует коррозию трубопровода. Продукты коррозии блокируют трубу и запорную арматуру, расположенную на байпасе. Байпас становится неработоспособным. Проблему можно решить двумя способами:
• установить дополнительный конденсатоотводчик (#1) для автоматического дренажа байпаса;
• произвести врезку байпаса таким образом, чтобы узел отвода конденсата одновременно дренировал и паропровод, и байпас (#2).
Не является ошибкой монтаж обводной линии сбоку от основного паропровода, если выполнены требования по автоматическому отводу конденсата.
Аналогичные рекомендации относятся к обводным линиям конденсатоотводчиков. Компоновка трубопроводов не должна провоцировать застойные зоны с конденсатом перед запорной арматурой. Либо, если это невозможно выполнить в полной мере, устанавливать запорную арматуру входом как можно ближе к тройнику.
Какая арматура подходит для обводных линиях? Опыт показывает, что в большинстве случаев тип арматуры выбирается неверно. Например, установка шаровых кранов является грубой и, к сожалению, частой ошибкой. Шаровые краны не предназначены для регулирования. Их функция – открыт-закрыт. Назначение запорной арматуры на байпасах не столько полное открытие потока, а регулирование. Хоть и в ручном режиме. Причем функция регулирования важна как на пуске для плавного прогрева системы, так и впоследствии, когда обводная линия используется при временном выводе из эксплуатации основной линии.
Вторая ошибка в выборе типа арматуры – установка запорного вентиля, не предназначенного для регулирования. Затвор запорного вентиля представляет собой плоский диск (рис 3 слева). Такие вентили широко продаются и в настоящее время наиболее распространены на рынке трубопроводной арматуры. За редким исключением предлагаемые на рынке вентили – это либо официальные, либо закамуфлированные под видом отечественных дешевые вентили китайских производителей. Следует помнить, что регулирование потока возможно только с диском в виде конуса (рис. 3 справа). Вентиль, оснащенный конусным затвором, называется запорно-регулирующим. Он несколько дороже простого запорного. Некоторые поставщики навязывают пользователям так называемый «универсальный вентиль», то есть запорно-регулирующий вентиль и для основного трубопровода, и для обводного. И хотя технически это не является ошибкой, тем не менее пользователь просто заплатит больше за ненужные ему функции. Ведь на основной линии пара или конденсата вовсе не требуется функция регулирования. Достаточно функции запирания потока, то есть вентиля с плоским диском. Универсальный, то есть запорно-регулирующий вентиль, не нужен на основной линии, а простой запорный не нужен на байпасной. Для того и существует разнообразие трубопроводной арматуры, чтобы отвечать функциональным требованиям. Необходимо применять технику по прямому назначению и не платить за функции, которые никогда не понадобятся.
Эксплуатация запорной арматуры на обводных конденсатных линиях сопряжена с проблемой загрязнения в большей степени, чем на паропроводах. Вызвано это тем что, из паропровода просто достаточно автоматически удалять конденсат конденсатоотводчиками по мере его поступления. В кондесатопроводе же конденсат является рабочей средой и присутствует всегда. Охлажденный конденсат является агрессивной средой и провоцирует коррозию всегда, как только он доохладился до температуры, когда угольная кислота начинает быть активной. Запорная арматура на обводных линиях конденсатоотводчиков находится под угрозой в первую очередь. И даже в большей степени, чем сами конденсатоотводчики. Поскольку основную часть времени она перекрыта, перед ней в большей или меньшей степени, но определенно накапливается грязь. Существует высокая вероятность попадания механических частиц на седло. Если грязь не смыта потоком, то при закрытии вентиля повреждается затвор и вентиль начинает протекать. Кто активно эксплуатирует конденсатоотводчики, знает это хорошо. Технический прогресс не стоит на месте. Существует решение и этой проблемы. Японская компания TLV разработала специальный запорный клапан для обводных, а также продувочных линий конденсатоотводчиков (рис. 4). Конструкция клапана спроектирована таким образом, чтобы при нарастании грязи перед вентилем пользователь мог самостоятельно, без демонтажа клапана и снятия давления с трубы, произвести быструю очистку клапана внутри вентиля. Рабочие поверхности клапана и седла выполнены из специальной стали, что значительно снижает риски повреждения при зажиме грязи между седлом и затвором. Клапан защищен от несанкционированного использования колпаком с возможностью пломбирования. Это актуальная функция, так как важно, чтобы вентиль использовался по своему прямому назначению и только в нужное время. Таким образом, выполнив компоновку обводной линии должным образом и применив специализированную арматуру, можно достичь существенного увеличения срока службы запорной арматуры на байпасе и продувках. И, соответственно, повысить эксплуатационный потенциал всей установки.
Считаем нужным упомянуть еще одно важное обстоятельство. Нечего даже и говорить, что байпасы вокруг конденсатоотводчиков нужны. Они полезны в повседневной работе, позволяют обеспечить безостановочный процесс отвода конденсата и так далее. Между тем при малейшем подозрении на неисправность конденсатоотводчика операторы технологических установок считают себя вправе открывать байпасные линии, чтобы выпустить конденсат. Здесь они могут быть правы. Правда также в том, что, открыв байпас и обеспечив работу линии отвода конденсата, необходимо обеспечить меры по достоверному выявлению причин, по которым байпас был открыт. И устранению этих причин. Это может быть как неисправный конденсатоотводчик, так и прочие причины, не связанные с конденсатоотводчиком. И вот тут кроется главная проблема. Операторам обычно нет дела до конденсатоотводчиков. Их интересует только технологический процесс. И обводная линия – это их спасение. По сути, ничего не надо делать. Просто открыть байпасы. Пролетный пар, непрерывно выходящий вместе с конденсатом через открытые байпасы, уже за несколько месяцев или недель обеспечивает предприятию такие потери, которые запросто перекрывают стоимость конденсатоотводчиков с обвязкой, а также и всех мероприятий по их монтажу. И это только часть проблемы. Бесконтрольные открытия байпасов на конденсатоотводчиках неизбежно и гарантированно провоцируют повышение давления в конденсатной линии. Это означает что рабочие перепады давления на других конденсатоотводчиках уменьшаются, следовательно, пропускная способность конденсатоотводчиков снижается. И так как потребители, на которых эти конденсатоотводчики установлены, начинают плохо нагревать, уже другие операторы вынуждены тоже открывать байпасы. Из-за одного открытого и вовремя незакрытого байпаса можно, по сути, вывести из эксплуатации в веерном режиме множество других конденсатоотводчиков. Потери пара при этом вырастают кратно.
Так ли нужен байпас вокруг конденсатоотводчика, если культура производства может прямо противоречить самому факту существования этого конденсатоотводчика? Отсутствие байпасов на конденсатоотводчиках прямым образом способствует регулярной диагностике конденсатоотводчиков на предмет их работоспособности. От внутренней культуры эксплуатации и обслуживания пароконденсатной системы зависит, вредит байпас или, наоборот, помогает. Если байпас отсутствует, это не означает, что при поломке конденсатоотводчика процесс обязательно остановится. Простой продувочный вентиль, установленный перед конденсатоотводчиком, во многих случаях позволяет продолжить работу узла отвода конденсата без обводной линии.
Несмотря на кажущуюся простоту, обводные линии являются достаточно требовательными элементами в контексте их оснащения и расположения. Неверное использование обводных линий представляет собой осязаемую проблему, которая выражается как в угрозе нарушения технологического процесса, так и провокации прямых потерь тепловой энергии. Подтверждается первоначальный тезис, что мелочей в пароконденсатных системах не бывает.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, №3 (90)
