Odwadniacze, które pracują w instalacjach pary i kondensatu są podatne na zużycie i uszkodzenia, ponieważ w naturalny sposób wynika to z nich żywotności. Awaria odwadniacza nie zawsze powoduje natychmiastowe i widoczne problemy w pracy instalacji. Problemy często mogą pozostać nierozpoznane, powodując idące w górę straty ciepła spowodowane przedostawaniem się pary przez uszkodzony odwadniacz. Gwałtowne i nieopanowane w szybkim czasie straty ciepła są przyczyną wzrostu kosztów, co stanowi dużą stratę finansową. Ponadto źle działające odwadniacze sprawiają, że do instalacji przedostaje się para, co może spowodować termiczne uderzenia wodne lub erozję, które są częstymi przyczynami awarii w systemach zwrotu kondensatu. Takie odwadniacze powodują także spiętrzenia kondensatu, zaburzając procesy technologiczne. Dla prawidłowego funkcjonowania instalacji kluczowa jest regularna kontrola odwadniaczy i ocena ich stanu technicznego.
Odwadniacze instalacji parowych: metody kontroli
Do metod kontroli poprawności pracy odwadniaczy, które zostały opisane w niniejszym artykule zaliczamy:
- wzrokową opartą na obserwacji wylotu kondensatu,
- wzrokową z wykorzystaniem wziernika,
- opartą o pomiar temperatur i fotografię termowizyjną,
- opartą o detekcję przewodności czynnika wraz z pomiarem temperatury,
- ultradźwiękową połączoną z pomiarem temperatury.
Metoda kontroli odwadniacza oparta na obserwacji wylotu kondensatu
Odwadniacz termodynamiczny jest jedynym typem, który można skutecznie ocenić na podstawie obserwacji liczby cykli pracy. Zamiast sprawdzać, co odprowadzane jest z odwadniacza, liczymy cykle - liczbę otwarć i zamknięć płytki sterującej w ciągu jednej minuty. Przyjęto, że jeśli przy małym napływie kondensatu liczba cykli przekracza 7-10 na minutę, odwadniacz termodynamiczny powinien zostać wymieniony na nowy (dla pozostałych odwadniaczy jest to metoda bezskuteczna). Test polega na zamknięciu zaworu i odcięciu przepływu, aby uniknąć zakłóceń pochodzących z kondensatu w rurociągu powrotnym, a następnie obserwowaniu czynnika wypływającego po otwarciu zaworu testowego. Jeśli test jest przeprowadzany dla odwadniaczy dwustanowych i stwierdzimy brak wypływu czynnika, to oznacza, że odwadniacz jest szczelny, działa prawidłowo i nie przepuszcza pary.
Podczas obserwacji wylotu z pracującego odwadniacza można dostrzec parę wtórną, która utworzyła się z rozprężania wrzącego kondensatu. W przypadku nieznacznych przebić pary przez odwadniacz odprowadzający kondensat, tracona jest znacząca ilość pary, a mimo to wizualnie sam wypływający obłok jest taki sam, jak w przypadku poprawnej pracy. Jednakże, gdy przebicia pary są dużo większe lub w sytuacji, kiedy kondensat nie napływa, widzimy zmianę postaci pary na wylocie z odwadniacza. Wówczas poprzez zmniejszenie ciśnienia pary powstaje para przegrzana tuż za odwadniaczem, która zachowuje się inaczej niż para nasycona. Pamiętajmy, że nawet małe ilości kondensatu przed odwadniaczem mogą spowodować, że za odwadniaczem utrzymane zostaną warunki nasycenia, przez co przebicie pary może pozostać niezauważone. Na podstawie obserwacji wylotu można stwierdzić jedynie sytuację, w której kondensat przed odwadniaczem jest spiętrzony i schłodzony poniżej 100°C, co sprawi, że na wylocie nie zobaczymy pary z rozprężania.
Metoda kontroli odwadniacza z wykorzystaniem wziernika
Aby właściwie ocenić działanie odwadniacza, wziernik powinien być umieszczony tuż przed nim. Na podstawie obrazu widocznego we wzierniku i porównania go z wzorcowymi przykładami, można szybko i precyzyjnie określić, czy odwadniacz funkcjonuje prawidłowo.
Wziernik, który jest zamontowany przed odwadniaczem pracuje przy znacznie wyższym ciśnieniu niż za odwadniaczem, co wymaga spełnienia rygorystycznych norm bezpieczeństwa dla personelu. Wysokie wymagania dotyczące wytrzymałości korpusu i szkieł wziernikowych sprawiają, że urządzenie to jest stosunkowo drogie - jego cena często dorównuje, a nawet przewyższa koszt samego odwadniacza. W związku z tym instalacja wziernika przed każdym odwadniaczem znacząco zwiększa koszty inwestycji związane z systemem odwodnienia.
Zwiększone koszty inwestycyjne nie są jedynymi wydatkami związanymi z instalacją wzierników. W przypadku zanieczyszczonych kondensatów, szkła wziernikowe szybko ulegają zabrudzeniu, co uniemożliwia dokładną kontrolę, a ich czyszczenie lub wymiana staje się koniecznością (czasem wystarczy wymiana wewnętrznej folii). Dodatkowo uderzenia wodne mogą prowadzić do pęknięć szkieł lub ich uszkodzenia. Ograniczenia temperaturowe również muszą być brane pod uwagę przy ich stosowaniu. W rezultacie wzierniki są używane rzadko i zazwyczaj tylko tam, gdzie wymagana jest częsta kontrola pracy urządzeń i odwadniaczy ze względu na specyficzne wymagania procesów technologicznych.
Metoda kontroli odwadniacza oparta o pomiar temperatur i fotografię termowizyjną
Sprzęt do pomiaru temperatury, taki jak pirometry czy aparaty termowizyjne często są używane przez personel do oceny pracy odwadniaczy. Niestety tego typu pomiary, zwłaszcza przy próbach wykrycia małych przebić pary mogą wskazywać błędne wartości. Precyzyjne wykrycie przebicia jest możliwe jedynie w przypadku pary przegrzanej. Gdy mówimy o parze nasyconej, prawidłowa ocena jest znacznie trudniejsza, a nawet niemożliwa.
Pomiar temperatury jest skuteczny w identyfikacji odwadniaczy, które powodują spiętrzenie kondensatu lub są zablokowane. W odwadniaczach termostatycznych odprowadzających kondensat z rurociągów pary nasyconej, można mierzyć temperatury od 10-20 K niższe od temperatury nasycenia (gdy odwadniacz jest zamknięty przez dłuższy czas), jak również wartości równe temperaturze nasycenia (zaraz po zamknięciu odwadniacza). W przypadku przebicia pary zarejestrowana zostanie również temperatura pary nasyconej. Dla odwadniaczy pływakowych z racji ich specyficznego działania powinniśmy mierzyć temperaturę nasycenia na wlocie bez względu na to, czy pracują poprawnie, czy przepuszczają parę. Wyjątek stanowi sytuacja, w której występują duże przebicia bez pojawienia się kondensatu, co prowadzi do niewielkiego przegrzania pary. W konsekwencji następuje wzrost ciśnienia w systemie zwrotu kondensatu. W takiej sytuacji, kiedy odwadniacz odprowadza gorący kondensat, będziemy widzieć podobnie podwyższoną temperaturę, co może prowadzić do błędnej diagnozy i niepotrzebnej wymiany odwadniaczy.
Metoda kontroli odwadniacza oparta o detekcję przewodności czynnika wraz z pomiarem temperatury
System detekcji przewodności elektrycznej czynnika połączony z pomiarem jego temperatury umożliwia monitorowanie prawidłowego działania oraz wykrywanie awarii odwadniacza. Urządzenie to powinno być zamontowane przed dyszą odwadniacza, aby uniknąć zakłóceń wynikających z rozprężania pary, które mogłyby wpłynąć na jakość pomiaru. W systemie stosowana jest elektroda przewodnościowa, która wykrywa przebicie pary oraz czujnik temperatury odpowiedzialny za wykrywanie przechłodzenia kondensatu, spowodowanego jego nadmiernym spiętrzeniem. Pomiar opiera się na różnicy w przewodności elektrycznej pomiędzy kondensatem a parą (podczas gdy kondensat przewodzi prąd, przewodność pary jest prawie zerowa). Zarówno elektroda, jak i czujnik temperatury mogą zostać zainstalowane w osadniku zanieczyszczeń odwadniacza lub w naczyniu pomiarowym przed odwadniaczem.
Ultradźwiękowa metoda kontroli odwadniacza połączona z pomiarem temperatury
Regularna kontrola odwadniaczy w systemach pary i kondensatu przy użyciu urządzeń do pomiaru ultradźwiękowego, jest kluczowym elementem działań na rzecz efektywnego wykorzystania nośników ciepła. Dzięki takim badaniom możliwe jest wykrycie wszystkich odwadniaczy, które działają nieprawidłowo. Dodatkowo doświadczony operator może również zidentyfikować inne błędy związane z montażem, czy pracą urządzeń w całym systemie.
Chcąc przeprowadzić kontrolę odwadniaczy w instalacjach parowych, używany jest sprzęt monitorujący emisję ultradźwięków generowanych podczas przepływu medium przez dyszę odwadniacza. Taki monitoring nie wymaga demontażu odwadniacza ani montowania urządzeń pomiarowych co sprawia, że jest bezinwazyjny. Sprzęt testujący wyposażony jest w czujnik dotykowy, który przekształca ultradźwiękowe drgania mechaniczne w sygnały elektryczne, które są wzmacniane i analizowane przez specjalny miernik. W trakcie analizy wyników należy uwzględnić, że natężenie dźwięku zależy nie tylko od ilości pary przedostającej się przez odwadniacz. Na wynik pomiaru wpływają również takie czynniki, jak ilość przepływającego kondensatu, różnica ciśnień na odwadniaczu, typ zastosowanego odwadniacza oraz zewnętrzne zakłócenia np. pochodzące od silników, nieszczelnych zaworów, czy stacji redukcji ciśnienia. Metoda ta jest najbardziej skuteczna w przypadku odwadniaczy, przez które przepływa od 50 do 100 kg/h kondensatu przy różnicy ciśnień poniżej 20 bar. W takich warunkach można oszacować straty pary na poziomie 1-4 kg/h, co zależy od umiejętności operatora lub systemu mikroprocesorowego. Jeśli odwadniacz pracuje w innych warunkach niż zalecane, warto na czas testu chwilowo zmienić parametry pracy np. redukując ilość kondensatu przez obniżenie obciążenia po stronie grzewczej.
