ข้อพิจารณาในการเลือก Steam Trap

ประเภทแอปพลิเคชัน การออกแบบระบบ และความต้องการบำรุงรักษาจะมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพและการเลือก steam trap ปัจจัยต่างๆ เช่น waterhammer สิ่งสกปรก การล็อกไอน้ำ การระบายน้ำเป็นกลุ่ม สภาพสุญญากาศ และการควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการถูกอภิปรายในบทช่วยสอนนี้

ข้อพิจารณา

โดยนิยาม steam trap ต้องดักหรือยับยั้งไอน้ำในขณะเดียวกันไม่จำกัดการผ่านของ kondensate อากาศ และก๊าซไม่ควบแน่นอื่นๆ ความต้องการพื้นฐานของ steam trapping ที่ดีได้ร่างไว้แล้ว แต่ควรย้ำว่าประสิทธิภาพของอุปกรณ์มีความสำคัญยิ่ง การเลือก trap ตามพื้นฐานที่ความต้องการความดัน โหลด kondensate และการระบายอากาศเป็นไปตามในขั้นตอนเลือกเบื้องต้น อย่างไรก็ตาม การออกแบบระบบและบำรุงรักษาจะมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพและการเลือก โปรดอ้างอิงส่วนย่อยต่อไปนี้ในโมดูลนี้สำหรับคำแนะนำเพิ่มเติม

Waterhammer Waterhammer เป็นอาการของปัญหาในระบบไอน้ำ อาจเกิดจากการออกแบบท่อไอน้ำและ kondensate ไม่ดี การใช้ trap ประเภทผิดหรือ steam trap ที่รั่ว หรือการผสมผสานของปัจจัยเหล่านี้ มักไม่มีประโยชน์ที่จะติดตั้ง trap ที่ถูกต้องสำหรับการใช้งาน หากเลย์เอาต์ระบบไม่อนุญาตให้ trap ทำงานถูกต้อง เป็นเรื่องไร้ผลเช่นเดียวกันที่จะติดตั้งเลย์เอาต์ที่ถูกต้องและไม่ให้ความสนใจกับ steam trapping อย่างเหมาะสม โมดูล 11.6 ถึง 11.11 ‘การเลือก steam trap’ จะจัดการกับการจับคู่ที่ถูกต้องของ steam trap กับการใช้งานและเลย์เอาต์ การจัดวางท่อไอน้ำที่เหมาะสมยังถูกจัดการในบล็อก 10 - ‘การจ่ายไอน้ำ’ อาการของ waterhammer มักถูกโทษว่าเป็นการทำงานผิดพลาดของ steam trap คำอธิบายที่น่าจะกว่าคือ steam trap ที่เสียหายถูกทำลายโดย waterhammer Waterhammer อาจเกิดขึ้นได้หลายวิธี รวมถึง:-

• ไม่สามารถกำจัด kondensate จากเส้นทางของไอน้ำความเร็วสูงในท่อ
• จากการใช้งานที่ควบคุมอุณหภูมิและที่ kondensate ต้องยกขึ้นไปยังท่อกลับ หรือกลับไปยังระบบความดัน
• ไม่สามารถของ kondensate ที่จะเข้าหรือเดินทางตามท่อกลับขนาดเล็กอย่างเหมาะสม เนื่องจาก (a) น้ำท่วม หรือ (b) ความดันเกินจากผลกระทบของ flash steam การออกแบบและเทคนิคการผลิตสมัยใหม่ผลิต steam trap ที่แข็งแรงกว่ารุ่นก่อน สิ่งนี้อนุญาตให้ steam trap มีอายุยืนกว่าในสภาพปกติ และยังทนทานต่อผลกระทบของระบบที่ออกแบบไม่ดีได้ดีกว่า โดยพื้นฐาน ไม่ว่า steam trap จะผลิตดีเพียงใด หากติดตั้งในระบบที่ออกแบบไม่ดี จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าและมีอายุการทำงานสั้นกว่า หาก steam trap ล้มเหลวอย่างต่อเนื่องบนระบบที่จัดตั้งแล้วเนื่องจาก waterhammer น่าจะเป็นความผิดของเลย์เอาต์ระบบ มากกว่า trap วิธีแก้ไขคือตรวจสอบและขจัดสาเหตุที่แท้จริงของปัญหาโดยแก้ไขข้อบกพร่องของระบบ การใช้งานที่สำคัญสองประการคือการระบายน้ำท่อจ่ายหลัก และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ควบคุมอุณหภูมิ เป็นกฎทั่วไป ท่อจ่ายหลักควรถูกระบายทุกๆ 30 ถึง 50 เมตรด้วยกระเป๋าระบายที่มีขนาดเพียงพอ ก้นของท่อขึ้นใดๆ ต้องระบายด้วย เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ควบคุมอุณหภูมิสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเฉพาะเมื่ออนุญาตให้ kondensate ระบายน้ำอิสระ หากมีการยกหลัง trap จะมีแนวโน้ม waterhammer เสมอ ไม่ว่าจะติดตั้ง trap ใด ในสถานการณ์นี้ trap ควรเสริมด้วยปั๊ม หรือเปลี่ยนเป็น pump-trap หัวข้อนี้จะจัดการในรายละเอียดเพิ่มเติมในบล็อก 13 - ‘การกำจัด kondensate’ สิ่งสำคัญคือท่อต้องออกแบบและติดตั้งถูกต้อง สิ่งนี้จะช่วยรักษาประสิทธิภาพทางความร้อนของระบบตลอดอายุการใช้งาน

สิ่งสกปรก สิ่งสกปรกเป็นปัจจัยสำคัญอีกประการที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือก trap แม้ว่าไอน้ำควบแน่นเป็นน้ำกลั่น บางครั้งอาจมีผลิตภัณฑ์จากสารบำบัดน้ำป้อนหม้อไอน้ำและแร่ธาตุธรรมชาติในน้ำ สิ่งสกปรกท่อที่เกิดระหว่างการติดตั้งและผลิตภัณฑ์ของการกัดกร่อนก็ต้องพิจารณาด้วย

trap แบบกระตุ้นเป็นจังหวะมีโอกาสน้อยที่สุดที่จะได้รับผลกระทบจากสิ่งสกปรก ใน trap แบบเทอร์โมสแตติก หมายความว่า trap แบบเทอร์โมสแตติกความดันสมดุลเป็นที่ต้องการ แม้ว่าวาล์วแบนขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับไดอะแฟรมบางตัวอาจทำให้เกิดปัญหา

การกระทำแบบหยดของ bimetallic trap ร่วมกับการจัดเรียงก้านวาล์วผ่านที่นั่ง หมายความว่าสิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มทำงานผิดพลาดมากที่สุด (เนื่องจากแรงเสียดทานเพิ่ม) หรือแม้แต่อุดตัน บางครั้งอ้างว่าองค์ประกอบเซ็นเซอร์สามารถทำความสะอาดได้ง่ายและไม่สะสมสิ่งสกปรก อย่างไรก็ตาม การสะสมสิ่งสกปรกขององค์ประกอบแทบไม่ใช่ปัญหา: ส่วนที่เกี่ยวข้องคือกลไกวาล์ว ‘clack ไดนามิก’ ที่มักทำความสะอาดตัวเองเนื่องจากการเปิดเชิงบวก

steam trap แบบลอย-เทอร์โมสแตติกค่อนข้างทนทานต่อสิ่งสกปรก เป็นตัวอย่างสุดโต่ง เมื่อระบายน้ำจากเครื่องอบฆ่าเชื้อบ่มคอนกรีต ทรายตกค้างที่ตกตะกอนใน kondensate สามารถถูกพาผ่าน steam trap แบบลอย-เทอร์โมสแตติกขนาดใหญ่ได้สำเร็จ เนื่องจากการไหลความเร็วต่ำผ่านรูขนาดค่อนข้างใหญ่

inverted bucket trap มีช่องระบายอากาศใน bucket หากอุดตัน อาจทำให้ trap air-bind และตอบสนองช้า หากเกิดขึ้น ตะกรันหรือสิ่งสกปรกที่อุดตันช่องระบายอากาศต้องถูกดันออก ซึ่งต้องถอด trap ออกจากบริการ

impulse trap ไม่ทนต่อสภาพสกปรก ระยะห่างละเอียดระหว่างปลั๊กและปลอกเรียวมีแนวโน้มต่อการไหลความเร็วสูงและปลั๊กจะติดในตำแหน่งกลางบ่อยครั้ง trap ยึดในตำแหน่งคงที่และจะผ่านไอน้ำหรือ kondensate ขึ้นอยู่กับอัตราการควบแน่น

อุปกรณ์รูคงที่เหมาะน้อยที่สุดสำหรับสภาพสกปรก รูโดยธรรมชาติเล็กและอุดตันบ่อย การขยายรู (ที่บางครั้งทำด้วยความสิ้นหวัง) ทำลายแนวคิดการกำหนดขนาดรูคงที่ สิ้นเปลืองและในบางกรณีเพียงแค่เลื่อนเวลาจนอุดตันอีกครั้ง ตัวกรองมักมาพร้อมและติดตั้งแต่ต้องละเอียดมากเพื่อให้มีประสิทธิภาพ สิ่งนี้เพียงแค่ย้ายการอุดตันจาก trap รูไปยังตัวกรอง ที่ต้องมีการหยุดทำงานเป็นประจำสำหรับทำความสะอาด

ตัวกรอง

อุปกรณ์เหล่านี้ (รูป 11.5.1) มักถูกลืมในระบบไอน้ำ มักดูเหมือนในความพยายามลดค่าใช้จ่ายติดตั้ง ตะกรันและสิ่งสกปรกท่อส่งผลต่อวาล์วควบคุมและ steam trap และลดอัตราการถ่ายเทความร้อน ง่ายและราคาถูกมากที่จะติดตั้งตัวกรองในท่อ และค่าใช้จ่ายต่ำจะให้ผลตอบแทนตลอดอายุการติดตั้ง ตะกรันและสิ่งสกปรกถูกดัก และการบำรุงรักษาโดยทั่วไปลดลง การเลือกง่าย วัสดุตัวกรองถูกเลือกให้ตรงกับประเภทการติดตั้งและความดันระบบที่คาดว่าจะทำงาน ขนาดตะแกรงกรองต่างๆ อาจพิจารณาสำหรับระดับการป้องกันต่างกัน ยิ่งกรองละเอียด ยิ่งต้องทำความสะอาดบ่อย สิ่งหนึ่งแน่นอน ตัวกรองง่ายและถูกกว่าในการซื้อและบำรุงรักษากว่าวาล์วควบคุมหรือ steam trap ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวกรองอยู่ในบล็อก 12 - ‘อุปกรณ์เสริมท่อ’

การล็อกไอน้ำ

ความเป็นไปได้ของการล็อกไอน้ำบางครั้งเป็นปัจจัยตัดสินในการเลือก steam trap อาจเกิดขึ้นเมื่อ steam trap ถูกติดตั้งห่างจากอุปกรณ์ที่ระบายน้ำ อาจรุนแรงขึ้นเมื่อ kondensate ถูกกำจัดผ่านท่อไซฟอนหรือท่อจุ่ม รูป 11.5.2 แสดงปัญหาของการล็อกไอน้ำในลูกกลิ้งอบแห้งหมุนโดยใช้ท่อไซฟอน ในรูป 11.5.2 (i) ความดันไอน้ำเพียงพอที่จะยก kondensate ขึ้นท่อไซฟอน ผ่าน steam trap และออกไป รูป 11.5.2 (ii) แสดงสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อระดับ kondensate ที่ก้นลูกกลิ้งลดลงต่ำกว่าปลายท่อไซฟอน ไอน้ำเข้าท่อไซฟอนและทำให้ steam trap (ในกรณีนี้แบบลอย) ปิด trap ถูก ‘ล็อกไอน้ำ’ ชั่วคราว ความร้อนสูญเสียจากลูกกลิ้งจะส่งผลให้ kondensate เพิ่มเติมก่อตัว ซึ่งไม่สามารถเข้าถึง trap ได้ รูป 11.5.2 (iii) แสดงลูกกลิ้งที่เติมน้ำมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งจะส่งผลให้อัตราอบแห้งจากลูกกลิ้งลดลงและพลังงานที่ต้องการหมุนลูกกลิ้งเพิ่มขึ้น ในกรณีสุดโต่งลูกกลิ้งอาจเติมถึงเส้นกลางและอาจเสียหายจากภาระทางกลเกิน เพื่อบรรเทาปัญหานี้ต้องการ trap ที่มีวาล์ว ‘ปลดล็อกไอน้ำ’ นี่คือวาล์วเข็มภายในที่อนุญาตให้ไอน้ำที่ล็อกในท่อไซฟอนถูกปล่อยผ่านวาล์วหลัก float trap เป็นประเภทเดียวของ trap ที่มีสิ่งอำนวยความสะดวกนี้และเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องบนเครื่องจักรหมุนเช่นลูกกลิ้งอบแห้ง เพราะวาล์วเข็มเปิดเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองไอน้ำจึงมีกำลังจำกัดในการระบายอากาศ trap ประเภทนี้มักมาพร้อมกับช่องระบายอากาศรวมและปลดล็อกไอน้ำ (รูป 11.5.3) กลไกปลดล็อกไอน้ำแบบแมนนวลทำงานอิสระจากการกระทำช่องระบายอากาศอัตโนมัติ steam trap แบบลอย-เทอร์โมสแตติกมาตรฐานแสดงในรูป 11.5.4 trap ประเภทอื่นจะเปิดและในที่สุดจัดการกับการล็อกไอน้ำ อย่างไรก็ตาม การระบายน้ำและประสิทธิภาพอุปกรณ์จะไม่สม่ำเสมอ ชัดเจนว่าไม่ยอมรับได้สำหรับผู้ใช้อุปกรณ์กระบวนการที่เวลาแบทช์ คุณภาพและประสิทธิภาพมีความสำคัญสูง

การระบายน้ำเป็นกลุ่ม

การระบายน้ำเป็นกลุ่มอธิบายการใช้ trap เดียวให้บริการมากกว่าหนึ่งการใช้งาน รูป 11.5.5 แสดงสองกระบวนการแบทช์ (กระทะหุ้มเสื้อนอก) ที่ทำงานที่ความดันไอน้ำต่างกันสองระดับด้วยท่อระบายน้ำจากแต่ละเชื่อมต่อ steam trap หนึ่งตัว ความดันสูงกว่าในอุปกรณ์ B จะอนุญาตให้ kondensate จากภาชนะนี้ระบายน้ำ แต่จะหยุด kondensate จากอุปกรณ์ A ปล่อยเนื่องจากวาล์วตรวจสอบ C จะถูกปิด อุปกรณ์ A จะท่วมและประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรุนแรง ด้วยเหตุนี้ การระบายน้ำเป็นกลุ่มของอุปกรณ์ที่ทำงานที่ความดันต่างกันไม่ใช่แนวปฏิบัติที่ดี แต่ถ้าอุปกรณ์ทำงานที่ความดันเดียวกัน? พิจารณาการติดตั้งต่อไปนี้ตามที่แสดงในรูป 11.5.6

ในรูป 11.5.6 เนื้อหาของกระทะ A เกือบถึงอุณหภูมิแล้วและควบแน่นไอน้ำค่อนข้างน้อย กระทะ B, C และ D เพิ่งเติมด้วยผลิตภัณฑ์เย็น และเมื่อเปิดไอน้ำ อัตราการควบแน่นสูงกว่ากระทะ A มาก ดังนั้นความเร็วไอน้ำตามท่อจ่ายเหล่านี้สูงกว่ามาก ส่งผลให้แรงดันลดสูงกว่าตามท่อแยกแต่ละท่อ ความดันไอน้ำต่ำกว่าจะมีอยู่ที่ทางเข้ากระทะของ B, C และ D และในเสื้อนอกไอน้ำของพวกเขา (เนื่องจาก B, C และ D มีอัตราการควบแน่นสูงกว่ากระทะ A) ลดความสามารถให้ความร้อนและเพิ่มเวลาผลิต ด้วยเหตุนี้ ความดันที่ทางออก kondensate ของกระทะ B, C และ D ต่ำกว่าที่กระทะ A ไอน้ำจะไหลจากกระทะ A ผ่านท่อระบายน้ำ kondensate ไปยังกระทะอื่นเพื่อปรับสมดุลความดัน และ kondensate จากกระทะอื่นจะต้องไหลทวนกระแสไอน้ำนี้ เมื่อจุดระบายน้ำของภาชนะต่างๆ ที่ความดันต่างกันเชื่อมต่อ trap เดียว ภาชนะที่มีความดันสูงสุด (ในกรณีนี้กระทะ A) จะขัดขวางการไหลของ kondensate จากอื่นๆ ภาชนะที่ต้องการปล่อย kondensate มากที่สุด (ในขณะนี้กระทะ B, C และ D) จะมีแนวโน้มท่วม ดังนั้น การจัดเรียง kondensate ที่แสดงในรูป 11.5.6 ไม่น่าจะน่าพอใจ สถานการณ์อาจรุนแรงขึ้นเมื่อกระบวนการที่ระบายน้ำเป็นกลุ่มมีการควบคุมอุณหภูมิแยก การใช้งานที่เป็นไปได้หนึ่งที่เหมาะสำหรับการระบายน้ำเป็นกลุ่มคือหน่วยจัดการอากาศที่มีส่วนให้ความร้อนหลายส่วนต่อเนื่อง (รูป 11.5.7) การใช้งานแบบ ‘ไหล’ นี้ต่างจากกระบวนการแบทช์ (หรือไม่ไหล) ในรูป 11.5.6 ส่วนให้ความร้อนจะแบ่งปันการเปลี่ยนแปลงโหลดเสมอเนื่องจากจ่ายโดยวาล์วควบคุมเดียวกัน สิ่งสำคัญคือจุดเชื่อมต่อระบายน้ำ kondensate และท่อทั่วไปมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะอนุญาตการไหล kondensate ทิศทางเดียวกับกระแสไอน้ำในทิศทางตรงกันข้าม จะทำงานเฉพาะเมื่อทุกส่วนจ่ายโดยวาล์วควบคุมเดียวและของเหลวทุติยภูมิเดียวกันให้ความร้อนโดยทุกส่วน

เหตุผลเดิมสำหรับการระบายน้ำเป็นกลุ่มคือเคยมี steam trap เพียงประเภทเดียว เป็นต้นแบบของ bucket trap ปัจจุบัน และมีขนาดใหญ่และแพงมาก steam trap ปัจจุบันมีขนาดเล็กกว่าและคุ้มค่า อนุญาตให้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละตัวระบายน้ำอย่างเหมาะสม ดีกว่าเสมอสำหรับอุปกรณ์ใช้ไอน้ำที่จะมี trap แยกแต่ละตัวแทนที่จะเป็นกลุ่ม ในหลายกรณีอาจจำเป็นต้องใช้ pump-trap บนอุปกรณ์ที่ควบคุมอุณหภูมิ เพื่อกำจัด kondensate อย่างเหมาะสม

Diffusers

ด้วย steam trap ที่ระบายน้ำสู่บรรยากาศจากท่อปลายเปิด เป็นไปได้ที่จะเห็นการปล่อย kondensate ร้อน ปริมาณ flash steam จะมีอยู่สัมพันธ์กับความดัน kondensate ก่อน trap สิ่งนี้อาจเป็นอันตรายต่อผู้สัญจรไปมา แต่ความเสี่ยงอาจลดลงโดยลดความรุนแรงของการปล่อย สิ่งนี้อาจทำได้โดยติดตั้ง diffuser ง่ายๆ (รูป 11.5.8) ที่ปลายท่อ (รูป 11.5.9) ซึ่งลดความรุนแรงของการปล่อยและเสียง ระดับเสียงอาจลดลงสูงสุด 80%

ความต้องการพิเศษ

การระบายน้ำสุญญากาศ

การกำจัด kondensate จากช่องไอน้ำที่ทำงานภายใต้สุญญากาศอาจเป็นปัญหา หากใช้ steam trap ทางออกต้องเชื่อมต่อกับแหล่งสุญญากาศที่ใหญ่กว่าในช่องไอน้ำเพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงดันแตกต่างคงที่ผ่านรูเพื่อปล่อย kondensate หากเป็นไปไม่ได้ ปั๊มขับเคลื่อนด้วยแรงดันอาจใช้เพื่อระบายน้ำจากอุปกรณ์ (รูป 11.5.10 และ 11.5.11) วาล์วตรวจสอบแบบนิ่มแนะนำที่ทางออกปั๊มที่มีการยกน้อยหรือไม่มี และช่องว่างอากาศจะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ต้านการไซฟอนเมื่อระบายน้ำไปยังจุดต่ำกว่าปั๊ม ความดันบรรยากาศอาจใช้เป็นแรงขับเคลื่อนเมื่อระบายน้ำต่ำกว่าปั๊ม (รูป 11.5.11) แต่วาล์วตรวจสอบทางออกควรวางตำแหน่งในวงแหวนซีลใต้ปั๊มเพื่อชักนำหัวเปิดขั้นต่ำ (ขึ้นอยู่กับประเภทวาล์วตรวจสอบ) และซีลน้ำ หากปั๊มระบายน้ำ kondensate จากระบบก๊าซสุญญากาศ อากาศอัดหรือก๊าซเฉื่อยอาจใช้เป็นแรงขับเคลื่อนเพื่อขับปั๊ม

การระบายน้ำ steam trap ของกระบวนการควบคุมอุณหภูมิ steam trap เป็นวาล์วอัตโนมัติที่พึ่งพาพลศาสตร์ระบบเพื่อจัดหาการไหล ต้องพึ่งพาและตอบสนองต่อปัจจัยภายนอก เช่น ความดันไอน้ำหรือแรงดันหัวสถิตที่ด้านเข้าของ trap ความดันทางออกต้องต่ำกว่าความดันทางเข้าเพื่อจัดหาการไหลในทิศทางที่ถูกต้อง อัตราการไหลผ่าน steam trap ใดๆ จึงสัมพันธ์กับแรงดันแตกต่างทั่ว ยังเป็นไปได้ที่จะมีแรงดันแตกต่างลบทั่ว trap ซึ่งจะส่งเสริมการไหลย้อนกลับผ่าน เมื่อ trap ติดตั้งเพื่อผ่าน kondensate เข้าท่อกลับทั่วไป แนะนำให้ติดตั้งวาล์วไม่กลับหลัง trap แต่ละตัวเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับภายใต้สภาพแรงดันลบ การเกิดขึ้นของศูนย์และแรงดันลบแตกต่างทั่ว steam trap เป็นเรื่องปกติ ผลกระทบเห็นได้บ่อยกับกระบวนการควบคุมอุณหภูมิ เช่น แบตเตอรีฮีตเตอร์ เครื่องทำความร้อน กระทะหุ้มเสื้อนอก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ในความเป็นจริงกระบวนการใดที่มีวาล์วควบคุมบนจ่ายไอน้ำ อาจเกิดขึ้นโดยไม่คำนึงถึงความดันจ่ายไอน้ำ และขึ้นอยู่ทั้งหมดกับความดันระบบ kondensate และความดันไอน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คำว่า ‘stall’ อธิบายสภาพนี้ เมื่อใดก็ตามที่ถูกคาดการณ์หรือวินิจฉัย วิธีแก้อื่นเช่น pump-trap ต้องการเพื่อกำจัด kondensate จากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ปรากฏการณ์นี้ถูกอภิปรายในรายละเอียดมากขึ้นในบล็อก 13 - ‘การกำจัด kondensate’