Роль редукционного клапана в узле Опции

[hairymax]

Уважаемые коллеги!

К теме прикладываю оригинальное фото с пояснительными выносками.
Это узел, на конце паропровода, по которому доставляется пар из котельной в гранулятор комбикормового завода.
Система создана 10 лет назад. Связь с автором проекта восстановить нельзя, поэтому и вопросы задать некому.

Данные:
1. паропровод ДУ50
2. длина трассы 30 м
3. расход пара 0,8 т/ч
4. давление в паропроводе до редукционного клапана 8 бари
5. давление после редукционного клапана 2 бари
6. паровой котел работает только для этого потребителя и никак иначе.

Вопросы:
1. Зачем проектировщик поставил перед единственным потребителем редукционный клапан для сброса давления пара с 8 до 2 бари,
если точно такой же пар мы можем получать прямо из парогенератора, когда контроллер давления выставлен на 2,5 бари???
Пол-бара теряем по трассе, у потребителя получается давление 2.

2. Может ли теоретически правильно подобранный редукционный клапан в таком узле пропускать все 0,8 т/ч пара, преобразовывая давление с 8 до 2 бари.
Или же все-таки какой-то процент пара перед клапаном задерживается, конденсируется и возвращается в конденсатный бак???

Прикрепленные файлы

 P1010133___Copy.JPG ( 682,56 килобайт ) Кол-во скачиваний: 93

 

[hairymax]

Уважаемые коллеги!

К теме прикладываю оригинальное фото с пояснительными выносками.
Это узел, на конце паропровода, по которому доставляется пар из котельной в гранулятор комбикормового завода.
Система создана 10 лет назад. Связь с автором проекта восстановить нельзя, поэтому и вопросы задать некому.

Данные:
1. паропровод ДУ50
2. длина трассы 30 м
3. расход пара 0,8 т/ч
4. давление в паропроводе до редукционного клапана 8 бари
5. давление после редукционного клапана 2 бари
6. паровой котел работает только для этого потребителя и никак иначе.

Вопросы:
1. Зачем проектировщик поставил перед единственным потребителем редукционный клапан для сброса давления пара с 8 до 2 бари,
если точно такой же пар мы можем получать прямо из парогенератора, когда контроллер давления выставлен на 2,5 бари???
Пол-бара теряем по трассе, у потребителя получается давление 2.

2. Может ли теоретически правильно подобранный редукционный клапан в таком узле пропускать все 0,8 т/ч пара, преобразовывая давление с 8 до 2 бари.
Или же все-таки какой-то процент пара перед клапаном задерживается, конденсируется и возвращается в конденсатный бак???

Прикрепленные файлы

 P1010133___Copy.JPG ( 682,56 килобайт ) Кол-во скачиваний: 93

 

[gilepp]

1. Зачем проектировщик поставил перед единственным потребителем редукционный клапан для сброса давления пара с 8 до 2 бари,
если точно такой же пар мы можем получать прямо из парогенератора, когда контроллер давления выставлен на 2,5 бари???
Пол-бара теряем по трассе, у потребителя получается давление 2.

2. Может ли теоретически правильно подобранный редукционный клапан в таком узле пропускать все 0,8 т/ч пара, преобразовывая давление с 8 до 2 бари.
Или же все-таки какой-то процент пара перед клапаном задерживается, конденсируется и возвращается в конденсатный бак???

1. Не думаю, что это возможно. Режим работы на 2,5 бар не является рабочим для котла, поэтому проектировщик и выбрал такое решение. По моим расчетам, потери кстати 0,1 бар получились.
2. Нет, через редуктор проходит весь пар. Причем пар предварительно осушается в сепараторе, что тоже хорошее решение проектировщика.

[shvet]

Ну что же, и здесь провел похожие расчеты, и снова давайте сравним результаты. Сразу извиняюсь, но забыл посмотреть длину трубы и в расчетах учитывал не 30 м, а 200 м. Для расчетов ввиду того,что вы ничего не указываете принимаем:
- исходный пар не перегретый и под давлением 10 бари
- изгибы, перепады высот, сужающие устройства, изоляция и т.п. не учитываем
- рег клапан на грануляторе и фильтр не учитываем

1 вариант - существующий (питание паром высокого давления)
Принципиальная схема

Тепловая нагрузка (теплопотребление) на грануляторе

Параметры работы самой трубы

Обратите внимание, на скорость и перепад давления по трубе, именно это ключевые параметры

2 вариант - предполагаемый (питание паром низкого давления)
Принципиальная схема

Тепловая нагрузка (теплопотребление) на грануляторе

ПАраметры работы трубы

Повторно обратите внимание на скорость и перепад давления

Проведем маленький анализ и сравним результаты
1. Нагрузка на гранулятор не изменилась, т.е. давление пара не влияет на его теплосодержание
2. зато сильно изменился режим работы самой трубы
- перепад давления по трубе вырос в 2,5 раза
- скорость выросла в 3 раза и самое главное она вплотную приблизилась к критической
- регулятор давления PCV-2 теперь работает с перепадом 0,2 бар, что может быть недопустимо для данной модели, т.к. любой регултор устойчиво работает только в опр диапазоне. Диапазон можно узнать из паспорта на прибор, например посмотрите здесь на табличку "Диапазоны рабочих давлений"

Значит существует опасность механической эррозии опасных участков трубы:
- мест где поток резко меняет направление
- мест где есть резкие перепады давления или скорости по трубе (диафрагмы, шайбы, рег. клапаны)

Конкретно ваш пример конечно к таким перепадам не приведет, т.к. длина 30 м, а не 200 как в моем расчете. Но и в расчете не учтены теплопотери, изгибы и т.п.

Вопросы:
1. Зачем проектировщик поставил перед единственным потребителем редукционный клапан для сброса давления пара с 8 до 2 бари,
если точно такой же пар мы можем получать прямо из парогенератора, когда контроллер давления выставлен на 2,5 бари???
Пол-бара теряем по трассе, у потребителя получается давление 2.

Чем руководствовался проектировщик, когда выбирал давление пара после котла - это вам сюда на стр. 12 пункт 6. К сожалению на англ., за русским аналогом обращайтесь к форумчанам. Если вкратце, то большее давление пара позволяет уменьшить энергозатраты, но в вашем случае нет потребителей пара типа паровых турбин или насосов с паровым приводом и понижение давления определяется только режимом работы трубопроводов. Скорее всего давление после котла было выбрано заранее (до того как определились с потребителем) по методу "пальцем в небо" и специально с большим запасом, чтобы в случае чего уложиться в любую прихоть заказчика. Меньшее давление позволяет котлу работать при более мягких режимах и немного повышает КПД.

Редукционный клапан перед потребителем ставится специально и в большинстве случаев, чтобы режим работы потребителя не зависел от перепада давления в коллекторе пара при пусках-остановках смежных узлов, при сильном ливне (тогда намокает изоляция и резко увеличиваются теплопотери) и т.п.

При понижении давления в коллекторе Ду50 теряем не 0,5 бара, а 2,5 бара - подробнее см. выше.

2. Может ли теоретически правильно подобранный редукционный клапан в таком узле пропускать все 0,8 т/ч пара, преобразовывая давление с 8 до 2 бари.
Или же все-таки какой-то процент пара перед клапаном задерживается, конденсируется и возвращается в конденсатный бак???

да может. чем больше перепад давления по клапану, тем в большем диапазоне и более точно он может регулировать, но при этом увеличивается опасность механической эррозии пары седло-клапан клапана из-за больших скоростей в этом месте. Из личного опыта - неправильно подобранный конденсатоотводчик (принцип работы такой же как и у клапана) с пропускной способностью 2,5 т/ч вместо реальных ~5 т/ч проработал только 0,5 года, после чего пар "выел" у него полностью нержавеющий клапанок, превратив его просто в трубку с гладкой внутренней поверхностью. Поэтому клапаны на большие перепады давления дороже и более требовательны к качеству изготовления. С другой стороны клапаны на сверхнизкие перепады тоже дороже и более требовательны к качеству изготовления, т.к. являются очень "тонкими" механизмами.

Как показали расчеты кол-во конденсата в сепараторе не зависит от давления ни до, ни после сепаратора. Образование конденсата зависит только от теплопотерь по коллектору Ду50.

Остались/появились вопросы - пишите в этой теме.

Сообщение отредактировал shvet - 24.7.2014, 22:10

[hairymax]

Добрый день, Господа!
Сразу хочу поблагодарить Вас за оперативность и отзывчивость!
Внимательно изучил Ваши послания, еще раз перекопал литературу и даже "вернулся" в студенческие времена, чтобы вспомнить теорию термодинамики

[hairymax]

Теперь становится понятней. Начну резюме с конца.

2. Может ли теоретически правильно подобранный редукционный клапан в таком узле пропускать все 0,8 т/ч пара, преобразовывая давление с 8 до 2 бари.
Или же все-таки какой-то процент пара перед клапаном задерживается, конденсируется и возвращается в конденсатный бак???

Ответ: да, может. На то он и редукционный клапан, чтобы пропускать при правильном подборе то количество пара,
которое к нему подвели, но с функцией понижения давления. Ведь, проходя через сужение клапана пар ускоряется, чтобы "пролезть" в своем объеме в отверстие,
а преодолев его, пар теряет давление за счет сопротивления и в добавок расширяется сохраняя температуру.

Если что-то не так, пожст, поправте.

[Лыткин]

Добрый день, Господа!
Сразу хочу поблагодарить Вас за оперативность и отзывчивость!
Внимательно изучил Ваши послания, еще раз перекопал литературу и даже "вернулся" в студенческие времена, чтобы вспомнить теорию термодинамики

Почитайте дросселирование и мятие пара.

[hairymax]

1. Зачем проектировщик поставил перед единственным потребителем редукционный клапан для сброса давления пара с 8 до 2 бари,
если точно такой же пар мы можем получать прямо из парогенератора, когда контроллер давления выставлен на 2,5 бари???
Пол-бара теряем по трассе, у потребителя получается давление 2.

А из предидущего следует ответ на первый вопрос.
Довольно ясно дросселирование пара описано у Н.Н. Ларикова в "Теплотехнике".
Плюс ко всему, я отыскал пару операторов с завода, которые точно сказали,
что для технологии и качества продукции нужна температура пара не ниже 160 град. Цельсия, а оборудование расчитано только на 2 бари.

Вот и получается, что пар производится до 8 бари, транспортируется с такими параметрами до потребителя, а уже перед впуском в потребителя
пар дросселируют с 8 до 2 бари через редукционный клапан. В результате этого 800 кг пара с давлением р1=8 бари и объемом v1 при температуре Т1 проходят через редуктор,
превращаясь в те же самые 800 кг, но с пониженным давлением р2=2 бари и увеличенным объемом v2, сохраняя температуру Т1:

p1 x v1 = p2 x v2 при T=const или по энтальпии i1 = i2 при T=const

Т.е. выходит, что мы получаем перегретый пар с давлением 2 бари и температурой 175 град.Ц, а температура насыщения при 2 бари только лишь 133,5 (по табл. свойств пара).
И в итоге подтверждается расчет shveta, где количество тепла на грануляторе не меняется.

Остались/появились вопросы - пишите в этой теме.

Shvet, если не секрет, какой программой Вы пользовались при расчетах в данной теме? Это онлайн или что-то лицензированное через фирму???

[shvet]

А из предидущего следует ответ на первый вопрос.
Довольно ясно дросселирование пара описано у Н.Н. Ларикова в "Теплотехнике".
Плюс ко всему, я отыскал пару операторов с завода, которые точно сказали,
что для технологии и качества продукции нужна температура пара не ниже 160 град. Цельсия, а оборудование расчитано только на 2 бари.

Вот и получается, что пар производится до 8 бари, транспортируется с такими параметрами до потребителя, а уже перед впуском в потребителя
пар дросселируют с 8 до 2 бари через редукционный клапан. В результате этого 800 кг пара с давлением р1=8 бари и объемом v1 при температуре Т1 проходят через редуктор,
превращаясь в те же самые 800 кг, но с пониженным давлением р2=2 бари и увеличенным объемом v2, сохраняя температуру Т1:

p1 x v1 = p2 x v2 при T=const или по энтальпии i1 = i2 при T=const

Т.е. выходит, что мы получаем перегретый пар с давлением 2 бари и температурой 175 град.Ц, а температура насыщения при 2 бари только лишь 133,5 (по табл. свойств пара).
И в итоге подтверждается расчет shveta, где количество тепла на грануляторе не меняется.

Неправильный ход мыслей. Очень опасно так думать - это может привести к серьезным ошибкам. При дросселировании пара снижается И давление И температура, НО теплосодержание пара НЕ меняется. Логика довольно просто, надеюсь вы сможете на будущее ее запомнить:



1. Если использовать пар высокого давления, то можно нагревать теплопотребителей (экструдеры, грануляторы, смесители, выпарки и т.д.) до бОльшей температуры. Если я использую пар 8 бари, то нагреть смогу до макс. 170 °С при температуре самого пара в 175 °С. Разница в 5 °С остается на движущую силу процесса.

2. Если использовать пар 2 бари, то можно нагреть на несколько меньшую температуру, в ваше случае до 150 °С, при температуре самого пара в 156 °С. Разницу в 6°С оставим опять на движущую силу процесса.

Давайте разберемся откуда у вас взялось давление в котле в 10 бар, при давлении в потребителе в 2 бара.
Представьте себе проектровщика ваше объекта. Чего хочет заказчик никто не знает. Спрашивать у заказчика руководство не хочет. Самого проектровщика к заказчику не пускают и к выбору оборудования (в вашем случае гранулятора) его специально не подпускают, чтоб "не лезла холопская морда в дела барские", а то он может и про распил бабла узнать. Его заставляют срочно запроектировать котельную, которая вспомогательный объект, и работы по ней можно форсировать заранее, чтобы показать руководству видимость бурной деятельности. Мы с вами знаем, что котельная проектируется ПОСЛЕ основных потребителей, так сказать "под них". Проектировщик это знает, а остальных просто плевать. Что ему остается? Правильно. Заранее заложить такую котельную, которая бы удовлетворила любую прихоть заказчика. Он примерно прикидывает сколько могут запросить макс. температуру греющего пара, соответственно выбирает давление в котле, а любые последующие изменения он легко компенсирует редуцирущими клапанами на самом котле и на потребителе (грануляторе). А то, что котел на 10 бари стоит дороже, чем на скажем 3 бари никого не волнует. За это все равно заплатит заказчик и в силу технического дибилизма (ведь к принятию решений по объекту никогда не привлекаются СПЕЦИАЛИСТЫ заказчика, а только АДМИНИСТРАТОРЫ) заказчик про это даже никогда не догадается, если ему конечно не скажут. В результате все довольны:
- представитель заказчика в лице администратора доволен - бабло попилено
- руководитель от проектировщика (ГИП, гл. инженер, его замы и остальной топ. менеджмент) довольны - бабло попилено и доволен заказчик
- проектировщик (инженер, нач. или рук. группы) доволен - все довольны и его не заставляют по 20 раз переделывать проект
- поставщик оборудования доволен - у него опять купили дорогой котел, он смог вовлечь в круг фин интересов заказчика и руководителя проектировщика

Зато остались теперь тех специалисты заказчика - люди занимающиеся эксплуатацией (вот это уже конкретно вы) и ремонтом оборудования. Поздравляю Вас - вам скорее всего достался котел с завышенным давлением и (тадам!) самый дешевый вариант чтобы оправдать дороговизну из-за завышенного давления. У вас скорее всего отсутствует автоматика или автоматика выполнена в мин объеме, полностью отсутствуют авт системы остановки котла по программам, котел требует постоянного присмотра и обслуживания, отсутствуют запасные части на мелкие детали. Все мелкие детали манометры, дренажи, воздушкини, смотровые стекла и т.п. выполнены "на отъеб..сь" и без внимание к деталям (есть? уже и то хорошо). Отсутствует специнструмент, инструкции сделаны коряво и бесполезны. В общем чего перечислять - классический бомж-пакет.
К тому же давление в котле выше, чем могло бы, а значит скорее всего паровые линии проработаю не 30 лет, а лет 10. Через это время начнут массово подтравливать сальники арматур, появятся первые утечки. Летом еще ничего, а вот зимой начнутся проблемы - сосульки, иней. Заставят устранять, а это частые пуски-остановки котла, а значит новые утечки появятся еще быстрей.

Главное в результате за попиленное бабло администратора заказчика и проектировщика заплатите конкретно вы - ночными вызовами, нервами, обвинениями руководства в некомпетентности и нежелании заставить работать рабочих, кучей лишней работы во время остановок.

Программой пользуюсь спец для моделирования химико-технологических процессов. Специально для теплотехники насколько я знаю ее не применяют из-за дороговизны (>40 k$/год на 1 раб место). Собственно моделирование теплотехникиэто лишь второстепенная "побочка".
В программе с "пол-тыка" не разберетесь, чтобы просто освоится понадобится примерно месяц тщательного самостоятельного обучения по различных гайдам. После того как разберетесь съэкономит кучу времени и нервов. Не позволяет рассчитывать чистую гидродинамику неустояшихся потоков, вернее позволяет (пакет AspenOne Dynamics), но это еще 2-3 месяца разбирательств. Кокретно вам в работе думаю пригодится мало и не отобъет потраченное время. Если все-таки решитесь - пишите я скину обучающие модули.

[T-rex]

Shvet, если не секрет, какой программой Вы пользовались при расчетах в данной теме? Это онлайн или что-то лицензированное через фирму???

Хайсис от Аспена, если не ошибаюсь. Есть еще Кемкад и Про2 (ChemCad, RroII)

[shvet]

Хайсис от Аспена, если не ошибаюсь. Есть еще Кемкад и Про2 (ChemCad, RroII)

Пакет Hysys входит в общий пакет AspenTech и предоставляется на равных правах вместе с Aspen Plus. Сама компания Hysys была относительно недавно поглощена корпорацией Aspen и с тех пор пакет Hysys поставляется совместно с другими продуктами Aspen. Поскольку все продукты Aspen поставляются по системе token, то купив токены, достаточные для Aspen Plus вы сможете пользоваться и Hysys.

Всего в данной области есть 4 программы:
- Hysys - специализируются на моделировании технологий переработки газа
- Invensys Simsci PRO/II - специализируются на технологиях переработки нефти
- AspenTech - специализируются на нефтехимии, фармацевтике, переработке твердых веществ
- ChemCAD - информации у меня нет, но вроде бы специализируются на фармацевтике и тонкой химии

Все вышеуказанные программы (кроме ChemCAD) на самом деле ОЧЕНЬ близкие в плане предоставляемых возможностей и отличаются только точностью предоставляемых моделей отдельных специфичных технологий. Касаемо ощеизвестных или старых технологий между ними разницы никакой нет.

И да, все вышеуказанные программы с одинаковым успехом можно использовать для моделирования процессов в теплотехнике.

[hairymax]

При дросселировании пара снижается И давление И температура, НО теплосодержание пара НЕ меняется.

С мятием пара более менее разобрались!!!

[hairymax]

У вас скорее всего отсутствует автоматика или автоматика выполнена в мин объеме.....................В общем чего перечислять - классический бомж-пакет.

Автоматика то у нас неплохая, только соль в локальный умягчитель сыпать руками надо, да смотровые колонки вручную продувать А вот остальное точно один к одному - бомж-пакет. Откуда Вам такое известно??? Ведь в Белорусии (Вы вроде оттуда) все очень солидно

С программкой спешить не буду .... действительно ни на работе, ни дома не будет времени в подобную полноценно вникнуть. В любом случае, благодарю за ответ.

[T-rex]

С программкой спешить не буду .... действительно ни на работе, ни дома не будет времени в подобную полноценно вникнуть. В любом случае, благодарю за ответ.

Приведенные shvet примеры с паром не требуют особого навыка - все достаточно интуитивно понятно

[Лыткин]

Приведенные shvet примеры с паром не требуют особого навыка - все достаточно интуитивно понятно

Интуиция это результирующая понимания физики процесса (здорово, но не всем дано).