Принцип работы биметаллических конденсатоотводчиков

Принцип работы биметаллического конденсатоотводчика основан на свойстве термоупругости биметаллических шайб. Биметалл состоит из двух пластин металла с различным коэффициентом температурного расширения. Верхняя пластина имеет больший коэффициент температурного расширения, чем нижняя.

На изображении ниже показаны две биметаллические шайбы в холодном состоянии, причём они располагаются друг к другу сторонами с меньшим коэффициентом температурного расширения. При нагревании они прогибаются в противоположных направлениях (изображение далее). Чем выше температура, тем сильнее деформация.

Изобр.: Биметаллические шайбы в холодном состоянии

Изобр.: Биметаллические шайбы в горячем состоянии

Если на шпиндель клапана собирается пакет из нескольких друг на друга попарно собранных биметаллических шайб, то изменение температуры от поступающего конденсата приводит к деформации биметалла и тем самым к воздействию на запорный орган в направлении открыть или закрыть. На следующем изображении представлен биметаллический регулятор в холодном состоянии. Биметаллические шайбы лежат друг на друге плоско и вентиль полностью открыт. Конденсат и воздух отводятся под действием перепада давления между паровой и конденсатной сетью.

При нагревании от поступающего горячего конденсата биметалл прогибается и пакет расширяется. Если температура поднимается на несколько градусов выше температуры насыщения, то клапан под действием расширения биметаллических шайб закрывается (смотреть изображение ниже). В этом состоянии усилие на закрытие (Fs) от биметаллического регулятора больше, чем усилие на открытие от воздействия установки (Fo).

Изобр.: Открытое состояние

Изобр.: Закрытое состояние

Таким образом расширение биметаллических шайб не просто воздействует на закрытие клапана, а еще и длительно удерживает вентиль в закрытом состоянии при температуре насыщения. В закрытом состоянии на вентиль действует сила, создаваемая давлением системы, которая пытается его открыть.

Изобр.: План сил в биметаллическом конденсатоотводчике

Действует: F_o = (p₁ – p₂) * A_v

где:

F_o = усилие на открытие

p₁ = давление перед конденсатоотводчиком

p₂ = противодавление в конденсатной сети

A_v = эффективная площадь в седле клапана

Чтобы удерживать клапан в закрытом состоянии, биметаллический пакет должен располагать усилием закрытия (F_s), которое больше сил, действующих на его открытие (F_o). По мере остывания конденсата его усилие на закрытие также уменьшается (F_s). После достижения определенной температуры давление на закрытие от действия пакета биметаллических пластин и клапан открывается.

Поскольку затвор клапана начинает перемещаться в сторону открытия, пружинное усилие от биметаллического пакета также увеличивается. В зависимости от температуры конденсата устанавливается новое равновесное состояние между усилием на открытие и на закрытие. Большинство биметаллических конденсатоотводчиков настраиваются таким образом, что при достижении температуры ниже температуры кипения на ок. 15 Кельвин они открываются, а при 5 Кельвин снова закрываются.

Источник: "Рекомендации по применению оборудования ARI. Практическое руководство по пару и конденсату. Требования и условия безопасной эксплуатации. Изд. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG 2010"

Для правильного подбора можно прибегнуть к помощи наших специалистов по эл. адресу: info@nomitech.ru