Ақаулы конденсат бұрғыш арқылы будың жоғалуы: есептеу

Ашық күйде қалған конденсат бұрғыш арқылы бу шығыны Напьер формуласымен бағаланады: W (кг/сағ) = 0,24725 × P × D², мұндағы P — будың барлармен берілген абсолюттік қысымы, D — ершіктің миллиметрмен берілген диаметрі. 10 бар артық қысым мен 3 мм ершікте бұл шамамен 24,5 кг/сағ немесе тәулік бойы жұмыс істегенде жылына шамамен 215 т бу. Ақшалай шығын тоннаны будың өзіндік құнына көбейту арқылы есептеледі.

Напьер формуласы

Әрбір конденсат бұрғыштың ішкі тесігі (ершігі) бар, ол бұрғыш ашық күйде істен шыққанда шығынды шектейді. Сондықтан шығынды бағалау үшін Напьер ұсынған, будың өткір жиекті тесік арқылы ағу формуласы қолданылады. Ирландияның энергетикалық агенттігі SEAI оны бұрғыштарды ауыстырудан үнемдеуді есептеудің негізгі әдісі ретінде ұсынады: оған әр бұрғыш үшін белгілі екі параметр ғана қажет.

Бірліктер	Формула	Белгілер
ХБЖ	W = 0,24725 × P × D²	W — шығын, кг/сағ; P — тесік алдындағы абсолюттік қысым, бар (артық + атмосфералық); D — тесік диаметрі, мм
Британ	W = 24,24 × P × D²	W — фунт/сағ; P — psia; D — дюйм

Маңызды: қысым абсолюттік алынады. Манометр мәніне атмосфералық қысым, шамамен 1,013 бар қосылады.

Напьер формуласы бойынша шығын кестесі

Толық ашық және буды қарсы қысымсыз шығаратын бұрғыш үшін формула бойынша есеп, кг/сағ:

Қысым, бар арт.	Ершік 2 мм	3 мм	5 мм	8 мм
3	4,0	8,9	24,8	63,5
6	6,9	15,6	43,3	111,0
10	10,9	24,5	68,1	174,3
16	16,8	37,9	105,2	269,2

Шығын диаметрдің квадратына пропорционал өседі: екі есе үлкен ершік төрт есе көп бу жоғалтады.

DOE кестесімен салыстыру

АҚШ Энергетика министрлігі (DOE) Steam Tip Sheet #1 құжатында Boiler Efficiency Institute деректері бойынша өз кестесін береді: бу шығын коэффициенті 0,72 болатын тесік арқылы атмосфераға шығарылады.

Тесік диаметрі, дюйм	15 psig	100 psig	150 psig	300 psig
1/32	0,85	3,3	4,8	–
1/16	3,4	13,2	18,9	36,2
1/8	13,7	52,8	75,8	145
3/16	30,7	119	170	326
1/4	54,7	211	303	579
3/8	123	475	682	1 303

Мәндер сағатына бу фунтымен берілген. Салыстыру үшін: 150 psig — шамамен 10,3 бар артық қысым, 1/8 дюйм — 3,175 мм. DOE кестесі бойынша шығын 75,8 фунт/сағ (шамамен 34 кг/сағ), Напьер формуласы бойынша — шамамен 62 фунт/сағ (шамамен 28 кг/сағ). Әдістемелер әртүрлі сандар береді, сондықтан кез келген есеп — өлшеу емес, бағалау. Әдісті бір рет таңдап, оны барлық бұрғыштарға бірдей қолдану маңызды.

Есептеу мысалы

Бастапқы деректер:

• бу қысымы 10 бар артық, яғни P = 10 + 1,013 = 11,013 бар абс.;
• бұрғыш ершігі 3 мм;
• жүйе тәулік бойы, жылына 8 760 сағат жұмыс істейді (DOE мысалындағыдай);
• будың құны — шартты түрде тоннасына 10 000 ₸. Бұл тариф те, нарықтық баға да емес, тек есепті көрсетуге арналған сан. Өз қазандығыңыздағы будың өзіндік құнын немесе сатып алынатын будың бағасын қойыңыз.

Есептеу:

1. Сағаттық шығын: W = 0,24725 × 11,013 × 3² = 24,5 кг/сағ.
2. Жылдық шығын: 24,5 кг/сағ × 8 760 сағ = 214,7 т бу.
3. Ақша, жоғарғы баға: 214,7 т × 10 000 ₸/т ≈ жылына 2,15 млн ₸.
4. Ішінара өткізуге түзетумен: SEAI бұрғыш толық ашық болмауы мүмкін екенін ескеру үшін есептік мәннің 50 %-ын алады. Сонда бір бұрғыш бойынша жылына 107,4 т бу және шамамен 1,07 млн ₸.

10 бар қысымдағы ершігі 6 мм дәл сондай бұрғыш төрт есе көп жоғалтады: шамамен 98 кг/сағ немесе түзетуге дейін жылына 859 т бу.

Салыстыру үшін, DOE мысалында 150 psig желідегі тесігі 1/8 дюйм бұрғыш 75,8 фунт/сағ жоғалтады, ал 1000 фунт будың құны 10 доллар болғанда жөндеу жылына 6 640 доллар үнемдейді.

Неліктен есеп — жоғарғы шекара

Формула будың толық ашық, өткір жиекті тесік арқылы ағуын сипаттайды. Іс жүзінде:

• Бұрғыш ішінара ашық. SEAI деректері бойынша ашық күйде қалған бұрғыш есептік ағынның 100 %-ын міндетті түрде өткізбейді: ершік конструкциясы өткізуді шектейді. SEAI үнемдеуді есептеу үшін 50 % түзету қабылдайды және бұрғыштар аудиті бойынша есептерінде 33 % пайдаланатын өндірушіні атап өтеді.
• Өткізуді тікелей өлшеу әдетте мүмкін емес. SEAI көптеген алаңдарда бұрғыштар арқылы бу шығынын өлшеу мүмкін емес екенін атап өтеді, сондықтан ол инженерлік есеппен бағаланады, ал кез келген есеп бағалау болып қалады.

Сондықтан шығын туралы есепте ауқым беру дұрысырақ: есептік мән және түзетілген мән.

Әдетте қанша бұрғыш ақаулы болады

DOE деректері бойынша (Steam Tip Sheet #1):

• 3–5 жыл бойы қызмет көрсетілмеген жүйелерде орнатылған бұрғыштардың 15-тен 30 %-ға дейіні істен шығады, ал өткір бу конденсатты қайтару жүйесіне кетеді;
• тұрақты қызмет көрсету бағдарламасында бу өткізетін бұрғыштар 5 %-дан аз болуы керек;
• егер жүйеде 500-ден астам бұрғыш болса, тексеру айтарлықтай бу шығынын көрсетуі әбден мүмкін.

SEAI аудит нәтижелері бойынша істен шығу үлесі 20 %-ға дейін жеткені туралы хабарланғанын, ал сенімдірек бұрғыштарда да 12,5 % болғанын қосады.

Қаншалықты жиі тексеру керек

Бу қысымы	DOE бойынша тексеру кезеңділігі
Жоғары, 150 psig (шамамен 10,3 бар арт.) және одан жоғары	апта сайын – ай сайын
Орташа, 30–150 psig (шамамен 2–10 бар арт.)	ай сайын – тоқсан сайын
Төмен, 30 psig-тен төмен (шамамен 2 бар арт.)	жыл сайын

DOE сондай-ақ ең маңызды бұрғыштар үшін онлайн-мониторингті қарастыруға және үнемдеуді ақшамен растау үшін табылған ақаулардың есебін жүргізуге кеңес береді.

Ақаулы бұрғышты ультрадыбыспен қалай табуға болады

DOE бұрғыштарды тексерудің төрт тәсілін атайды: температура, дыбыс, көзбен шолу және электрондық құралдар бойынша. SDT ұсынымдары бойынша ультрадыбыстық бақылау былай жүргізіледі:

1. Жарамды циклды тыңдаңыз. Диагноз қоймас бұрын жанасу датчигімен қондырғыға тиіп, бұрғыштың қалыпты жұмыста қалай естілетінін есте сақтаңыз.
2. Жанасу датчигін бұрғыш корпусына қойыңыз. Жарамды бұрғыш ашылу және жабылу циклдарымен естіледі.
3. Сигнал сипатын бағалаңыз:

Не естіледі	Бұрғыштың жай-күйі
Үнсіздік пен шығарудың кезектесуі	Жұмыс істеп тұр, циклдайды
Тұрақты турбулентті шу	Ашық күйде қалған, бу өткізеді
Үнсіздік	Жабық күйде қалған
Механикалық тарсыл	Клапан «дірілдейді», жиі ашылып-жабылады

4. Бұрғышқа дейінгі және кейінгі температураны өлшеңіз. Бұл екінші белгі: SDT бойынша толық тексеру ультрадыбыс пен температураны бірге береді.
5. Нәтижені жазыңыз әр бұрғыш бойынша: орны, түрі, қысымы, ершік диаметрі және диагнозы. Осы деректер бойынша кейін жоғарыдағы формуламен шығын есептеледі.

Бұрғыш түрлері бойынша толық әдістеме — «Конденсат бұрғыштарды ультрадыбыспен тексеру» және «Конденсат бұрғыштар диагностикасы: түрлері мен ақаулары» мақалаларында. Тексеруді энергия есебімен қалай байланыстыру керектігі — «SDT270 және TRAPChecker: конденсат бұрғыштардың энергоаудиті» мақаласында.

Шығын калькуляторы

Бүкіл бұрғыштар паркі бойынша шығынды конденсат бұрғыштардағы бу шығыны калькуляторында есептеуге болады. Ол дәл сол Напьер формуласын пайдаланады, ал ақшаны Гкал үшін теңгемен берілген жылу энергиясы тарифі мен қазандықтың ПӘК-і арқылы есептейді.

Қандай аспапты таңдау керек

• Бұрғыштар паркін аралау — TRAPChecker: SDT сипаттамасы бойынша конденсат бұрғыштар мен арматураның жай-күйін бағалауға арналған қарапайым ультрадыбыстық аспап; ол ақаулы бұрғыштың немесе өткізетін клапанның ішіндегі турбуленттілікті ұстайды.
• Маршруттары мен тарихы бар тексеру бағдарламасы — SDT270.
• Бұрғыштар және басқа міндеттер (подшипниктер, майлау, электр) — SDT340, SDT-нің әмбебап ультрадыбыстық аспабы.

KEG TRK бұл аспаптарды Қазақстанда жеткізеді және оларды міндетке қарай таңдауға көмектеседі. Бағасы сұраныс бойынша.

Дереккөздер

• U.S. Department of Energy, Advanced Manufacturing Office. Inspect and Repair Steam Traps, Steam Tip Sheet #1 (DOE/GO-102012-3401, January 2012): https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/05/f16/steam1_traps.pdf
• Sustainable Energy Authority of Ireland (SEAI). Guidelines for claiming energy savings from steam trap replacement (2023): https://www.seai.ie/publications/SEAI-Guidelines-for-claiming-energy-savings-from-steam-trap-replacement.pdf
• SDT Ultrasound Solutions. Steam Trap Testing and Maintenance: https://sdtultrasound.com/applications/steam-trap-testing/
• SDT Ultrasound Solutions. TRAPChecker: https://sdtultrasound.com/products/checker-range/trapchecker/