دی سوپرهیتر - 2 - آموزشگاه فنی مهندسی کاشانه

از: مهندس نیما ناظری

مأخذ: Spirax Sarco

اصول نصب سیستم دی سوپرهیتر

همانطور که در شکل ۱ مشخص است یک ایستگاه دی سوپرهیتر به تجهیزات مختلفی نیاز دارد و در خصوص طراحی و نصب آن به موارد بسیاری باید توجه نمود. طول یک ایستگاه دی سوپرهیتر بسته به سایز و نوع آن متغیر است ولی به طور معمول طول این مجموعه به ۷٫۵ متر می‌رسد. اکثر انواع دی سوپرهیتر می توانند در راستاهای مختلف نصب گردند، البته مدل‌های اریفیسی یک استثناء قابل توجه هستند. باید توجه داشت اگر دی سوپرهیتر به صورت عمودی نصب می‌شود جریان از پایین به بالا برقرار گردد. مدل ونتوری (Venturi) بهترین مدل جهت نصب عمودی با جریان رو به بالاست و به بهترین نحو به ترکیب آب و بخار در این شرایط کمک می کند. اگرچه این روش نصب از موارد خاص به شمار می رود و عموماً نصب دی سوپرهیتر به شکل افقی صورت می گیرد.

شکل 1: نمایش نصب سیستم دی سوپرهیتر با تجهیزات Spirax Sarco

کنترل فشار بخار سوپرهیت

امکان طراحی سیستم دی سوپرهیتر به منظور عملکرد با فشارهای مختلف در بالادست جریان وجود دارد، البته اگر سیستم با فشار ثابت باشد کنترل آن بسیار ساده تر است. مقدار آب سرد ورودی به دی سوپرهیتر بر اساس دمای بخار بعد از دی سوپرهیتر کنترل می.شود. هر چقدر دما بالا رود شیر بیشتر باز می‌گردد تا هدف کاهش دمای بخار تا نزدیکی دمای طراحی (با حفظ حاشیه مناسب) میسر شود.

اگر فشار بخار سوپرهیت افزایش یابد دمای بخار اشباع نیز افزایش خواهد یافت، در حالی که دمای تنظیم شیر کنترلی سیستم سرمایش تغییر نیافته است، لذا مقدار زیادی آب به سیستم تزریق می گردد که دلیل تولید یک بخار مرطوب می باشد همچنین بهتر است سنسور فشار شیر کنترلی بخار نزدیک به مصرف کننده نصب گردد تا در صورت عدم مصرف و افزایش فشار سريعاً شير عكس العمل نشان دهد.

محل نصب سنسور دما

حداقل فاصله لازم جهت نصب سنسور دما از محل تزریق آب بحرانی می‌باشد و نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

_ اگر سنسور خیلی نزدیک به تزریق کننده آب نصب گردد ممکن است قبل از رسیدن سیال به آن نقطه بخار و آب به‌طور کامل با هم مخلوط نشده و سنسور دما اطلاعات غلطی را ارائه دهد.

_ دور بودن بیش از حد سنسور نیز اختلالاتی را به‌وجود خواهد آورد.

حداقل فاصله لازم جهت نصب سنسور بین دو نوع دی سوپرهیتر مختلف است، البته این موضوع به سازنده نیز ارتباط دارد. ضمنا به‌طور معمول اختلاف دمای ورودی آب سرد و دمای مورد تقاضا به‌عنوان یک مؤلفه جهت مشخص نمودن فاصله محل نصب سنسور تعريف می گردد. در شکل ۲ یک نمونه نمودار محل نصب سنسور که توسط سازنده ارائه می‌گردد نمایش داده شده است.

شکل 2: نمودار تعیین فاصله سنسور از دی سوپرهیتر

ایستگاه سپراتور

تخلیه کندانس مسیر بخار قبل از دی سوپرهیتر یکی از ملزومات سیستم دی سوپرهیتر به حساب می آید. به منظور حصول اطمینان از عدم انباشته شدن آب در نقاط مختلف باید شیبی معادل ۲۰ میلی متر در یک متر لوله رعایت گردد (۲۰ میلی متر کاهش ارتفاع در ازای هر ۱ متر در راستای جریان ) همچنین باید یک ایستگاه سپراتور فراهم گردد (شکل ۳).

تله بخاری که جهت تخلیه سپراتور نصب می‌گردد باید به دقت انتخاب شود تا از تجمع هوا در سیستم جلوگیری شود.

خط لوله خروجی از تله بخار نیز باید به دقت سایز گذاری گردد و امکان انتقال ظرفیت بیشتری را بدون ایجاد فشار برگشتی میسر نماید. حتی لازم است مسیر کندانس به کمترین ارتفاع ممکن جهت بازیافت کندانس انتقال یابد. ضمناً تله بخار انتخابی باید نسبت به شرایط بخار سوپرهیت مقاوم باشد.

در کاربردهای بحرانی یا حساس، برای مثال قبل از توربین سپراتور اهمیت بیشتری می یابد. ایستگاه سپراتور با تخلیه کندانس مشکلات سیستم کنترل را رفع نموده و در نتیجه از ترکیب آب بیش از حد با بخار جلوگیری خواهد کرد.

تله بخاری که جهت تخلیه سپراتور نصب می‌گردد باید به دقت انتخاب شود تا از تجمع هوا در سیستم جلوگیری شود.

شکل 3: نمونه به‌کارگیری سپراتور در سیستم دی سوپرهیتر Spirax Sarco

شیر قطع و وصل

به منظور فراهم نمودن امکان تعمیرات در شرایط ایمن استفاده از شیر قطع و وصل مناسب در مکان‌های زیر لازم است:

قبل از شیر کنترل فشار
قبل از دی سوپرهیتر
مسیر آب سرد ورودی به دی سوپرهیتر

تقریباً تمامی موارد فوق مجهز به شیر قطع و وصل می گردند اما باید توجه داشت که حداقل فاصله لازم جهت نصب شیر با تجهیزات ذکر شده در بالا ۱۰ برابر قطر لوله می باشد.

شیر اطمینان

باید شیر اطمینان جهت حفاظت از تجهیزات قبل از دی سوپرهیتر نصب شود تا از افزایش فشار در صورت عدم عملکرد مناسب شیر فشار شکن جلوگیری گردد.

از آنجا که همیشه امکان تخلیه شیر اطمینان وجود دارد و خروجی آن بخار با دمای بسیار بالا است ( بخار مافوق گرم )؛ ضروری است که مسیر تخلیه شیر اطمینان به فضای مطمئنی منتهی گردد.

درجه بندی فشار و دما

بسیاری از تجهیزات مورد استفاده در سیستم بخار متناسب با بخار اشباع طراحی شده اند. البته این مهم باید مورد توجه قرار گیرد که تجهیزات ایستگاه دی سوپرهیتر مقاوم در برابر دما و فشار بخار سوپرهیت باشند.

برای هر یک از تجهیزات باید درجه فشاری بدنه قطعه و فشار طراحی قطعه تعیین شود. با مشخص شدن درجه PN – ماکزیمم فشاری که بدنه یک قطعه می‌تواند در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد تحمل کند – بخش عمده ای از محدودیت‌ها مشخص می شود. برای مثال درجه PN16 به این معنا است که بدنه از نظر جنس تا فشار ۱۶ بار گیج در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد مقاوم است و هر چقدر دما بالا می‌رود از فشار مقاومت آن کاسته می‌شود. شکل ۴ برای درجه های PN16, PN25, PN40 نمایشگر شرایط مختلف است. علاوه بر این، ممکن است اجزائی مثل واشرها، بست‌ها و اجزای داخلی محدودیت‌های بیشتری روی دما و فشار اعمال نمایند.

شکل 4: نمودار تعیین محدودیت‌های فشار

کنترل

انتخاب و نصب تجهیزات کنترل که در سیستم دی سوپرهیتر به کار می روند نیاز به بیشترین ملاحظات را دارند چرا که می توانند تأثیرات کاهنده ای را روی نسبت turndown دی سوپرهیتر اعمال نمایند.

انتخاب دی سوپرهیتر

در زمان انتخاب دی سوپرهیتر مناسب به منظور استفاده در کاربردهای مشخص فاکتورهایی که در ذیل بدان اشاره می شود باید مورد بررسی قرار گیرند:

ایستگاه سپراتور: این فاکتور یکی از مهمترین عوامل قابل ملاحظه می‌باشد زیرا با توجه به انواع دی سوپرهیتر دامنه دبی بخار سوپرهیتی که به صورت مؤثر دی سوپرهیت میگردد متغیر می باشد.

دمای بخار دی سوپرهیت شده : همانطور که در قسمت قبل اشاره شد انواع مختلف این دستگاه قابلیت کاهش چند درجه ای دمای بخار تا دمای اشباع را دارا می باشند. به عنوان مثال اگر به بخار دی سوپرهیتی با دمای حدود ۵ درجه سانتیگراد کاهش تا دمای اشباع نیاز باشد از یک دی سوپرهیتر ونتوری یا اریفیس متغیر همانگونه که در جدول ۱ مقاله پیشین مشخص گردیده است استفاده می‌شود. به طور معمول در جایی که چند درجه دمای مازاد قابل تحمل باشد دمای بالاتر از دمای اشباع برای بخار خروجی از دی سوپرهیتر در نظر گرفته می شود. این امر به چند دلیل سودمند می‌باشد :

هزینه: تخمین نزدیک به دمای اشباع تنها با دی سوپرهیترهای گران قیمت دست یافتنی است.
حساسیت کنترل کننده : در مواردی که به دمای بسیار نزدیک به دمای اشباع نیاز است، حساسیت محدود کنترلرها یکی از محدودیت‌ها برای رسیدن به دمای اشباع می باشد. به همین دلیل در این مواقع تولید بخار اشباع مرطوب بسیار محتمل است که به تلرانس خطای کنترلر مربوط می شود.

فشار آب سرد کننده : انتخاب نوع دی سوپرهیتر به فشار آب سرد موجود نیز وابسته است زیرا از نظر هزینه بسیار مقرون به صرفه است که از آب با فشار موجود استفاده شود؛ البته این مهم در صورت کفایت فشار محقق می گردد ( برای مثال آب تحت فشار تغذيه بويلر). بنابراین اگر فشار آب موجود کفایت نکند باید یک پمپ به سیستم اضافه گردد.

نمونه فلوچارت انتخاب یک سازنده در شکل ۵ بر اساس جزئیات نصب و اجرا و آنچه در جدول ۱ مقاله پیشین مطرح گردید نمایش داده شده است. روشی که به منظور سایز کردن دی سوپرهیتر به کار می رود براساس خصوصیات ساخت و مدل دی سوپرهیتر مختلف است که در این مقاله نمی گنجد.