В качестве основного топлива в различных отраслях хозяйства применяют природные горючие газы и получаемые искусственно в виде основной или побочной продукции различные газы, например коксовый, доменный, генераторный газы, биогаз и др. Наиболее распространенным является природный газ.
Основные потребители природного газа в промышленности — это металлургия (доменное и мартеновское производства), стекловаренные производства, машиностроение (нагревательные и термические печи), теплоэнергетический комплекс (ТЭС, ТЭЦ, паровые и водогрейные котлы) и т. д. С использованием природного газа ежегодно производится около 70% цемента, 70% стекла, свыше 80% керамики, в топливном балансе машиностроительной промышленности на долю природного газа приходится около 50%.
Природный газ приносит тепло в дома. В частных домах природный газ служит в качестве топлива для сжигания в теплогенераторах и котлах отопления, горячего водоснабжения и кухонных плитах. Природный газ является самым дешевым и одновременно самым удобным видом топлива, так как его доставка к месту сжигания не связана с большими трудовыми затратами. Изначально газ добывают из природных скважин. К жилым домам и производствам его поставляют по магистральным сетям, в которых используется огромное количество разнообразной газовой арматуры.
В добываемом из скважин газе содержится множество различных включений (песок, грязь, вода, порода и т. д.). Кроме того, в процессе транспортировки по газопроводам в газ попадают окалина от коррозии труб, металлическая стружка, частицы мусора и т. д. При транспортировке газа к потребителям используется дорогостоящая газовая запорно-регулирующая арматура, которая при попадании внутрь ее корпуса грязи и инородных частиц теряет герметичность затвора, происходит заклинивание движущихся деталей и полный выход оборудования из строя. А поломка запорной и регулирующей арматуры часто приводит к выходу из строя всей газопроводной системы, что, в свою очередь, может привести к большим материальным потерям в промышленных производствах, разрушениям зданий и сооружений и, самое печальное, человеческим жертвам.
Кроме того, серьезной проблемой при эксплуатации газовой арматуры и приборов является наличие влаги в природном газе. В то же время анализ действующей нормативной базы показывает, что допустимое содержание влаги или водных паров в природном газе нигде не регламентировано, то есть если в трубе оказывается 50% воды и 50% углеводородного газа, то претензии предъявлять некому, и производитель газовой арматуры сам должен решать эту проблему.
Периодически мы, как производители, получаем сообщения о выходе из строя газовой арматуры (электромагнитных клапанов, регуляторов давления, регулирующих заслонок) либо по причине попадания внутрь мусора и инородных предметов, что приводит к негерметичности затвора или заклиниванию якоря в магнитной системе (см. рисунок 2), либо по причине окисления внутренних поверхностей и деталей арматуры вследствие попадания чрезмерного количества влаги (см. рисунок 3). Содержащийся в газе конденсат — это не просто частицы воды, а смесь отложений грязи в трубе, растворенных в газе различных элементов и химических соединений, например сероводорода. Конденсат смеси оседает на внутренних составляющих арматуры, вступает в химические реакции с металлом и разрушает поверхности деталей арматуры, для восстановления которой в дальнейшем требуется замена практически всех внутренних узлов.
Забота о потребителе, о надежности работы изготавливаемого оборудования, а также многолетний опыт проектирования и производства газовой запорно-регулирующей арматуры привели разработчиков продукции СП «ТермоБрест» ООО к убеждению об обязательном применении в газопроводных системах газовых фильтров и влагоотделителей.
В настоящий момент СП «ТермоБрест» ООО производит целый модельный ряд газовых фильтров серии ФН различных исполнений (см. рисунки 1, 4):
- номинальные диаметры DN 15…300;
- рабочее давление до 16 бар;
- в алюминиевом, стальном и чугунном корпусе с фланцами PN 6 и PN 16;
- с различными дополнительными устройствами:
- индикаторами степени загрязненности фильтроэлемента (индикаторами перепада давления) электрического и механического типов;
- конденсатоотводом;
- полимерными или сетчатыми фильтрующими элементами различной степени очистки.
Подробнее остановимся на дополнительных устройствах, применяемых в газовых фильтрах серии ФН.
Индикаторы загрязненности фильтроэлемента, или индикаторы перепада давления предназначены для контроля степени загрязненности фильтрующего элемента, выпускаются механического и электрического типов. Степень загрязнения фильтроэлемента определяется величиной перепада давления на фильтре.
Индикаторы загрязненности фильтроэлемента электрического типа (см. рисунок 5) изготавливаются в двух исполнениях:
- работающий от сети 24 В постоянного или переменного тока;
- работающий от батареи, включается при нажатии кнопки на корпусе.
Работающий от сети индикатор загрязненности имеет обратную связь 4…20 мА. В зависимости от степени загрязненности пропорционально изменяется значение тока обратной связи: от 4 мА (соответствует нулевому перепаду давления) до 20 мА (соответствует перепаду 10 кПа).
Обратная связь для контроля степени загрязненности фильтроэлемента (перепада давления) на фильтре позволяет автоматически вносить корректировку в систему управления горелочным устройством, изменяя подачу газа и (или) воздуха для получения оптимального горения при сжигании газа.
Индикатор загрязненности смонтирован на верхней крышке газового фильтра. Степень засорения фильтра определяется визуально по светодиодной шкале, установленной в индикаторе:
- 20% засорения – 1 зеленый светодиод;
- 40% засорения – 2 зеленых светодиода;
- 60% засорения – 3 светодиода (2 зеленых и 1 желтый);
- 80% засорения – 4 светодиода (2 зеленых и 2 желтых);
- 100% засорения – 5 светодиодов (2 зеленых, 2 желтых и 1 красный).
В индикаторах загрязненности механического типа (см. рисунок 6) степень засорения фильтра определяется степенью перекрытия смотрового окна индикатора. Если смотровое окно индикатора не перекрыто, это говорит о том, что фильтр чист; если окно полностью перекрыто — фильтр засорен, необходимо произвести его чистку или замену. Индикатор настроен таким образом, что полностью перекрытое смотровое окно соответствует перепаду давления не более 10 кПа.
Фильтры с конденсатоотводом (см. рисунок 7) предназначены для задержки конденсата и влаги, находящихся в газе. Фильтр газовый, установленный в системе, обеспечивает задержку конденсата и очистку газа, при этом конденсат оседает на дне фильтра. В таких случаях требуется периодический слив накопившегося конденсата. В исполнении фильтров с кондесатоотводом в самой нижней точке имеется сливное отверстие, закрытое заглушкой. При необходимости через данное отверстие производится слив конденсата, фильтр или нижнюю крышку демонтировать не нужно.
Все фильтры серии ФН производства СП «ТермоБрест» ООО выпускаются в исполнении с конденсатоотводом.
Для установки перед бытовыми регуляторами давления специалистами СП «ТермоБрест» ООО был разработан и внедрен специальный высокоэффективный газовый фильтр с конденсатоотводом. Данный фильтр изготавливается в линейном и угловом исполнении, имеет конденсатосборник со специальной сливной пробкой, фильтрующий элемент фильтра улавливает мельчайшие частицы конденсата и инородных включений в подаваемом газе. Испытания показали, что применение данного газового фильтр многократно повышает надежность работы регулятора и значительно увеличивает срок его службы.
В фильтрах серии ФН устанавливаются фильтроэлементы с различной степенью очистки (размерами улавливаемых частиц) от 2 мкм до 200 мкм. Степень очистки указывается при заказе, по умолчанию поставляется — 50 мкм.
В начале 2017 г. с учетом пожеланий потребителей СП «ТермоБрест» ООО запустило серию электромагнитных клапанов всех типоразмеров со встроенным фильтрующим элементом в виде металлической сетки. Аналогичная конструкция встраиваемой сетки применена в клапанах многих европейских производителей. Устанавливаемый в клапаны фильтроэлемент — металлическая сетка — имеет некоторые преимущества в сравнении со штатными, отдельно устанавливаемыми фильтрами, например снижение стоимости сборки «фильтр – клапан», уменьшение количества монтажных соединений, однако снижается степень очистки используемого газа. В принципе размер ячейки фильтрующей сетки может быть сколь угодно малым, но следует понимать, что конструкция клапана — это баланс компромиссов. Ограниченный внутренний объем корпуса клапана не позволяет развить фильтрующую поверхность сетки, а увеличение степени фильтрации путем занижения размеров ячейки, допустим до 5 мкм, приводитк резкому увеличению сопротивления газового тракта клапана, а также необходимости частой очистки фильтрующей сетки. Именно поэтому в качестве основного варианта применяется сетка с размером ячейки 800 мкм, хотя по заказу может быть установлена сетка с другими параметрами.
Однако несколько месяцев эксплуатации электромагнитных клапанов со встроенными металлическими сетками в различных технологических линиях, а также многочисленные отзывы, рекомендации и пожелания специалистов, эксплуатирующих технологическое и теплотехническое оборудование на газовом топливе, внесли коррективы в возможности применения указанных клапанов и привели к необходимости более детальной конкретизации в области применения клапанов со встроенной сеткой.
Устанавливаемая сетка предназначена для защиты клапана от попадания в него крупных инородных частиц, содержащихся в трубопроводе, например окалины, кусков электродов, что достаточно для обеспечения работоспособности отдельного клапана. Частицы размером менее 0,8 мм не улавливаются фильтрующей сеткой, встроенной в электромагнитный клапан. В случае применения клапанов либо блоков клапанов с установленными в них различными устройствами и приборами контроля давления, а также в случае установки на трубопроводе за клапанами каких-либо элементов технологической линии, например регуляторов давления, горелочных устройств, смесителей газов и т. д., встроенная в клапан фильтрующая сетка не обеспечивает надлежащую очистку газа, что значительно понижает период безотказной работы и может привести к выходу из строя вышеуказанных устройств.
В электромагнитных клапанах в стальных корпусах и клапанах больших типоразмеров, применяемых на ответственных объектах, встроенные фильтры не устанавливаются. Встроенный фильтр (металлическая сетка) устанавливается только в электромагнитные клапаны в алюминиевом корпусе номинальными диаметрами до 100 мм (DN 15…100).
Резюмируя вышесказанное, в случае применения после электромагнитных клапанов или группы (блоков) клапанов различных устройств технологической цепи либо применения клапанов с установленными в них различными устройствами контроля давления, имеющими внутренний газовый тракт, в который могут попадать инородные частицы, а также на ответственных объектах больших технологических мощностей СП «ТермоБрест» ООО рекомендует установку перед запорно-регулирующей арматурой фильтров газовых со степенью фильтрации не менее 50 мкм.
Установка фильтров в газораспределительных системах обеспечивает значительное повышение надежности работы арматуры и систем в целом и гарантирует безопасность эксплуатации газового оборудования.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 1 (43) 2018
