تله بخار

نام (انگلیسی): Steam Trap

تله بخار یکی از اجزاء ضروری سیستم بخار است و عنصر مهمی در مدیریت مناسب بخار و آب مقطر محسوب می شود که وظیفه آن نگهداشتن بخار در طول فرآیند برای استفاده حداکثر از حرارت آن و عبور دادن آب مقطر، گازهای چگال ناپذیر و هوا در زمان های مناسب می باشد. بعضی از تله های بخار، آب مقطر را به صورت پیوسته و بعضی دیگر به صورت متناوب خارج می کنند. در سراسر دنیا تله بخار واحدی که برای همه کاربردها مناسب باشد وجود ندارد. انتخاب تله بخار مناسب به منظور عملکرد سیستم بخار با راندمان بالا، موضوعی پیچیده و می باشد.

تله های بخار بخش مهمی از سیستم شبکه توزیع بخار محسوب می گردند. وظیفه اصلی آنها تخلیه آب مقطر از سیستم و ارسال آن به خطوط مربوطه و ممانعت از خروج بخار می باشد. تله بخار کاربرد فراوانی در صنعت به ویژه صنعت نفت دارد که بعضی از کاربردهای مهم آن عبارتست از: افزایش کیفیت بخار موجود در خط اصلی بخار از طریق خارج کردن آب مقطر بـه عنوان پل ارتباطـی خـط لولـه بخـار (Steam supply) و خط تخلیـه آب مقطر قرار گرفتن در مسیر سیال خروجی (بخار) از پوسته یا لوله مبدل های حرارتی

به منظور عملکرد صحیح یک سیستم بخار، هر تله بخار می بایستی بدون عبور بخار، آب مقطر را از خود عبور دهد. وجود تله های بخار از کار افتاده، نشانگر وجود یک منبع اتلاف انرژی می باشد. در یک واحد بزرگ صنعتی، بررسی فراگیر تله های بخار به منظور بازرسی هر یک از آنها الزامی است تا بواسطه این بازرسـی، عملکرد آنها و هزینه کلی اتلاف انرژی بخار مشخص شود. بعنوان مثال طبق بررسی های انجام شده از ۱۰۰۰ تله بخار بکار رفته در یک سیستم، ۲۵۰ مورد دارای تلفات کلی بخار به میزان ۴۷۸۳ پوند در ساعت بوده است که هزینه سالانه ای بالغ بر ۲۳۶,۵۲۰ دلار را در پی داشته است. تله های بخار بوسیلـه سازنده های متعـددی تولیـد می شونـد که دارای طرح ها، اندازه هـا و خصوصیات عملیاتی متنوعی می باشند. بعضی از تله های بخار، آب مقطر را به صورت پیوسته و بعضی دیگر به صورت متناوب ( بعد از جمع شدن آب مقطر و پر شدن تله از آن ) خارج می کنند. به هر حال در سراسر دنیا تله بخار واحدی که برای همه کاربردها مناسب باشد وجود ندارد. انتخاب تله بخار مناسب به منظور عملکرد سیستم بخار با راندمان بالا، موضوعی پیچیده و بحرانی می باشد. به طور کلی تله بخار یکی از اجزاء ضروری سیستم بخار است و عنصر مهمی در مدیریت مناسب بخار و آب مقطر محسوب می شود که وظیفه آن نگهداشتن بخار در طول فرآیند برای استفاده حداکثر از حرارت آن و عبور دادن آب مقطر، گازهای چگال ناپذیر ( Incondensable gas) و هوا در زمان های مناسب می باشد. انواع تله بخار: تله های شناور تله نوع سطل باز تله های سطل وارونه تله ترمودینامیکی تله ترموستاتیک انبساط فلزی تله ترموستاتیکی فشار متعادل تله دو فلزی (بی متال) به هر حال همیشه مرسوم بوده است که به تله های بخار به صورت مستقل نگاه شود و اثر آنها بر روی سیستم بخار، اغلب در نظر گرفته نمی شود. مسائل ذکر شده ذیل، اهمیت نگاه کلی به سیستم در انتخاب تله بخار مناسب را مطرح می کند: آیا واحد سریعا به دمای عملیاتی می رسد و یا پاسخ آن نسبت به افزایش درجه حرارت کند بوده و عملکرد (بازده) آن پایین تر از حد مورد انتظار است؟ آیا سیستم بدون مشکل است یا استفاده از تله بخار نامناسب منجر به پدیده های ضربه قوچ، خوردگی و یا نشتی شده و هزینه تعمیرات را بالا برده است؟ آیا طراحی سیستم، اثری منفی بر روی طول عمر و راندمان تله های بخار داشته است؟ به طور کلی مشکلات ناشی از انتخاب نامناسب تله های بخار به صورت پنهان اثر خود را در سیستم نشان می دهند. در بعضی از مواقع تله های بخار به طور کامل مسدود می شوند بدون اینکه مشکلی جدی بوجود آید. به عنوان مثال یک تجزیه کننده صنعتی (Industrial digester) را در نظر بگیرید که به دلیل مسدود شدن یکی از تله های بخار، آب مقطر از یکی از خروجی های آن بطور کامل تخلیه نمی شود در این شرایط اغلب مواقع آب مقطر باقـی مانده به نقاط تخلیه دیگر منتقل می شود تا از آنجا تخلیه گردد. اگر این نقاط تخلیه هم مسدود باشند مشکلی جدی پیش خواهد آمد ولی احتمال مسدود بودن همزمان همه نقاط کم است. باید به این نکته توجه گردد که مشکلات ناشی از فرسایش شیرهای کنترل، نشتی وکاهش بازده واحد بوسیله توجه ویژه به تله های بخار رفع می گردد. تله های بخار اگرچه دارای ابعاد کوچکی می باشند ولیکن از اهمیت بالایی برخوردارند که این اهمیت معمولا نادیده گرفته می شود. استهلاک در هر سیستم، امری طبیعی است که تله های بخار به عنوان جزئی از سیستم از این امر مستثنـی نمی باشند. هنگامی که تله های بخار در حالت باز از کار می افتند مقدار مشخصی از بخار به خط برگشتی آب مقطر وارد می گردد. خوشبختانه در حال حاضر وسایل تشخیص سریع عبور بخار از تله بخار برای مصرف کنندگان موجـود است.

۱- نشتی بخار: نشیمن شیر در تله بخار می تواند در معرض خوردگی یا فرسایش قرار گیرد. زمانی که این نشیمن صدمه ببیند، شیر مربوطه نخواهد توانست به خوبی در جای خود قرار گیرد و در نتیجه، بخار فعال از تله نشت خواهد کرد. اگر تله بخار دارای اندازه ای بیش از حد لازم باشد، این نشتی می تواند مقدار قابل توجهی را از بخار هدر دهد. تعیین

۲- اندازه نامناسب: تله ای که اندازه آن کوچک تر از اندازه لازم باشد، باعث می شود که کندانسه در بازدهی انتقال حرارت تأثیر منفی بگذارد زیرا کندانسه یک فیلم نازک روی سطح انتقال حرارت ایجاد می نماید. تله ها معمولاً با استفاده از یک ضریب ایمنی برای محاسبه ی ظرفیت تله، چند مرتبه بزرگ تر از اندازه لازم انتخاب می شوند. تله ای که ظرفیتی بسیار بالاتر از حد نیاز داشته باشد، باعث هدر رفتن هزینه ها شده، کارکرد آن کند بوده و تولید فشار معکوس بالایی می نماید که ممکن است عمر تله را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

۳- آلودگی: کندانسه بخار، اغلب دارای ذرات رسوب و محصولات خوردگی است که می تواند باعث فرسایش شیرهای تله شود. اگر این ذرات به اندازه کافی بزرگ باشند، ممکن است حتی باعث مسدود شدن شیر تخلیه و یاگیر کردن آن حالت باز گردند. برای اجتناب از این مشکل، باید در بالا دست هر تله اقدام به نصب یک صافی نمود. این صافی باید هنگامی که سیستم برای اولین بار راه اندازی می شود و هنگامی که هرگونه تعمیر و تعویض در لوله کشی سیستم صورت می گیرد، تمیز شود.

۴- ایجاد صدا: به استثنای تله های ترمودینامیکی، اغلب تله ها نسبتاً بی صدا عمل می کنند. در برخی موارد، تله ها ممکن است صدایی جزئی تولید کنند که ناشی از تخلیه ی کندانسه به داخل بخار در پایین دست شیر تله می باشد. ایجاد صدا در سیستم بخار معمولاً توسط حرکت کندانسه در خطوط برگشت عمودی، ضربه قوچ و یا تله های معیوب که بخار فعال در آن ها به کندانسه خط برگشت نشت می کند، صورت می گیرد.

۵- هواگرفتگی: زمانی که تله توسط یک لوله افقی بلند با قطر کم به تأسیسات متصل می شود، کندانسه در فضای بخار باقی مانده و نمی تواند به سمت تله جریان یابد. برای اجتناب از این پدیده، لوله ای که به تله متصل می شود باید دارای قطر بیشتر و طول کوتاه تری باشد تا نرخ جریان بالاتری را ایجاد نماید. یک روش دیگر برای اجتناب، از این پدیده، تعبیه ی یک شیر تخلیه در نقطه ای در بالای سیستم می باشد.

۶- انسداد توسط بخار: زمانی که تله توسط یک لوله افقی بلند با قطر کم به تأسیسات متصل می شود، ممکن است شرایطی به وجود آید که بخار، مانع از رسیدن کندانسه به تله می شود. کندانسه تا زمانی که نتواند بخار را جابجا نماید، قادر به رسیدن به تله نخواهد بود. برای اجتناب از این پدیده بایستی تله را تا حد امکان نزدیک به سیستم نصب کرده و یا مسیر مربوطه تخلیه شود. اگر تله درست زیر سیستم یا مسیر نصب شده باشد یک لوله تبادل باید بین این دو بخش در نظر گرفته شود تا به عنوان مسیر تخلیه عمل کرده و از انسداد مسیر توسط بخار جلوگیری نماید. همچنین می توان با نصب یک شیر آزاد کننده از انسداد بخار جلوگیری نمود.

۷- ضربه قوچ: کندانسه که در بخش تحتانی خط بخار قرار دارد می تواند باعث بروز پدیده ضربه قوچ شود. زمانی که بخار با سرعت بسیار بالا حرکت می کند، هنگام حرکت از روی لایه ی کندانسه باعث ایجاد موج بر روی آن می گردد. اگر این حالت افزایش یابد بخار پرسرعت می تواند کندانسه را به حرکت درآورده و هنگام تغییر راستا، یک ضربه خطرناک ایجاد کند. این پدیده را ضربه قوچ می نامند. زمانی که کندانسه په سرعت به مانعی برخورد می کند انرژی جنبشی آن به انرژی فشاری تبدیل شده و این افزایش فشار ناگهانی می تواند باعث تخریب مکانیسم عملکردی در تله های شناور و تله های ترموستاتیک فشار متعادل گردد. برای اجتناب از این پدیده باید از تله های قدرتمند مانند تله های ترمودینامیکی یا تله های سطل وارونه استفاده نموده و یا راستای لوله کشی را عوض نمود.

۸- انجماد: اگر سیستم بخار در حالی که مقدار قابل توجهی کندانسه در تله باقی مانده است متوقف شود و دمای محیط به کمتر از دمای انجماد آب برسد، انجماد در داخل تله رخ خواهد داد. تله های شناور و تله های ترموستاتیک فشارمتعادل، در اثر انجماد به شدت صدمه می بیند. اگر احتمال بروز انجماد وجود دارد باید از تله های ترمودینامیکی یا تله های بی متال که انجماد بر روی آنها بی تأثیر است استفاده نمود. یک راه دیگر برای اجتناب از این پدیده باز کردن شیرهای تخلیه بعد از متوقف کردن سیستم می باشد. راهنمایی هایی برای رفع اشکال اولین قدم در رفع اشکال سیستم، بررسی این نکته است که آیا تله بخار به درستی نصب شده است یا خیر. رویه های مربوط به نصب را برای انواع مختلف تله ها ارائه می دهد.