Garo žarnos ir garo jungiamosios detalės
Garo žarnos – bendra informacija
Nors garo amžius baigėsi prieš daugelį metų, kai buvo pastatyti garlaiviai ir garvežiai, garas vis dar yra viena svarbiausių pramonės ir energijos gamybos priemonių. Jis naudojamas elektros energijai gaminti elektrinėse, šildymui (energetinis garas – centralizuotam šildymui, pramoninių įrenginių šildymui, pvz., medienos džiovinimui, gumos gaminių vulkanizavimui), kaip šilumnešis pramoniniuose procesuose (technologinis garas – audinių dažymui, skalbyklose, plastikinių gaminių formavimui), maisto pramonėje (švarus garas), sterilizacijai, oro drėkinimui švariose patalpose, pramoninių įrenginių ir mašinų valymui įvairiose pramonės šakose.
Garo sistemose garas teka standžiais vamzdžiais – garo linijomis. Kai reikia lanksčių jungčių, naudojamos lanksčios garo žarnos.
Garo perdavimui naudokite šias žarnas:
- specialias gumines garo žarnas
- plienines žarnas
- PTFE žarnos
Plieninės ir PTFE žarnos pirmiausia naudojamos įrenginiuose ir mašinose, kuriose abu lanksčios žarnos mazgo galai sumontuoti mašinoje (numatomas žarnos mazgo judėjimas, kurį užtikrina veikianti mašina). Guminės garo žarnos paprastai naudojamos kaip ilgesni kelių metrų ilgio žarnų mazgai, skirti rankiniam darbui. Taip yra dėl didesnio guminių žarnų atsparumo išorinėms darbo sąlygoms ir ekonomiškumo (brangios specialios guminių garo žarnų jungtys, pigesnės guminės žarnos; brangios plieninės arba PTFE žarnos, pigesnės šių žarnų jungtys).
Guminės garo žarnos skirtos sotiesiems garams, kurių temperatūra ir slėgis yra glaudžiai susiję. Sotusis garas gali būti visiškai dujinis (sausas sotusis garas) arba su vandens lašeliais (drėgnasis sotusis garas). Norint išlaikyti guminių garo žarnų eksploatavimo trukmę, labai svarbu, kad eksploatavimo sąlygos (slėgis ir temperatūra) atitiktų sočiojo garo parametrus.
| SOČIŲJŲ GARŲ TEMPERATŪRA (T), PRIKLAUSANTI NUO PERTEKLINIO SLĖGIO (P) SISTEMOJE | ||||||||||||||||||||||
| P[bar] | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | |
| T[ºC] | 100 | 120 | 134 | 144 | 152 | 159 | 165 | 171 | 175 | 180 | 184 | 188 | 192 | 195 | 198 | 201 | 204 | 207 | 210 | 213 | 215 | |
Dėl atsparumo temperatūrai pagrindinė guminių garo žarnų vidinio sluoksnio medžiaga yra EPDM guma arba butilo guma (IIR). SBR/EPDM junginiai arba NBR guma naudojami žemo slėgio garo žarnoms (iki kelių barų) arba žarnoms, skirtoms trumpalaikiam naudojimui su žemo slėgio garu. Žarnos sutvirtinamos minkšta virvele arba tekstiliniu pynimu (žemo slėgio garui iki maždaug 6 barų) arba plieninės vielos sutvirtinimu (aukšto slėgio garui iki 18 barų skirtos žarnos). Plieninės vielos turėtų būti padengtos žalvariu, kad būtų atsparios korozijai. Išorinis sluoksnis standartiškai gaminamas iš EPDM gumos arba, siekiant atsparumo išorinei aplinkai, pvz., alyvai, riebalams, – iš NBR, CR gumos ar tinkamų junginių. Išorinis sluoksnis turėtų būti su smailaisiais taškeliais, kad ant jo nesusidarytų pūslių.
Pagrindinis guminių garo žarnų techninis standartas yra EN ISO 6134. Pagal šį standartą žarnos skirstomos į:
- 1 tipas: žemas slėgis (didžiausias darbinis slėgis 6 bar, darbinė temperatūra +164ºC);
- 2 tipas: aukštas slėgis (didžiausias darbinis slėgis 18 barų, darbinė temperatūra +210ºC);
Kiekvienas tipas skirstomas į dvi klases:
- A klasė: išorinis sluoksnis, neatsparus alyvai;
- B klasė: alyvai atsparus išorinis sluoksnis;
ir dvi elektrinių savybių versijos:
- ištisinis (su varine viela), pažymėtas „M”;
- elektrai laidus (laidi guma), pažymėtas „Ω”.
Standarte nustatyti įvairūs reikalavimai žarnoms ir sukomplektuotiems žarnų mazgams, įskaitant vidinį ir išorinį skersmenį, konstrukciją, medžiagas, atsparumą garams, ženklinimą, bandymus ir kt. Žemo slėgio žarnos turi tekstilinį sutvirtinimą, aukšto slėgio žarnos turi plieninės vielos sutvirtinimą. Išorinis sluoksnis yra dygliuotas. Garo žarnų saugos koeficientas yra 10 (t. y. kai didžiausias darbinis slėgis yra 18 barų, trūkimo slėgis yra ne mažesnis kaip 180 barų, bandomasis slėgis – 90 barų). Paprastai daugelis rinkoje siūlomų arba jau naudojamų garo žarnų tipų tik iš dalies atitinka EN ISO 6134 standartą. Tinkamas jų naudojimas yra saugus ir paprastai ekonomiškai pagrįstas – jos yra pigesnės. Tačiau naudojant brangesnes žarnas, kurios visiškai atitinka EN ISO 6134 standartą, padidėja garo lanksčiųjų žarnų mazgų eksploatacinis saugumas, patikimumas ir eksploatavimo trukmė.
| pagrindinės garo poveikio guminėms | žarnoms priežastys |
|---|---|
| vidinio sluoksnio atsilupimas, vidinio sluoksnio | atsiskyrimas kondensato prasiskverbimas pro |
| vidinį sluoksnį plieninės armatūros korozija | kondensato ir dujų prasiskverbimas pro vidinį sluoksnį ir armatūros |
| termoplastinį poveikį | per aukštos temperatūros karšto vandens poveikis |
| perkaitimas, vidinio sluoksnio oksidacija ir įtrūkimai | perkaitintas garas, sausas garas |
Popcorning efektas pasireiškia, kai kondensatas (vanduo) prasiskverbia pro vidinę sienelę.
Šis poveikis būdingas dirbant žemoje temperatūroje, kai garo sudėtyje yra didelė kondensato frakcija (drėgnas garas), arba kai garas atvėsta ir žarna neišleidžiama. Iš esmės popkorno efekto atsiradimą daugiausia lemia tai, kaip naudojama žarna. Kad nesikauptų kondensatas, po naudojimo iš žarnos turi būti išleidžiamas garas. Kondensatas prasiskverbia į elastomerinę medžiagą ir užpildo jos mikroporas. Kai garas vėl teka, porose įstrigęs kondensatas įkaista ir virsta garais. Dėl virsmo garais vyksta staigus išsiplėtimas (iš vieno kondensato tūrio susidaro daug kartų daugiau garų) ir „sprogstamasis” kondensato išmetimas iš medžiagos, suplėšantis vidinį sluoksnį ir sukeliantis pažeidimus, panašius į popkorno ar žiedinio kopūsto paviršių. Panašus mechanizmas pasireiškia vidinio sluoksnio atsiskyrimo (atsisluoksniavimo) atveju, dėl kurio galiausiai gali užsikimšti srautas per žarną.
Atvėsusio garo kondensato niekada negalima palikti guminėje žarnoje, jį reikia išleisti po naudojimo („IŠSUTEKITE PO NAUDOJIMO” – tokią rekomendaciją dažnai pateikia garo žarnų gamintojai).
Plieninės armatūros korozija – kondensato ir dujų prasiskverbimas
Plieninės vielos armatūros korozija gali atsirasti dėl to, kad pynė gali būti veikiama per išorinio sluoksnio įtrūkimus, o kondensatas gali prasiskverbti per vidinio sluoksnio mikroporas. Be to, vandenyje ištirpusio oro dujos (deguonis ir anglies dioksidas), esančios garuose, taip pat patenka į žarnos medžiagą ir yra stiprūs korozijos sukėlėjai, todėl esant aukštai temperatūrai korozija gali labai greitai progresuoti. Todėl armatūros vielos turėtų būti apsaugotos, pavyzdžiui, žalvario danga. Be to, labai svarbu tinkamai chemiškai apdoroti katilo vandenį, iš kurio gaminamas garas, ir jį deaeruoti (pašalinti orą).
Termoplastinis poveikis – karštas vanduo ir prisotinti garai
Termoplastinis efektas – tai žarnos sienelės medžiagos plastifikacija ir mechaninių savybių praradimas dėl įšilimo, kurį sukelia į žarnos sienelę tekantis garų ar karšto vandens šiluminis srautas. Guminės garo žarnos skirtos dirbti su prisotintu garu. Sotusis garas yra specifinė terpė, kurioje toje pačioje temperatūroje ir esant tam pačiam slėgiui gali būti ir dujos (garas), ir skystis (kondensatas). Kai sotusis garas teka žarna arba vamzdžiu, jis atiduoda savo šilumą vėsesniam vidiniam žarnos sienelės paviršiui ir kondensuojasi kaip lašeliai arba plonas kondensato sluoksnis, kuris atskiria karštą garą nuo žarnos sienelės. Be to, garui gaminti naudojamame vandenyje paprastai yra ištirpęs oras, kuris šildymo metu išsiskiria ir sudaro labai ploną sluoksnį tarp garo ir kondensato. Šie du sluoksniai (oras ir kondensatas), pasižymintys mažu šilumos laidumu, izoliuoja karštą garą nuo vidinio guminės žarnos sienelės paviršiaus (A pav.).
Karšto vandens atveju šių izoliacinių sluoksnių nėra. Todėl gumos temperatūra žarnos sienelės vidiniame paviršiuje ir visame sienelės skerspjūvyje bei išoriniame žarnos paviršiuje gali būti daug aukštesnė, net jei žarna eksploatuojama su žemesnės temperatūros karštu vandeniu nei prisotinto garo atveju (B pav.). Dėl to labai sumažėja žarnos atsparumas slėgiui, taip pat greitai, smarkiai ir visam laikui deformuojasi guma po žarnos jungčių spaustukais.
Gumos žarnas garui galima naudoti karštam vandeniui, kurio didžiausia temperatūra yra apie 90 ÷ 100ºC, jei gamintojas nenurodo kitaip.
Vidinio sluoksnio perkaitimas, oksidacija ir įtrūkimai – sausas garas, perkaitintas garas.
Oksidacija – tai žarnos medžiagos senėjimas, kurį sukelia garuose esantis deguonis. Šis procesas vyksta labai greitai aukštoje temperatūroje, todėl vidinio sluoksnio guma sukietėja ir sutrūkinėja. Jis akivaizdus sauso ir perkaitinto garo sąlygomis, nes tiesiogiai ant žarnos sienelės nėra plono skysto kondensato sluoksnio, mažinančio jo temperatūrą (C pav.), todėl vidinio sluoksnio guma tiesiogiai veikiama sauso, dujinio, karšto garo, todėl ji virsta, kietėja ir skilinėja. Kai kurių tipų žarnas leidžiama laikinai naudoti perkaitinto garo sąlygomis (iki 18 barų, iki 232ºC), tačiau ilgesnis naudojimas tokiomis sąlygomis smarkiai sutrumpina žarnos tarnavimo laiką. Perkaitintas garas arba sausas garas greitai sunaikina žarną net ir esant žemesnei nei maksimali žarnos darbinė temperatūrai.
Todėl:
- Nenaudokite standartinių sotaus garo guminių žarnų perkaitintam garui arba sausam garui. Tai gali būti leidžiama tik laikinai, jei žarnos specifikacija leidžia tokią galimybę.
- Venkite savaiminio prisotinto garo perėjimo iš prisotinto garo į perkaitintą dėl staigaus pokyčio, pavyzdžiui, padidinus sistemos skerspjūvį (skersmenį) arba atidarius vožtuvą, dėl kurio sumažėja slėgis.
Perkaitintam garui galima naudoti metalines žarnas arba PTFE žarnas, jei jos atitinka eksploatacinius parametrus.
