機械式スチームトラップは、蒸気と凝縮水の密度差を利用して作動します。大量の凝縮水を連続的に通過させることができ、幅広いプロセス用途に適しています。フロート式と逆バケット式のスチームトラップがあります。
フロートトラップは、蒸気と凝縮水の密度差を感知して作動します。右図に示すトラップ（エアバルブ付きフロートトラップ）の場合、凝縮水がトラップに到達するとフロートが上昇し、バルブがシートから外れて減圧が発生します。
現代のトラップは、右の写真（レギュレーターベント付きフロートトラップ）に示すように、レギュレーターベントを採用しています。これにより、トラップは凝縮水の処理と同時に、初期の空気を通過させることができます。
自動ベントには、凝縮液レベルより上の蒸気領域に配置された、レギュレーター スチーム トラップに類似したバランス圧力ブラダー アセンブリが使用されます。
最初の空気が放出されると、通常の操作中に空気またはその他の非凝縮性ガスが蓄積し、空気/蒸気混合物の温度が下がることによって開くまで、閉じられたままになります。
レギュレーターベントにより、コールドスタート時の結露能力が大幅に向上するという追加の利点が得られます。
かつては、システム内でウォーターハンマーが発生すると、レギュレーターのベントバルブにある程度脆弱性がありました。ウォーターハンマーが激しい場合は、ボールバルブさえ破損することがありました。しかし、現代のフロートトラップでは、ベントバルブはコンパクトで非常に強度の高いオールステンレス製のカプセルにすることができ、さらにボールバルブには最新の溶接技術が採用されているため、フロートバルブ全体が非常に強固で、ウォーターハンマー発生時でも信頼性の高いものとなっています。
フロート式サーモスタットトラップは、ある意味では完璧なスチームトラップに最も近いと言えるでしょう。蒸気圧力がどのように変化しても、凝縮水が生成されるとすぐに排出されます。
フロート式サーモスタット式スチームトラップの利点
このトラップは蒸気温度で凝縮水を連続的に排出します。そのため、加熱面の熱伝達率が高い用途に最適です。
大量の凝縮水負荷も少量の凝縮水負荷も同じように適切に処理し、圧力や流量の広範囲かつ予期しない変動の影響を受けません。
自動排気装置が取り付けられている限り、トラップは自由に空気を排出できます。
そのサイズを考えると、これは並外れた能力です。
スチームロックリリースバルブ付きバージョンは、ウォーターハンマーに耐えるあらゆるスチームロックに完全に適した唯一のトラップです。
フロート式サーモスタット式スチームトラップの欠点
逆バケツトラップほど敏感ではありませんが、フロートトラップは激しい相変化によって損傷を受ける可能性があり、露出した場所に設置する場合は、本体にラグを取り付けるか、または小さな二次調整排水トラップを追加する必要があります。
他の機械式トラップと同様に、可変圧力範囲で作動するには、全く異なる内部構造が必要です。より高い差圧で作動するように設計されたトラップは、フロートの浮力とバランスをとるために、より小さなオリフィスを備えています。トラップが予想よりも高い差圧にさらされると、トラップは閉じてしまい、凝縮水は通過しません。
(i) バレルがたわみ、バルブがシートから外れます。凝縮水はバケツの底を流れ、バケツを満たし、排出口から排出されます。
(ii) 蒸気の到達により樽が浮き上がり、その後上昇して出口を閉じます。
(iii) バケット内の蒸気が凝縮するか、通気孔からトラップ本体の上部に泡立つまで、トラップは閉じた状態を保ちます。その後、トラップは沈下し、バルブの大部分がシートから外れます。蓄積された凝縮水は排出され、このサイクルは継続されます。
(ii)では、始動時にトラップに到達する空気がバケットの浮力となり、バルブを閉じます。バケットベントは、空気をトラップ上部へ逃がし、最終的にバルブシートの大部分から排出するために重要です。トラップの穴が小さく圧力差が小さいため、空気の排出速度は比較的遅くなります。同時に、空気が除去された後、トラップが機能するためには、一定量の蒸気を通過させる（つまり無駄にする）必要があります。トラップの外側に並列ベントを設置することで、始動時間を短縮できます。
逆バケット式スチームトラップは高圧に耐えられるように作られました。
フローティングサーモスタットスチームベイトのようなもので、ウォーターハンマー条件に非常に耐性があります。
溝にチェックバルブを追加することで過熱蒸気ラインにも使用可能です。
故障モードはオープンの場合があるため、タービン排水など、この機能を必要とするアプリケーションではより安全です。
逆バケット式スチームトラップの欠点
バケット上部の開口部が小さいため、このトラップは空気を非常にゆっくりと排出するだけです。通常の運転では蒸気が急速に通過してしまうため、開口部を大きくすることはできません。
トラップ本体には、バケットの縁をシールするのに十分な水が必要です。トラップの水封が失われると、蒸気は出口バルブから無駄に排出されます。これは、蒸気圧が急激に低下する用途でよく発生し、トラップ本体内のドレンの一部が「フラッシュ」現象を起こして蒸気に変化します。バレルは浮力を失い沈下するため、ウィープホールから新鮮な蒸気が排出されます。十分な量のドレンがスチームトラップに到達した場合にのみ、再び水封を行い、蒸気の無駄を防ぎます。
逆バケットトラップをプラント圧力の変動が予想される用途で使用する場合は、トラップの手前の入口ラインにチェックバルブを設置する必要があります。チェックバルブがシートに押し付けられているため、蒸気と水は指定された方向に自由に流れますが、逆流は不可能です。
過熱蒸気の高温により、逆バケットトラップの水密性が損なわれる可能性があります。このような場合、トラップの前段に逆止弁を設置することが不可欠です。逆バケットトラップの中には、標準装備として「逆止弁」が組み込まれているものはほとんどありません。
逆バケツトラップを氷点下近くで放置すると、相変化によって損傷を受ける可能性があります。他の種類の機械式トラップと同様に、過酷な環境条件でない限り、適切な断熱材を使用することでこの欠点を克服できます。予想される環境条件が氷点下を大きく下回る場合は、その機能を果たす強力なトラップが数多くありますので、慎重に検討する必要があります。メインドレンの場合は、サーモスダイナミックトラップが第一候補となります。
フロートトラップと同様に、逆バケットトラップの開口部は最大差圧に対応できるように設計されています。想定よりも高い差圧がトラップにかかった場合、トラップは閉じて凝縮水を通過させません。幅広い圧力範囲に対応できるよう、様々なオリフィスサイズをご用意しています。
投稿日時: 2023年9月1日
