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疏水閥

上海昆煉閥門制造有限公司專注于管道流體控制,為用戶提供疏水閥選型、設計、非標訂制,常規疏水閥咨詢,我們可提供疏水閥相關標準、圖紙、參數、使用說明及原理介紹,方便用戶根據實際需求做出合理的選型。

疏水閥介紹

疏水閥是自動地排除蒸汽設備中凝結水的疏水器,也叫阻汽排水閥,或直接就叫蒸汽疏水閥。把蒸汽疏水閥概括一下,可以得出這樣的概念,它是依靠某種方法,自動操作,判別出蒸汽和水,同時進行閉、開動作的閥門。在使用蒸汽的有關設備上,由于蒸汽的潛熱被釋放而凝結成水,即凝結水,被蒸汽疏水閥自動地與蒸汽分開,并排除到設備之外。這種疏水閥既可以說是一種自動閥門,也是一種節能裝置。

疏水閥- 自由浮球式蒸汽疏水閥結構圖

疏水閥排放凝結水基本的原理就是利用蒸汽和水的重量差和溫度差來實現疏水的目的。

疏水閥功能

使用和利用蒸汽的設備上只需要蒸汽。在這種設備內會產生凝結水,凝結水則成為有害的流體,同時還混入了空氣和其他不可凝氣體,成為引起設備產生故障和降低性能的原因。

在這種情況下,疏水閥的功能有以下三個方面:

1)能排除產生的凝結水。

2)防止蒸汽泄漏。

3)排除空氣及其他不可凝氣體。

疏水閥排除凝結水的重要性

1)防止水擊。

如果蒸汽管路中有凝結水,流動的蒸汽推動積結在一起的凝結水,使凝結水在管壁和閥門及蒸汽使用設備上進行撞擊,而且往往帶來沖擊力。這種現象稱為水擊,也稱水擊作用或水錘作用。當水擊較強時,會造成管道轉彎處和閥門損傷或破壞。其次,水擊現象并不僅是由于有凝結水的原因。由于鍋爐安裝和使用上的不當,有時是鍋爐里的水進入蒸汽里,被帶入輸送管路。所以,若鍋爐結構上有缺陷或使用不當,會造成鍋爐的水位過高,因此鍋爐供應的蒸汽濕度過大,凝結水形成速度加快,這也是造成水擊的一個原因。所以蒸汽管路中產生的凝結水(包括鍋爐里混入水)就是產生水擊事故的原因,所以從安全角度看,需要排除凝結水。

2)防止降低蒸汽使用設備的效率。

用蒸汽做功的蒸汽設備 (特別是換熱器等間接加熱的裝置),都是為了利用蒸汽 (飽和蒸汽)的潛熱。在這些裝置內滯留過多的凝結水與加熱面進行接觸,妨礙了蒸汽與加熱面接觸,使換熱器等蒸汽使用設備的效率降低。另外,設備上、下加熱不均勻也會影響產品質量,使蒸汽使用設備的運轉效率降低,設備性能也會降低。蒸汽使用設備內產生的凝結水是飽和蒸汽使用之后的狀態。因為它只有顯熱,所以不再具有加熱作用。為了不使加熱效率降低,并持續保證加熱效果,須不斷地排除設備內產生的凝結水。綜上所述,為了使用蒸汽和保證蒸汽使用設備的運轉效率,須及時排除凝結水。

3)防止腐蝕蒸汽使用設備內部。

水和空氣中的氧與設備接觸,會發生化學反應,使鐵銹蝕。因此,從防止設備腐蝕的角度來看,也須排除凝結水。

4)防止蒸汽使用設備的損傷。

由于蒸汽和凝結水的溫度不同,設備內的凝結水使設備局部產生溫差,往往損傷設備。因此,從設備保養上看,也須排除凝結水。

以上說明了排除凝結水的重要性。以前,排除凝結水是依靠手工操作,反復開關旋塞或閥門,以排除不斷產生的凝結水;蛟趽Q熱器的末端適當開孔,經常性地排除凝結水。前者是靠人工檢查并反復開關閥門,而后者為當凝結水量不定時會造成凝結水滯留或漏汽。因此,蒸汽使用設備需自動地排除凝結水,并阻止蒸汽泄漏,這就是蒸汽疏水閥的作用。

疏水閥- 浮子式疏水閥結構圖

排除空氣的重要性

如前所述,蒸汽疏水閥是以排除凝結水為主要目的的。然而,還須有排除空氣的能力。當空氣混入蒸汽使用設備時,須排除空氣。

1)防止腐蝕蒸汽使用設備內部。

設備內如果混入空氣,凝結水和空氣中的氧起化學反應,造成對鐵的腐蝕,這是有隱患的和不經濟的,所以須排除。

2)防止降低蒸汽使用設備的運轉效率。

設備內蒸汽的潛熱使被加熱物加熱,蒸汽則冷卻,凝結成水,在管壁周圍形成凝結水層。但是,若設備內部一旦混入空氣,由于空氣是不可凝氣體(即不能液化),所以設備內管壁上的凝結水層內側又形成空氣層,且空氣的熱導率小,比保溫材料還小,因而使蒸汽和被加熱物之間的換熱能力降低。

混入空氣的另一個問題是蒸汽和空氣的性質不大相同,一旦混入空氣且滯留,就變成蒸汽和空氣的混合物,由于溫度下降,使換熱能力降低。如果蒸汽是飽和蒸汽,它的溫度是由壓力決定的。一般,蒸汽使用設備運轉時的壓力是由壓力表顯示的。由于混人了空氣,形成了蒸汽與空氣的混合物,這時的溫度就會比該壓力相對應的溫度低。此時,溫度降低的程度隨空氣混合率的提高而逐漸明顯。因此,如果蒸汽中一旦混入空氣,就不能依據壓力來推斷溫度了。假如須推斷蒸汽-空氣混合物的溫度,則蒸汽的分壓就是壓力計所顯示的壓力減去空氣的分壓所得的數值。這樣,溫度降低了,蒸汽作為載熱體和動力源的能力也就降低了。

雙金屬片式、液體膨脹式、圓盤式蒸汽疏水閥結構圖

如上所述,蒸汽使用設備里混入了空氣,當沒有得到排除時,蒸汽疏水閥本身會發生空氣氣堵及其他故障,如:

1)空氣中的氧氣腐蝕設備的內部。

2)傳熱面形成的空氣層降低了傳熱效率,蒸汽分壓的降低引起蒸汽溫度的降低,又使運轉效率降低,給蒸汽使用設備帶來危害。因此,防止空氣混進設備內部是重要的,如有空氣混入,須進行排除。

蒸汽疏水閥不僅能排除凝結水,而且還應能排除空氣,即須兼有排氣功能?墒,混入裝置內部的空氣全部由蒸汽疏水閥排除,在結構上是不可能的。為了避免空氣引起的故障蒸汽疏水閥所具有的排氣能力只不過是輔助手段,作為大量排除空氣的方法,是由開口彎管或手動空氣排放閥、自動空氣排放閥與蒸汽疏水閥并用。

對疏水閥的要求

以上所述是蒸汽使用設備上安裝疏水閥的重要性。以下概括說明對于疏水閥的功能、節能措施、運轉、保養管理等各方面都有哪些具體要求。

1)排除凝結水時不泄漏蒸汽。

排除凝結水時不泄漏蒸汽是疏水閥基本的條件。因此,盡管它是排除與蒸汽分離而積存的凝結水裝置,但并不稱為凝結水疏水閥,而稱為蒸汽疏水閥。疏水閥動作是指對凝結水產生開、閉的情況而言。即排除凝結水時,疏水閥全開,排放;排放結束時又能關閉,防止蒸汽泄漏。這是疏水閥的主要性能,也就是說,疏水閥只有全開和全關兩種情況,若其開關動作遲緩,開關不到位,會引起節流作用,易造成疏水閥整體損壞,同時也是泄漏蒸汽主要的原因。如上所述,疏水閥的動作原則上是全開或全關,即開、關動作。根據種類的不同,還可能有連續排放和間歇排放兩種類型。

2)可以排除蒸汽系統中的凝結水。

疏水閥須具備能排除蒸汽使用設備的配管、換熱器等主要裝置及蒸汽系統部位所產生的凝結水。

3)能同時排放空氣和凝結水。

混入蒸汽設備中的空氣,最初是混在蒸汽里,在蒸汽凝結成水時才被分離出來。它在蒸汽使用設備的傳熱面上形成空氣層,影響熱傳導,因此須排除空氣。

4)適用壓力范圍大。

對于疏水閥,如果壓力稍有變動其性能就受到影響,甚至停止動作是不行的,在這種情況下需要它的性能不受影響,并能適應于任何壓力。同時要求疏水閥的背壓允許度要大。

5)容易檢修和保養。

這項要求和疏水閥的結構有關。要求疏水閥結構簡單,活動部件少。為了使閥的動作零部件不產生應力,應盡量選用適宜的材料,還有一點是其結構要易于加工?傊,蒸汽疏水閥在管理上應無需設專職人員經常進行保養工作,也就是說要減少維修工作量。

6)實用性。

疏水閥應體積小、重量輕、使用長、價格合理,并且不因空氣或蒸汽的障礙而失去排水能力,發生空氣氣堵及蒸汽汽鎖等現象。

杠桿浮球式、波紋管杠桿浮球式、雙金屬杠桿浮球式蒸汽疏水閥結構圖

疏水閥分類

疏水閥種類很多,但通常按以下方法進行分類。

(1)按啟閉件的驅動方式分類一蒸汽疏水閥可分為三類,即由凝結水液位變化驅動的機械型蒸汽疏水閥;由凝結水溫度變化驅動的熱靜力型蒸汽疏水閥;由凝結水動態特性驅動的熱動力型蒸汽疏水閥。

機械型蒸汽疏水閥

①密閉浮子式蒸汽疏水閥。為由殼體內凝結水的液位變化導致啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

②開口向上浮子式蒸汽疏水閥。為由浮子內凝結水的液位變化導致啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

③開口向下浮子式蒸汽疏水閥。為由浮子內凝結水的液位變化導致啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

熱靜力型蒸汽疏水閥

①蒸汽壓力式蒸汽疏水閥。為由凝結水的壓力與可變形元件內揮發性液量的蒸汽壓力之間的不平衡驅動啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

雙金屬片式或熱彈性元件式蒸汽疏水閥。為由凝結水的溫度變化引起金屬片或熱彈性元件變形驅動啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

液體或固體膨脹式蒸汽疏水閥。為由凝結水的溫度變化而作用于熱膨系數較大的元件上,以驅動啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

熱動力型蒸汽疏水閥

①圓盤式蒸汽疏水閥。它是利用熱動力學特性,即當凝結水排放到較低的壓力區時會發生二次蒸發,并在黏度、密度等方面存在差異。由進口和壓力室之間的壓差咬化而導致啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

②脈沖式蒸汽疏水閥。是利用熱動力學特性,當凝結水排放到較低的壓力區時會發生二次蒸發,并在黏度、密度等方面存在差異,由進口和壓力室之間的壓差變化導致啟閉件的開關動作的蒸汽疏水閥。

③迷宮或孔板式蒸汽疏水閥。是由節流孔控制凝結水的排放量,并使熱結水汽化而減少蒸汽的流出。

脈沖式、圓盤式、膜盒式蒸汽疏水閥結構圖

疏水閥按結構型式分類

機械型蒸汽疏水閥分類

浮桶式蒸汽疏水閥

桶狀浮子的開口朝上配置。開始通汽時,產生的結水被蒸汽壓力推動,流入疏水閥內部吊桶的四周,隨著凝結水量的增加又逐漸流入桶內浮桶內貯存的水達到所規定的數量時,浮桶失去了浮力,便下沉,從而打開了連接在浮桶上的閥瓣,浮桶內的水通過集水管,由疏水閥的出口排除。當浮桶內的凝結水大部分被排除之后,浮桶又恢復了浮力,向上浮起,關閉蒸汽疏水閥。這樣,根據凝結水的流入量,及時地使浮桶下沉(開閥排放凝結水)或上。P閥停止排放凝結水),實現離合動作,間斷地排除凝結水。

倒吊桶式蒸汽疏水閥

這種結構的浮桶,開口朝下設置,所以稱為例吊桶式或反浮桶式。倒吊桶的形狀呈吊鐘形,所以也稱為鐘形浮子式。倒吊桶有單閥瓣(單閥直動式及單閥瓣杠桿增幅式) 和壓差雙閥瓣結構。

自由半浮球式蒸汽疏水閥

這種蒸汽疏水閥兼有倒吊桶式蒸汽疏水閥和自由浮球式疏水閥的特點。倒吊桶是一個切去下部的球狀密閉浮球,成為開口形浮桶式的半浮球,再在其頂部開一個圓孔。

半浮球式蒸汽疏水閥的動作原理差不多和一般的倒吊桶式的原理相同,在流入凝結水量少的時候,就零星地排放; 當流入的凝結水量中等時,就間歇排放; 當流入大量凝結水時,就進行大限度的連續排放。

半浮球式蒸汽疏水閥半浮球的球狀部分能起到閥瓣的作用,其動作部分只是半浮球,有結構簡單、便于維修的特點。

自由浮球式蒸汽疏水閥

這類蒸汽疏水閥也稱為自由浮子式或無杠桿浮球式。因為是將圓形浮子放置在疏水閥的閥體內部,所以設計時將浮球本身作為完成開關動作的閥瓣。球形浮子可以自由上升或下降,從而起到閥瓣的作用,實現開、閉閥動作。在閥蓋上部還設置了空氣排放閥。

杠桿浮球式蒸汽疏水閥

這類蒸汽疏水閥有單閥座式和雙閥座式兩種。

杠桿浮球式蒸汽疏水閥隨著疏水閥內凝結水量的變化,浮球有時上升,有時下降,依靠浮球杠桿的增幅裝置,開關排水閥瓣,且能控制其開度。開始通蒸汽時,閥體上部的自動空氣排放閥打開,空氣迅速排出。低溫凝結水流入時,浮球上浮,打開閥門排除凝結水,凝結水的溫度逐漸上升,當凝結水的溫度接近飽和溫度時,自動空氣排放閥關閉,凝結水流入疏水閥,使浮球保持上升的位置,并繼續保持開閥狀態。如果凝結水停止流入,則浮球下降,并關閉蒸汽疏水閥。單閥座式杠桿浮球疏水閥它與雙閥座相比,由于只有一個閥座為了要加大排放凝結水的能力,須增大閥座面積,因此開閥所需要的力也要增加,所以須加大浮球,這就使蒸汽疏水閥的體積增加了。因此,雙閥座式是對單閥座式的改進。

杠桿浮球式蒸汽疏水閥的特點如下∶作為一種大排量的疏水閥,其體積比較;和自由浮球式相比,其浮球是固定在杠桿上的,因此浮球和閥座有好的耐用性;內裝空氣排放閥,不會產生空氣氣堵;雙閥座式的疏水閥,當凝結水量減少至很少時,往往會泄漏蒸汽。

熱靜力型蒸汽疏水閥分類

波紋管式蒸汽疏水閥

其動作元件即感溫元件是波紋管。這種波紋管的形狀似個小燈籠,其內部封閉著水或比水沸點低的易揮發性液體。這種波紋管隨溫度變化其形狀變化(變位),即當溫度高時,閉封的液體蒸發成蒸氣,靠蒸氣的壓力使波紋管膨脹; 當降為低溫 時,蒸氣又凝結,還原成為液體,于是波紋管又收縮。波紋管固定安裝在疏水閥閥蓋的上端,其下端與閥瓣連接。

這種疏水閥的動作原理是:開始通蒸汽時為常溫狀態,波紋管內部封閉的液體沒有汽化,波紋管收縮呈開閥狀態,因此流入疏水閥的空氣和大量的低溫凝結水通過閥座孔由出口排出,凝結水的溫度上升; 隨著溫度的變化,波紋管感溫,同時其內部封閉的液體汽化產生蒸氣壓力,使體積膨脹、波紋管伸長,并使閥瓣接近閥座,于是當疏水閥內流入近似飽和溫度的水或高溫凝結水后,波紋管進一步膨脹,呈關閥狀態。疏水閥內的凝結水溫度一旦降至設定的開閥溫度,按照溫度的變化,波紋管則成比例地收縮,打開閥門。這一動作反復進行,就實現了開閉閥動作,從而排除凝結水。

懸臂梁、C形單片、圓板形、棱形雙金屬片式疏水閥結構圖

雙金屬片式蒸汽疏水閥

其感溫元件是雙金屬片。雙金屬片是由受熱后膨脹程度差異較大的兩種金屬(特殊合金)薄板粘合在一起制成的,所以溫度一旦發生變化,熱膨脹系數大的金屬比熱膨脹系數小的金屬伸縮較大,使這種粘合的金屬薄板產生較大的彎曲。雙金屬片能將溫度變化轉換成彎曲形狀的變化,它不是像波紋管那樣的密封形容器,而是板狀,從而具有機械強度,且耐沖擊力。不僅用于蒸汽疏水閥,在其他領域也得到應用。

在用于蒸汽疏水閥的場合,有四種不同的雙金屬片組合在一起。一種是把數枚長方形的雙金屬片組合在一起,成為懸臂梁式的矩形雙金屬片式;第二種是以一片C形的雙金屬片作為熱敏元件的單片雙金屬片式;第三種是把數個圓形的雙金屬片組合在一起,形成圓板雙金屬片式的溫調疏水閥;第四種是由一組棱形的雙金屬片組合在一起的簡支梁式的雙金屬片式疏水閥,該種雙金屬片的變形曲線和飽和蒸汽曲線相似。

膜盒式蒸汽疏水閥

主要啟閉元件是金屬膜盒,膜盒內的光感溫液體根據工況選用。 當膜盒在周圍不同溫度的蒸汽和凝結水作用下,使感溫液發生氣液之間的態變,出現壓力上升或下降。使膜片帶動閥瓣往復位移,啟閉疏水閥,達到阻蒸汽排水的目的。

熱動力型蒸汽疏水閥分類

圓盤式蒸汽疏水閥

圓盤式蒸汽疏水閥借助于圓盤來開閉閥門,以排除凝結水。其動作原理有以下三要素; 凝結水和蒸汽的密度差——形成開閥時向上推圓盤閥片的力量;凝結水和蒸汽的運動黏性系數差——轉變閉閥狀態時對圓盤閥片正反兩面產生動力作用,是閉閥的主要的因素;溫度降低使蒸汽凝結,造成壓力下降——使變壓室內的壓力降低。它的活動零件只有一個圓盤閥片,所以結構簡單。設有圓盤閥片的中間室稱為變壓室,借助于變壓室內的壓力降進行開閥。

疏水閥安裝

(1)安裝注意事項

1)安裝前清洗管路設備,除去雜質,以免堵塞。

2)疏水閥應盡量安裝在用汽設備的下方和易于排水的地方。

3)疏水閥應安裝在易于檢修的地方,并盡可能集中排列,以利于管理。

4)各個蒸汽加熱設備應單獨安裝蒸汽疏水閥。

5)旁路管的安裝不得低于蒸汽疏水閥。

6)安裝時,注意閥體上箭頭方向與管路內介質流動方向應一致。

7)蒸汽疏水閥進口和出口管路的介質流動方向應有一些向下坡度,而且管路的公稱尺寸不小于蒸汽疏水閥的公稱尺寸。

8)一個蒸汽疏水閥的排水能力不能滿足要求時,可并聯安裝幾個蒸汽疏水閥。

9)用在可能發生凍結的地方,須采取防凍措施。

疏水閥安裝

(2)安裝形式

1)蒸汽疏水閥出口和進口各安裝一截斷閥,以便于檢修和清洗。

2)如果蒸汽疏水閥本身無防逆裝置,可根據具體情況安裝止回閥。

3)沖洗管的作用是排除用氣設備中的空氣和沖洗管路,在設備停止使用時,還可放出系統內的積水。

4)檢查管的作用是檢查蒸汽疏水閥的情況。

5)旁通管的作用是在設備起動時排放大量凝結水;在須連續運行的設備上,當蒸疏水閥發生故障檢修時,可稍許開啟,暫時作為蒸汽疏水閥使用。

6)沖洗管、檢查管和旁通管在正常運行中應嚴密關閉并均應視具體使用條件而定,盡量不設置,以免由于操作失誤和沒有及時關閉而造成的蒸汽損耗。

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