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疏水阀

上海昆炼阀门制造有限公司专注于管道流体控制,为用户提供疏水阀选型、设计、非标订制,常规疏水阀咨询,我们可提供疏水阀相关标准、图纸、参数、使用说明及原理介绍,方便用户根据实际需求做出合理的选型。

疏水阀介绍

       疏水阀是自动地排除蒸汽设备中凝结水的疏水器,也叫阻汽排水阀,或直接就叫蒸汽疏水阀。把蒸汽疏水阀概括一下,可以得出这样的概念,它是依靠某种方法,自动操作,判别出蒸汽和水,同时进行闭、开动作的阀门。在使用蒸汽的有关设备上,由于蒸汽的潜热被释放而凝结成水,即凝结水,被蒸汽疏水阀自动地与蒸汽分开,并排除到设备之外。这种疏水阀既可以说是一种自动阀门,也是一种节能装置。
疏水阀- 自由浮球式蒸汽疏水阀结构图

       疏水阀排放凝结水基本的原理就是利用蒸汽和水的重量差和温度差来实现疏水的目的。

一、蒸汽疏水阀功能

       使用和利用蒸汽的设备上只需要蒸汽。在这种设备内会产生凝结水,凝结水则成为有害的流体,同时还混入了空气和其他不可凝气体,成为引起设备产生故障和降低性能的原因。
在这种情况下,蒸汽疏水阀的功能有以下三个方面∶
1)能排除产生的凝结水。
2)防止蒸汽泄漏。
3)排除空气及其他不可凝气体。

二、疏水阀排除凝结水的重要性

1)防止水击。

       如果蒸汽管路中有凝结水,流动的蒸汽推动积结在一起的凝结水,使凝结水在管壁和阀门及蒸汽使用设备上进行撞击,而且往往带来冲击力。这种现象称为水击,也称水击作用或水锤作用。当水击较强时,会造成管道转弯处和阀门损伤或破坏。其次,水击现象并不仅是由于有凝结水的原因。由于锅炉安装和使用上的不当,有时是锅炉里的水进入蒸汽里,被带入输送管路。所以,若锅炉结构上有缺陷或使用不当,会造成锅炉的水位过高因此锅炉供应的蒸汽湿度过大,凝结水形成速度加快,这也是造成水击的一个原因。所以蒸汽管路中产生的凝结水(包括锅炉里混入水)就是产生水击事故的原因,所以从安全角度看,需要排除凝结水。

2)防止降低蒸汽使用设备的效率。

       用蒸汽做功的蒸汽设备 (特别是换热器等间接加热的装置),都是为了利用蒸汽 (饱和蒸汽)的潜热。在这些装置内滞留过多的凝结水与加热面进行接触,妨碍了蒸汽与加热面接触,使换热器等蒸汽使用设备的效率降低。另外,设备上、下加热不均匀也会影响产品质量,使蒸汽使用设备的运转效率降低,设备性能也会降低。蒸汽使用设备内产生的凝结水是饱和蒸汽使用之后的状态。因为它只有显热,所以不再具有加热作用。为了不使加热效率降低,并持续保证加热效果,须不断地排除设备内产生的凝结水。综上所述,为了使用蒸汽和保证蒸汽使用设备的运转效率,须及时排除凝结水。

3)防止腐蚀蒸汽使用设备内部。

       水和空气中的氧与设备接触,会发生化学反应,使铁锈蚀。因此,从防止设备腐蚀的角度来看,也须排除凝结水。

4)防止蒸汽使用设备的损伤。

       由于蒸汽和凝结水的温度不同,设备内的凝结水使设备局部产生温差,往往损伤设备。因此,从设备保养上看,也须排除凝结水。

       以上说明了排除凝结水的重要性。以前,排除凝结水是依靠手工操作,反复开关旋塞或阀门,以排除不断产生的凝结水。或在换热器的末端适当开孔,经常性地排除凝结水。前者是靠人工检查并反复开关阀门,而后者为当凝结水量不定时会造成凝结水滞留或漏汽。因此,蒸汽使用设备需自动地排除凝结水,并阻止蒸汽泄漏,这就是蒸汽疏水阀的作用。

疏水阀- 浮子式 开口向上浮子式 开口向下浮子式疏水阀结构图

三、排除空气的重要性

       如前所述,蒸汽疏水阀是以排除凝结水为主要目的的。然而,还须有排除空气的能力。当空气混入蒸汽使用设备时,须排除空气。
1)防止腐蚀蒸汽使用设备内部。

       设备内如果混入空气,凝结水和空气中的氧起化学反应,造成对铁的腐蚀,这是有隐患的和不经济的,所以须排除。

2)防止降低蒸汽使用设备的运转效率。

       设备内蒸汽的潜热使被加热物加热,蒸汽则冷却,凝结成水,在管壁周围形成凝结水层。但是,若设备内部一旦混入空气,由于空气是不可凝气体(即不能液化),所以设备内管壁上的凝结水层内侧又形成空气层,且空气的热导率小,比保温材料还小,因而使蒸汽和被加热物之间的换热能力降低。


       混入空气的另一个问题是蒸汽和空气的性质不大相同,一旦混入空气且滞留,就变成蒸汽和空气的混合物,由于温度下降,使换热能力降低。如果蒸汽是饱和蒸汽,它的温度是由压力决定的。一般,蒸汽使用设备运转时的压力是由压力表显示的。由于混人了空气,形成了蒸汽与空气的混合物这时的温度就会比该压力相对应的温度低。此时,温度降低的程度随空气混合率的提高而逐渐明显。因此,如果蒸汽中一旦混入空气,就不能依据压力来推断温度了。假如须推断蒸汽-空气混合物的温度,则蒸汽的分压就是压力计所显示的压力减去空气的分压所得的数值。这样,温度降低了,蒸汽作为载热体和动力源的能力也就降低了。

疏水阀- 双金属片式 液体膨胀式 圆盘式蒸汽疏水阀结构图

       如上所述,蒸汽使用设备里混入了空气,当没有得到排除时,蒸汽疏水阀本身会发生空气气堵及其他故障,如∶
1)空气中的氧气腐蚀设备的内部。
2)传热面形成的空气层降低了传热效率,蒸汽分压的降低引起蒸汽温度的降低,又使运转效率降低,给蒸汽使用设备带来危害。因此,防止空气混进设备内部是重要的,如有空气混入,须进行排除。

蒸汽疏水阀不仅能排除凝结水,而且还应能排除空气,即须兼有排气功能。可是,混入装置内部的空气全部由蒸汽疏水阀排除,在结构上是不可能的。为了避免空气引起的故障蒸汽疏水阀所具有的排气能力只不过是辅助手段,作为大量排除空气的方法,是由开口弯管或手动空气排放阀、自动空气排放阀与蒸汽疏水阀并用。

四、对蒸汽疏水阀的要求

       以上所述是蒸汽使用设备上安装疏水阀的重要性。以下概括说明对于疏水阀的功能、节能措施、运转、保养管理等各方面都有哪些具体要求。
1)排除凝结水时不泄漏蒸汽。

       排除凝结水时不泄漏蒸汽是疏水阀基本的条件。因此,尽管它是排除与蒸汽分离而积存的凝结水装置,但并不称为凝结水疏水阀,而称为蒸汽疏水阀。疏水阀动作是指对凝结水产生开、闭的情况而言。即排除凝结水时,疏水阀全开,排放;排放结束时又能关闭,防止蒸汽泄漏。这是疏水阀的主要性能,也就是说,疏水阀只有全开和全关两种情况,若其开关动作迟缓,开关不到位,会引起节流作用,易造成疏水阀整体损坏,同时也是泄漏蒸汽主要的原因。如上所述,疏水阀的动作原则上是全开或全关,即开、关动作。根据种类的不同,还可能有连续排放和间歇排放两种类型。

2)可以排除蒸汽系统中的凝结水。

       疏水阀须具备能排除蒸汽使用设备的配管、换热器等主要装置及蒸汽系统部位所产生的凝结水。

3)能同时排放空气和凝结水。

        混入蒸汽设备中的空气,最初是混在蒸汽里,在蒸汽凝结成水时才被分离出来。它在蒸汽使用设备的传热面上形成空气层,影响热传导,因此须排除空气。

4)适用压力范围大。

       对于疏水阀,如果压力稍有变动其性能就受到影响,甚至停止动作是不行的,在这种情况下需要它的性能不受影响,并能适应于任何压力。同时要求疏水阀的背压允许度要大。

5)容易检修和保养。

       这项要求和疏水阀的结构有关。要求疏水阀结构简单,活动部件少。为了使阀的动作零部件不产生应力,应尽量选用适宜的材料,还有一点是其结构要易于加工。总之,蒸汽疏水阀在管理上应无需设专职人员经常进行保养工作,也就是说要减少维修工作量。

6)实用性。

       疏水阀应体积小、重量轻、使用长、价格合理,并且不因空气或蒸汽的障碍而失去排水能力,发生空气气堵及蒸汽汽锁等现象。

疏水阀- 杠杆浮球式 波纹管杠杆浮球式 双金属杠杆浮球式蒸汽疏水阀结构图

五、疏水阀分类

       疏水阀种类很多,但通常按以下方法进行分类。
(1)按启闭件的驱动方式分类一蒸汽疏水阀可分为三类,即由凝结水液位变化驱动的机械型蒸汽疏水阀;由凝结水温度变化驱动的热静力型蒸汽疏水阀;由凝结水动态特性驱动的热动力型蒸汽疏水阀。

机械型蒸汽疏水阀
①密闭浮子式蒸汽疏水阀。为由壳体内凝结水的液位变化导致启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
②开口向上浮子式蒸汽疏水阀。为由浮子内凝结水的液位变化导致启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
③开口向下浮子式蒸汽疏水阀。为由浮子内凝结水的液位变化导致启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。

热静力型蒸汽疏水阀
①蒸汽压力式蒸汽疏水阀。为由凝结水的压力与可变形元件内挥发性液量的蒸汽压力之间的不平衡驱动启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
②双金属片式或热弹性元件式蒸汽疏水阀。为由凝结水的温度变化引起金属片或热弹性元件变形驱动启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
③液体或固体膨胀式蒸汽疏水阀。为由凝结水的温度变化而作用于热膨系数较大的元件上,以驱动启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。

热动力型蒸汽疏水阀
①圆盘式蒸汽疏水阀。它是利用热动力学特性,即当凝结水排放到较低的压力区时会发生二次蒸发,并在黏度、密度等方面存在差异。由进口和压力室之间的压差咬化而导致启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
②脉冲式蒸汽疏水阀。是利用热动力学特性,当凝结水排放到较低的压力区时会发生二次蒸发,并在黏度、密度等方面存在差异,由进口和压力室之间的压差变化导致启闭件的开关动作的蒸汽疏水阀。
③迷宫或孔板式蒸汽疏水阀。是由节流孔控制凝结水的排放量,并使热结水汽化而减少蒸汽的流出。

疏水阀- 脉冲式 圆盘式 膜盒式蒸汽疏水阀结构图

疏水阀按结构型式分类

机械型蒸汽疏水阀分类
浮桶式蒸汽疏水阀

       桶状浮子的开口朝上配置。开始通汽时,产生的结水被蒸汽压力推动,流入疏水阀内部吊桶的四周,随着凝结水量的增加又逐渐流入桶内浮桶内贮存的水达到所规定的数量时,浮桶失去了浮力,便下沉,从而打开了连接在浮桶上的阀瓣,浮桶内的水通过集水管,由疏水阀的出口排除。当浮桶内的凝结水大部分被排除之后,浮桶又恢复了浮力,向上浮起,关闭蒸汽疏水阀。这样,根据凝结水的流入量,及时地使浮桶下沉(开阀排放凝结水)或上浮(关阀停止排放凝结水),实现离合动作,间断地排除凝结水。


倒吊桶式蒸汽疏水阀

       这种结构的浮桶,开口朝下设置,所以称为例吊桶式或反浮桶式。倒吊桶的形状呈吊钟形,所以也称为钟形浮子式。倒吊桶有单阀瓣(单阀直动式及单阀瓣杠杆增幅式) 和压差双阀瓣结构。


自由半浮球式蒸汽疏水阀

       这种蒸汽疏水阀兼有倒吊桶式蒸汽疏水阀和自由浮球式疏水阀的特点。倒吊桶是一个切去下部的球状密闭浮球,成为开口形浮桶式的半浮球,再在其顶部开一个圆孔。
       半浮球式蒸汽疏水阀的动作原理差不多和一般的倒吊桶式的原理相同,在流入凝结水量少的时候,就零星地排放; 当流入的凝结水量中等时,就间歇排放; 当流入大量凝结水时,就进行大限度的连续排放。
       半浮球式蒸汽疏水阀半浮球的球状部分能起到阀瓣的作用,其动作部分只是半浮球,有结构简单、便于维修的特点。


自由浮球式蒸汽疏水阀

       这类蒸汽疏水阀也称为自由浮子式或无杠杆浮球式。因为是将圆形浮子放置在疏水阀的阀体内部,所以设计时将浮球本身作为完成开关动作的阀瓣。球形浮子可以自由上升或下降,从而起到阀瓣的作用,实现开、闭阀动作。在阀盖上部还设置了空气排放阀。


杠杆浮球式蒸汽疏水阀
       这类蒸汽疏水阀有单阀座式和双阀座式两种。
       杠杆浮球式蒸汽疏水阀随着疏水阀内凝结水量的变化,浮球有时上升,有时下降,依靠浮球杠杆的增幅装置,开关排水阀瓣,且能控制其开度。开始通蒸汽时,阀体上部的自动空气排放阀打开,空气迅速排出。低温凝结水流入时,浮球上浮,打开阀门排除凝结水,凝结水的温度逐渐上升当凝结水的温度接近饱和温度时,自动空气排放阀关闭,凝结水流入疏水阀,使浮球保持上升的位置,并继续保持开阀状态。如果凝结水停止流入,则浮球下降,并关闭蒸汽疏水阀。单阀座式杠杆浮球疏水阀它与双阀座相比,由于只有一个阀座为了要加大排放凝结水的能力,须增大阀座面积,因此开阀所需要的力也要增加,所以须加大浮球,这就使蒸汽疏水阀的体积增加了。因此,双阀座式是对单阀座式的改进。

       杠杆浮球式蒸汽疏水阀的特点如下∶作为一种大排量的疏水阀,其体积比较小;和自由浮球式相比,其浮球是固定在杠杆上的,因此浮球和阀座有好的耐用性;内装空气排放阀,不会产生空气气堵;双阀座式的疏水阀,当凝结水量减少至很少时,往往会泄漏蒸汽。


热静力型蒸汽疏水阀分类
波纹管式蒸汽疏水阀
       其动作元件即感温元件是波纹管。这种波纹管的形状似个小灯笼,其内部封闭着水或比水沸点低的易挥发性液体。这种波纹管随温度变化其形状变化(变位),即当温度高时,闭封的液体蒸发成蒸气,靠蒸气的压力使波纹管膨胀; 当降为低温 时,蒸气又凝结,还原成为液体,于是波纹管又收缩。波纹管固定安装在疏水阀阀盖的上端,其下端与阀瓣连接。
       这种疏水阀的动作原理是∶ 开始通蒸汽时为常温状态,波纹管内部封闭的液体没有汽化,波纹管收缩呈开阀状态,因此流入疏水阀的空气和大量的低温凝结水通过阀座孔由出口排出,凝结水的温度上升; 随着温度的变化,波纹管感温,同时其内部封闭的液体汽化产生蒸气压力,使体积膨胀、波纹管伸长,并使阀瓣接近阀座,于是当疏水阀内流入近似饱和温度的水或高温凝结水后,波纹管进一步膨胀,呈关阀状态。疏水阀内的凝结水温度一旦降至设定的开阀温度,按照温度的变化,波纹管则成比例地收缩,打开阀门。这一动作反复进行,就实现了开闭阀动作,从而排除凝结水。

疏水阀- 悬臂梁 C形单片 圆板形 棱形双金属片式疏水阀结构图

双金属片式蒸汽疏水阀
       其感温元件是双金属片。双金属片是由受热后膨胀程度差异较大的两种金属(特殊合金)薄板粘合在一起制成的,所以温度一旦发生变化,热膨胀系数大的金属比热膨胀系数小的金属伸缩较大,使这种粘合的金属薄板产生较大的弯曲。双金属片能将温度变化转换成弯曲形状的变化,它不是像波纹管那样的密封形容器,而是板状,从而具有机械强度,且耐冲击力。不仅用于蒸汽疏水阀,在其他领域也得到应用。

       在用于蒸汽疏水阀的场合,有四种不同的双金属片组合在一起。一种是把数枚长方形的双金属片组合在一起,成为悬臂梁式的矩形双金属片式;第二种是以一片C形的双金属片作为热敏元件的单片双金属片式;第三种是把数个圆形的双金属片组合在一起,形成圆板双金属片式的温调疏水阀;第四种是由一组棱形的双金属片组合在一起的简支梁式的双金属片式疏水阀,该种双金属片的变形曲线和饱和蒸汽曲线相似。


膜盒式蒸汽疏水阀
       主要启闭元件是金属膜盒,膜盒内的光感温液体根据工况选用。 当膜盒在周围不同温度的蒸汽和凝结水作用下,使感温液发生气液之间的态变,出现压力上升或下降。使膜片带动阀瓣往复位移,启闭疏水阀,达到阻蒸汽排水的目的。

热动力型蒸汽疏水阀分类
圆盘式蒸汽疏水阀
       圆盘式蒸汽疏水阀借助于圆盘来开闭阀门,以排除凝结水。其动作原理有以下三要素; 凝结水和蒸汽的密度差——形成开阀时向上推圆盘阀片的力量;凝结水和蒸汽的运动黏性系数差——转变闭阀状态时对圆盘阀片正反两面产生动力作用,是闭阀的主要的因素;温度降低使蒸汽凝结,造成压力下降——使变压室内的压力降低。它的活动零件只有一个圆盘阀片,所以结构简单。设有圆盘阀片的中间室称为变压室,借助于变压室内的压力降进行开阀。

六、疏水阀安装

(1)安装注意事项 
1)安装前清洗管路设备,除去杂质,以免堵塞。
2)疏水阀应尽量安装在用汽设备的下方和易于排水的地方。
3)疏水阀应安装在易于检修的地方,并尽可能集中排列,以利于管理。
4)各个蒸汽加热设备应单独安装蒸汽疏水阀。
5)旁路管的安装不得低于蒸汽疏水阀。
6)安装时,注意阀体上箭头方向与管路内介质流动方向应一致。
7)蒸汽疏水阀进口和出口管路的介质流动方向应有一些向下坡度,而且管路的公称尺寸不小于蒸汽疏水阀的公称尺寸。
8)一个蒸汽疏水阀的排水能力不能满足要求时,可并联安装几个蒸汽疏水阀。
9)用在可能发生冻结的地方,须采取防冻措施。

疏水阀- 蒸汽疏水阀安装

(2)安装形式 
1)蒸汽疏水阀出口和进口各安装一截断阀,以便于检修和清洗。
2)如果蒸汽疏水阀本身无防逆装置,可根据具体情况安装止回阀。
3)冲洗管的作用是排除用气设备中的空气和冲洗管路,在设备停止使用时,还可放出系统内的积水。
4)检查管的作用是检查蒸汽疏水阀的情况。
5)旁通管的作用是在设备起动时排放大量凝结水;在须连续运行的设备上,当蒸疏水阀发生故障检修时,可稍许开启,暂时作为蒸汽疏水阀使用。
6)冲洗管、检查管和旁通管在正常运行中应严密关闭并均应视具体使用条件而定,尽量不设置,以免由于操作失误和没有及时关闭而造成的蒸汽损耗。

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