鍋爐配件【蒸汽疏水閥的結(jié)構(gòu)及定義】_滄州五森管道有限公司
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概述
疏水閥的基本作用是將蒸汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水、空氣和二氧化碳?xì)怏w盡快排出；同時(shí)最大限度地自動(dòng)防止蒸汽的泄漏。疏水閥的品種很多，各有不同的性能。選用疏水閥時(shí)，首先應(yīng)選其特性能滿足蒸汽加熱設(shè)備的最佳運(yùn)行，然后才考慮其他客觀條件，這樣選擇你所需要的疏水閥才是正確和有效的。
工作原理
蒸汽疏水閥安裝在蒸汽加熱設(shè)備與凝結(jié)水回水集管之間。開啟時(shí)，桶在底部，閥門全開。凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥后流到桶底，充滿閥體，全部浸沒桶體，然后，凝結(jié)水通過全開閥門排至回水集管。蒸汽也從桶體底部進(jìn)入疏水閥，占據(jù)桶體內(nèi)的頂部，產(chǎn)生浮力。桶體慢慢升起，逐漸向閥座方向移動(dòng)杠桿，直到完全關(guān)閉閥門。空氣和二氧化碳?xì)怏w通過桶體的排氣小孔，聚集在疏水閥的頂部。從排氣孔排出的蒸汽，都會因疏水閥的散熱而凝結(jié)。當(dāng)進(jìn)來的凝結(jié)水開始充滿桶體時(shí)桶體開始對杠桿產(chǎn)生一個(gè)拉力。隨著凝結(jié)水位不斷升高，產(chǎn)生的力不斷增加，直到能夠克服壓差，打開閥門。疏水閥閥門開始打開，作用在閥瓣上的壓差就會減小。桶體將迅速下降，使閥門全開。積聚在疏水閥頂部的不凝性氣體先排出，然后凝結(jié)水排出。水流從桶體流出時(shí)帶動(dòng)污物一起流出疏水閥。凝結(jié)水排放的同時(shí)，蒸汽重新開始進(jìn)入疏水閥，新的一個(gè)周期又開始了。
疏水閥在蒸汽加熱系統(tǒng)中起到阻汽排水作用，選擇合適的疏水閥，可使蒸汽加熱設(shè)備達(dá)到最高工作效率。要想達(dá)到最理想的效果，就要對各種類型疏水閥的工作性能、特點(diǎn)進(jìn)行全面的了解。
疏水閥要能“識別”蒸汽和凝結(jié)水，才能起到阻汽排水作用。“識別” 蒸汽和凝結(jié)水基于三個(gè)原理：密度差、溫度差和相變。于是就根據(jù)三個(gè)原理制造出三種類型的疏水閥：分類為機(jī)械型、熱靜力型、熱動(dòng)力型。
機(jī)械型也稱浮子型，是利用凝結(jié)水與蒸汽的密度差，通過凝結(jié)水液位變化，使浮子升降帶動(dòng)閥瓣開啟或關(guān)閉，達(dá)到阻汽排水目的。機(jī)械型疏水閥的過冷度小，不受工作壓力和溫度變化的影響，有水即排，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。最大背壓率為80%，工作質(zhì)量高，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥。
機(jī)械型疏水閥有自由浮球式、自由半浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等。
1.自由浮球式疏水閥：
自由浮球式疏水閥的結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部只有一個(gè)活動(dòng)部件精細(xì)研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無易損零件，使用壽命很長，YQ疏水閥內(nèi)部帶有Y系列自動(dòng)排空氣裝置，非常靈敏，能自動(dòng)排空氣，工作質(zhì)量高。
設(shè)備剛啟動(dòng)工作時(shí)，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過Y系列自動(dòng)排空氣裝置排出，低溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥內(nèi)，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出，蒸汽很快進(jìn)入設(shè)備，設(shè)備迅速升溫，Y系列自動(dòng)排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動(dòng)排空氣裝置關(guān)閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結(jié)水液位升降，阻汽排水。自由浮球式疏水閥的閥座總處于液位以下，形成水封，無蒸汽泄漏，節(jié)能效果好。最小工作壓力0.01Mpa，從0.01Mpa至最高使用壓力范圍之內(nèi)不受溫度和工作壓力波動(dòng)的影響，連續(xù)排水。能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。背壓率大于85%，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥之一。
自由浮球式疏水閥適用于任何一種 不希望 積液的工況，尤其適用于造紙、印染行業(yè)的滾筒烘干機(jī)（帶虹吸管結(jié)構(gòu)），廣泛安裝于化工單位中的各種 中、低壓 換熱設(shè)備，壓力范圍為 0-4.0 MPa，排液量范圍為 0-9 t/h。
2. 自由半浮球式疏水閥：
自由半浮球式疏水閥只有一個(gè)半浮球式的球桶為活動(dòng)部件，開口朝下，球桶即是啟閉件，又是密封件。整個(gè)球面都可為密封，使用壽命很長，能抗水錘，沒有易損件，無故障，經(jīng)久耐用，無蒸汽泄漏。背壓率大于80%，能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。
當(dāng)裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水經(jīng)過發(fā)射管進(jìn)入疏水閥內(nèi)，閥內(nèi)的雙金屬片排空元件把球桶彈開，閥門開啟，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入球桶內(nèi)，球桶產(chǎn)生向上浮力，同時(shí)閥內(nèi)的溫度升高，雙金屬片排空元件收縮，球捅漂向閥口，閥門關(guān)閉。當(dāng)球桶內(nèi)的蒸汽變成凝結(jié)水，球桶失去浮力往下沉，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽再進(jìn)入球桶之內(nèi)，閥門再關(guān)閉，間斷和連續(xù)工作。
3. 桿浮球式疏水閥：
杠桿浮球式疏水閥基本特點(diǎn)與自由浮球式相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是浮球連接杠桿帶動(dòng)閥心，隨凝結(jié)水的液位升降進(jìn)行開關(guān)閥門。杠桿浮球式疏水閥利用雙閥座增加凝結(jié)水排量，可達(dá)到體積小排量大，最大疏水量達(dá)100噸/小時(shí)，是大型加熱設(shè)備最理想的疏水閥
杠桿浮球式蒸汽疏水閥適用于任何一種 不希望 積液的工況，廣泛安裝于化工單位中的各種 高、中、低壓 換熱設(shè)備，壓力范圍為 0-6.3 MPa，排液量范圍為 0-160 t/h，是大排液量工況的首選型式。
4.倒吊桶式疏水閥：
倒吊桶式疏水閥內(nèi)部是一個(gè)倒吊桶為液位敏感件，吊桶開口向下，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥心開閉閥門。倒吊桶式疏水閥能排空氣，不怕水擊，抗污性能好。過冷度小，漏汽率小于3%，最大背壓率為75%，連接件比較多，靈敏度不如自由浮球式疏水閥。因倒吊桶式疏水閥是靠蒸汽向上浮力關(guān)閉閥門，工作壓差小于0.1MPA時(shí)，不適合選用。
當(dāng)裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥內(nèi)，倒吊桶靠自身重量下墜，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥心開啟閥門，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入倒吊桶內(nèi)，倒吊桶的蒸汽產(chǎn)生向上浮力，倒吊桶上升連接杠桿帶動(dòng)閥心關(guān)閉閥門。倒吊桶上開有一小孔，當(dāng)一部份蒸汽從小孔排出，另一部份蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)水，倒吊桶失去浮力，靠自身重量向下沉，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥心開啟閥門，循環(huán)工作，間斷排水。
（一） 倒吊桶式蒸汽疏水閥適用于任何一種 不希望 積液的工況，廣泛安裝于化工單位中的各種 中、低壓 換熱設(shè)備及管網(wǎng)，壓力范圍為 0-4.0 MPa，排液量范圍為 0-9 t/h，抗水錘能力強(qiáng)，是壓力頻繁波動(dòng)工況的首選型式。
5.組合式過熱蒸汽疏水閥：
組合式過熱蒸汽疏水閥有兩個(gè)隔離的閥腔，由兩根不銹鋼管連通上下閥腔，它是由浮球式和倒吊桶式疏水閥的組合，該閥結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，在過熱、高壓、小負(fù)荷的工作狀況下，能夠及時(shí)地排放過熱蒸汽消失時(shí)形成的凝結(jié)水，有效地阻止過熱蒸汽泄漏，工作質(zhì)量高。最高允許溫度為600℃，閥體為全不銹鋼，閥座為硬質(zhì)合金鋼，使用壽命長，是過熱蒸汽專用疏水閥，取得兩項(xiàng)國家專利，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入下閥腔，副閥的浮球隨液位上升，浮球封閉進(jìn)汽管孔。凝結(jié)水經(jīng)進(jìn)水導(dǎo)管上升到主閥腔，倒吊桶靠自重下墜，帶動(dòng)閥心打開主閥門，排放凝結(jié)水。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位下降時(shí)，浮球隨液位下降，副閥打開。蒸汽從進(jìn)汽管進(jìn)入上主閥腔內(nèi)的倒吊桶里，倒吊桶產(chǎn)生向上的浮力，倒吊桶帶動(dòng)閥心關(guān)閉主閥門。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位再升高時(shí)，下一個(gè)循環(huán)周期又開始，間斷排水。
這類疏水閥是利用蒸汽和凝結(jié)水的溫差引起感溫元件的變型或膨脹帶動(dòng)閥心啟閉閥門。熱靜力型疏水閥的過冷度比較大，一般過冷度為15度到40度，它能利用凝結(jié)水中的一部分顯熱，閥前始終存有高溫凝結(jié)水，無蒸汽泄漏，節(jié)能效果顯著。是在蒸汽管道，伴熱管線、小型加熱設(shè)備，采暖設(shè)備，溫度要求不高的小型加熱設(shè)備上，最理想的疏水閥 。
熱靜力型疏水閥有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式。
膜盒式疏水閥的主要?jiǎng)幼髟墙饘倌ず校瑑?nèi)充一種氣化溫度比水的飽和溫度低的液體,有開閥溫度低于飽和溫度15℃和30℃兩種供選擇。膜盒式疏水閥的反應(yīng)特別靈敏，不怕凍，體積小，耐過熱，任意位置都可安裝。背壓率大于80%，能排不凝結(jié)氣體，膜盒堅(jiān)固，使用壽命長，維修方便，使用范圍很廣。
裝置剛起動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，膜盒內(nèi)的液體處于冷凝狀態(tài)，閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，膜合內(nèi)充液開始蒸發(fā)，膜合內(nèi)壓力上升，膜片帶動(dòng)閥心向關(guān)閉方向移動(dòng)，在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉。膜盒隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，起到阻汽排水作用。
波紋管式疏水閥的閥芯不銹鋼波紋管內(nèi)充一種汽化溫度低于水飽和溫度的液體。隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，該閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度15℃-40℃。背壓率大于70%，不怕凍，體積小，任意位置都可安裝，能排不凝結(jié)氣體，使用壽命長。
當(dāng)裝置啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，波紋管內(nèi)液體處于冷凝狀態(tài)，閥心在彈簧的彈力下，處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，波紋管內(nèi)充液開始蒸發(fā)膨脹，內(nèi)壓增高，變形伸長，帶動(dòng)閥心向關(guān)閉方向移動(dòng)，在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉,隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，阻汽排水。
雙金屬片疏水閥的主要部件是雙金屬片感溫元件，隨蒸汽溫度升降受熱變形，推動(dòng)閥心開關(guān)閥門。雙金屬片式疏水閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度15℃-30℃，背壓率大于70%，能排不凝結(jié)氣體，不怕凍，體積小，能抗水錘，耐高壓，任意位置都可安裝。雙金屬片有疲勞性，須要經(jīng)常調(diào)整。
當(dāng)裝置剛起動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，雙金屬片是平展的，閥心在彈簧的彈力下，閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，雙金屬片感溫起元件開始彎曲變形，并把閥心推向關(guān)閉位置。在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉。雙金屬片隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，阻汽排水。
這類疏水閥根據(jù)相變原理，靠蒸汽和凝結(jié)水通過時(shí)的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動(dòng)閥片開關(guān)閥門。因熱動(dòng)力式疏水閥的工作動(dòng)力來源于蒸汽，所以蒸汽浪費(fèi)比較大。結(jié)構(gòu)簡單、耐水擊、最大背為50%，有噪音，閥片工作頻繁，使用壽命短。
熱動(dòng)力型疏水閥有熱動(dòng)力式（圓盤式）、脈沖式、孔板式。
熱動(dòng)力式疏水閥內(nèi)有一個(gè)活動(dòng)閥片，既是敏感件又是動(dòng)作執(zhí)行件。根據(jù)蒸汽和凝結(jié)水通過時(shí)的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動(dòng)閥片開關(guān)閥門。漏汽率3%，過冷度為8℃-15℃。
疏水閥
當(dāng)裝置啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，凝結(jié)水靠工作壓力推開閥片，迅速排放。當(dāng)凝結(jié)水排放完畢，蒸汽隨后排放，因蒸汽比凝結(jié)水的體積和流速大，使閥片上下產(chǎn)生壓差，閥片在蒸汽流速的吸力下迅速關(guān)閉。當(dāng)閥片關(guān)閉時(shí)，閥片受到兩面壓力，閥片下面的受力面積小于上面的受力面積，因疏水閥汽室里面的壓力來源于蒸汽壓力，所以閥片上面受力大于下面，閥片緊緊關(guān)閉。當(dāng)疏水閥汽室里面的蒸汽降溫成凝結(jié)水，汽室里面的壓力消失。凝結(jié)水靠工作壓力推開閥片，凝結(jié)水又繼續(xù)排放,循環(huán)工作，間斷排水。
圓盤式蒸汽保溫型疏水閥疏水閥的工作原理和熱動(dòng)力式疏水閥相同，它在熱動(dòng)力式疏水閥的汽室外面增加一層外殼。外殼內(nèi)室和蒸汽管道相通，利用管道自身蒸汽對疏水閥的主汽室進(jìn)行保溫。使主汽室的溫度不易降溫，保持汽壓，疏水閥緊緊關(guān)閉。當(dāng)管線產(chǎn)生凝結(jié)水，疏水閥外殼降溫，疏水閥開始排水；在過熱蒸汽管線上如果沒有凝結(jié)水產(chǎn)生，疏水閥不會開啟，工作質(zhì)量高。閥體為合金鋼，閥心為硬質(zhì)合金，該閥最高允許溫度為550℃，經(jīng)久耐用，使用壽命長，是高壓、高溫過熱蒸汽專用疏水閥。
脈沖式疏水閥有和兩個(gè)孔板根據(jù)蒸汽壓降變化調(diào)節(jié)閥門開關(guān)，即使閥門完全關(guān)閉入口和出口也是通過第一、第二個(gè)小孔相通，始終處于不完全關(guān)閉狀態(tài)，蒸汽不斷逸出，漏汽量大。該疏水閥動(dòng)作頻率很高，磨損厲害、壽命較短。體積小、耐水擊，能排出空氣和飽和溫度水，接近連續(xù)排水，最大背壓25%，因此使用者很少。
孔板式疏水閥是根據(jù)不同的排水量，選擇不同孔徑的孔板控制排水量的目的。結(jié)構(gòu)簡單，選擇不合適會出現(xiàn)排水不及或大量跑汽，不適用于間歇生產(chǎn)的用汽設(shè)備或冷凝水量波動(dòng)大的用汽設(shè)備。
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