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疏水閥的結(jié)構(gòu)形式與工作原理

2024-02-01來源:

疏水閥的品種很多,各有不同的性能。選用疏水閥時,首先應(yīng)選其特性能滿足蒸汽加熱設(shè)備的最佳運行,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。

疏水閥要能“識別”蒸汽和凝結(jié)水,才能起到阻汽排水作用?!白R別”蒸汽和凝結(jié)水基于三個原理:密度差、溫度差和相變。于是就根據(jù)三個原理制造出三種類型的疏水閥,分類為機械型、熱靜力型、熱動力型。

一、機械型疏水閥

機械型也稱浮子型,是利用凝結(jié)水與蒸汽的密度差,通過凝結(jié)水液位變化,使浮子升降帶動閥瓣開啟或關(guān)閉,達(dá)到阻汽排水目的。機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)部只有一個活動部件精細(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。

設(shè)備剛啟動工作時,管道內(nèi)的空氣經(jīng)過設(shè)備自動排空氣裝置排出,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,設(shè)備自動排空氣裝置的感溫液體膨脹,自動排空氣裝置關(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,行程水封,無蒸汽泄漏,節(jié)能效果好。最小工作壓力為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。

2. 自由半浮球式疏水閥:

自由半浮球式疏水閥只有一個半浮球式的球桶為活動部件,開口朝下,球桶即是啟閉件,又是密封件。整個球面都可為密封,使用壽命很長,能抗水擊,沒有易損件,無故障,經(jīng)久耐用,無蒸汽泄露。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)裝置剛啟動時,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)生向上的浮力,同時閥內(nèi)的溫度升高,雙金屬片排空元件收縮。球桶漂向閥口,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. 杠桿浮球式疏水閥:

杠桿浮球式疏水閥基本特點與自由浮球式相同,內(nèi)部結(jié)構(gòu)是浮球連接杠桿帶動閥芯,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/小時,是大型加熱設(shè)備最理想的疏水閥。

4. 倒吊桶式疏水閥:

倒吊桶式疏水閥內(nèi)部是一個倒吊桶為液位敏感件,吊桶開口向下,倒吊桶連接杠桿帶動閥芯開閉閥門。倒吊桶式疏水閥能排空氣,不怕水擊,抗污性能好。過冷度小,漏氣率小于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,不適合選用。

當(dāng)裝置剛啟動時,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閥芯開啟閥門,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閥芯關(guān)閉閥門。倒吊桶上開有一小孔,當(dāng)一部分蒸汽從小孔排出,另一部分蒸汽產(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閥芯開啟閥門,循環(huán)工作,間斷排水。

5. 組合式過熱蒸汽疏水閥:

組合式過熱蒸汽疏水閥有兩個隔離的閥腔,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,能夠及時地排放過熱蒸汽消失時形成地凝結(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,取得兩項國家專利,填補了國內(nèi)空白。

當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入下閥腔,副閥打開。蒸汽從進(jìn)氣管進(jìn)入上主閥腔內(nèi)的倒吊桶里,倒吊桶產(chǎn)生向上的浮力,倒吊桶帶動閥芯關(guān)閉主閥門。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位再升高時,下一個循環(huán)周期又開始,間斷排水。

二、熱靜力型疏水閥

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形或膨脹帶動閥芯啟閉閥門。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、雙金屬片式等。

1. 膜盒式疏水閥:

膜盒式疏水閥的主要東座元件是金屬膜盒,膜盒內(nèi)充有一種汽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℃兩種可供選擇。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,膜盒堅固,使用壽命長,維修方便,使用范圍很廣。

裝置剛啟動時,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,膜盒內(nèi)充液開始蒸發(fā),膜盒壓力上升,膜片帶動閥芯向關(guān)閉方向移動,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。

2. 波紋管式疏水閥:

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),該閥沒有調(diào)整螺栓,可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度,一般過冷調(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)裝置啟動時。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),閥芯在彈簧的彈力下,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,帶動閥芯向關(guān)閉方向移動,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。

3. 雙金屬片式疏水閥:

雙金屬片式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,推動閥芯開關(guān)閥門。雙金屬片式疏水閥沒有調(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,能抗水擊,耐高壓,任意位置都可安裝。雙金屬片有疲勞性,需要經(jīng)常調(diào)整。

當(dāng)裝置剛啟動時,管道出現(xiàn)低溫冷凝水,雙金屬片是平展的,閥芯在彈簧的彈力下,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,并把閥芯推向關(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。

三、熱動力型疏水閥

這類疏水閥根據(jù)相變原理,靠蒸汽和凝結(jié)水通過時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)動閥片開關(guān)閥門。因熱動力式疏水閥的工作動力來源于蒸汽,所以蒸汽浪費比較大。結(jié)構(gòu)簡單,耐水擊、最大背壓為50%,有噪音,閥片工作頻繁,使用壽命短。

熱動力型疏水閥有熱動力式(圓盤式)、脈沖式、孔板式等。

1. 熱動力式疏水閥:

熱動力式疏水閥內(nèi)有一個活動閥片,既是敏感件又是動作執(zhí)行件。根據(jù)蒸汽和凝結(jié)水通過時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)動閥片開關(guān)閥門。漏氣率3%,過冷度為8-15℃。

當(dāng)裝置啟動時,管道內(nèi)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,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,因疏水閥氣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)疏水閥氣室里面的蒸汽降溫成凝結(jié)水,氣室里面的壓力消失。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。

2. 圓盤式蒸汽保溫型疏水閥:

圓盤式蒸汽保溫型疏水閥的工作原理和熱動力式疏水閥相同,它在熱動力式疏水閥的氣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氣室進(jìn)行保溫。使主氣室的溫度不易降溫,保持氣壓,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,閥芯為硬質(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。

3. 脈沖式疏水閥:

脈沖式疏水閥有兩個孔板根據(jù)蒸汽壓降變化調(diào)節(jié)閥門開關(guān),及時閥門完全關(guān)閉入口和出口也是通過第一、第二個小孔相通,始終處于不完全關(guān)閉狀態(tài),蒸汽不斷溢出,漏氣量大。該疏水閥動作頻率很高,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。

4. 孔板式疏水閥:

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,達(dá)到控制排水量的目的。結(jié)構(gòu)簡單,選擇不合適會出現(xiàn)排水來不及或大量跑氣的現(xiàn)象,不適用于間歇生產(chǎn)的用氣設(shè)備或冷凝水量波動大的用氣設(shè)備。