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流体控制工程

蒸汽疏水阀的种类

1. 按种类分类
大分类 操作原理 细分类 特点
机械式
蒸汽疏水阀
蒸汽与冷凝水的比重差 吊桶型
- 倒吊桶式
- 吊桶式
- 排气性能好。
- 结构简单・使用寿命长。
- 耐水锤。
- 蒸汽泄漏少。
- 周期性排放,耐久性优异。
浮球型
- 杠杆浮球式
- 静音运行。
- 连续排放。
- 蒸汽泄漏少。
- 耐水锤能力小。
恒温式
蒸汽疏水阀
蒸汽与冷凝水的温差 波纹管式
双金属式
- 可控制排放的冷凝水温度。
- 排气性能好。
- 无阀门堵塞故障。
- 静音运行。
- 耐水锤。
热动力式
蒸汽疏水阀
蒸汽与冷凝水的热力学
特性差
圆盘式
- 大气冷却式
- 空气隔热式
- 结构简单。
- 体积小,重量轻。
- 可用于过热蒸汽。
- 耐水锤。

机械式蒸汽疏水阀

图:TB-811
倒吊桶式
图:TF-6
杠杆浮球式

恒温式蒸汽疏水阀

图
双金属式
图:TS-1A
波纹管式

热动力式蒸汽疏水阀

图:
圆盘式
图:TD-10NA
空气隔热式

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2. 操作原理、优缺点

(1)倒吊桶式蒸汽疏水阀

操作原理
图 1 吊桶在自重的作用下降到疏水阀的底部,使阀门完全开启。流入阀体内的冷凝水灌满吊桶和阀体,多余的冷凝水通过完全开启的阀门排出。

[注意]
首次安装时,请关闭管道上的截止阀聚积冷凝水,使冷凝水灌满疏水阀、完成水封后起动疏水阀。

箭头

图 2 蒸汽、空气和气体的混合物流入疏水阀中,聚积在吊桶的上部。该混合物达到一定量(大约为吊桶的 2/3)时,靠浮力将吊桶提起,使阀门关闭。无冷凝水注入时,疏水阀保持关闭的状态。

箭头

图 3 冷凝水再次流入疏水阀时,吊桶内蒸汽凝缩,使吊桶内液体的水位升高。此速度由冷凝水的流入进行控制。另外,吊桶内的空气和其它气体通过吊桶上部的气拴排出,聚积在疏水阀的上部。蒸汽从气拴排出时,使阀体中的无压差,由蒸汽与冷凝水的比重差产生的非常细小的气泡上升,到达疏水阀上部过程中凝缩,不视为蒸汽丢失。

箭头

图 4 由于流入的冷凝水,吊桶内蒸汽凝缩产生的液体水位不断上升,当超过一定高度(大约为吊桶的 1/3)时,吊桶失去浮力并且下沉,打开阀门。首先疏水阀内聚积的气体被排出,然后冷凝水与杂质一起通过阀门排出。阀门开启次数随着冷凝水的流入量增大或减小。通过吊桶的气拴排出的空气等大量的气体聚积在疏水阀的上部,通过压迫吊桶内的水位,使吊桶失去浮力并且下沉,然后开启阀门排出气体。
以上是一个完整的动作循环,此循环将重复进行。

动画


倒吊桶式蒸汽疏水阀的操作原理 (3MB)

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优点
无冷凝水阻滞

由于靠蒸汽与冷凝水的比重差操作,所以无冷凝水阻滞。

耐久性

独创的内部结构,确保使用寿命长。
如下图所示,圆盘式蒸汽疏水阀在两年内会变得无法封闭蒸汽,而内部吊桶式三年内都不会有能导致蒸汽损失的改变。

グラフ

节能

由于间歇的气动能消除管壁上的空气薄膜,所以热效率得到显著提高。另外,与传统式相比,采用节能设计,体积小,重量轻。

有效应对水垢

由于其结构能使水垢细化,所以原则上不需要内置过滤器。

缺点
  • - 对冷冻的耐受能力低。
  • - 对安装方向有限制(个别型号除外)。
  • - 与圆盘式疏水阀相比,体积较大。
  • - 杠杆式有局部磨损。

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(2)浮球式蒸汽疏水阀

操作原理
图 1 起动时浮球为下沉状态,阀门是关闭。在此状态下,系统和管道中的大量空气通过波纹管式气拴排出。流入的冷凝水使浮球浮起,开启阀门排出冷凝水。空气继续从气拴排出。

箭头

图 2 蒸汽流入疏水阀时,蒸汽温度升高使波纹管的内压上升,使气拴关闭。冷凝水继续流入的话,根据冷凝水的流入量决定浮球位置,由此决定阀门开毕度,冷凝水连续的排出。

箭头

图 3 空气或非凝缩性气体与冷凝水共同流入时,聚积于阀体上部,此温度比饱和蒸汽温度下降2~3℃时,气拴将开启排放至疏水阀的外面。

动画


浮球式蒸汽疏水阀的操作原理 (3MB)

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优点
无冷凝水阻滞

作为倒吊桶式疏水阀,此类疏水阀在蒸汽与冷凝水的比重差作用下操作,因此无冷凝水阻滞。

对压差的耐受能力高

操作稳定,不受一次压力波动或背压的影响。最适用于冷凝水回收。

节能设计

阀座始终被水密封,所以无蒸汽损失。

快速预热

开始排气时,由内置波纹管式气拴排出管道内的空气。

缺点
  • - 由于是密封式浮球,对水锤的耐受能力低。
  • - 对冷冻的耐受能力低。
  • - 由于采用杠杆结构,杠杆浮球式的体积较大。

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(3)恒温式蒸汽疏水阀

(a) 波纹管式
图 1 起动时,波纹管收缩,使阀门开启,排出空气和冷凝水。蒸汽流入之前,阀门一直保持完全开启的状态。

箭头

图 2 蒸汽流入疏水阀后,密封波纹管内的液体被加热蒸发。内部压力升高,波纹管膨胀,平衡疏水阀内的压力,使阀门关闭。

空气和冷凝水聚积在疏水阀中,温度下降、比饱和蒸汽温度略低时,阀门重新收缩而开启。

动画


恒温式蒸汽疏水阀(波纹管式)的操作原理 (4MB)

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优点
  • - 排气性能好。
  • - 静音运行。
  • - 体积小,重量轻。
缺点
  • - 由于开始运行时的温度低于饱和蒸汽温度,所以会产生冷凝水阻滞。
  • - 因波纹管疲劳造成腐蚀,耐久性低。
  • - 对水锤的耐受能力低。

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(b) 双金属式
图 1 恒温式和双金属式蒸汽疏水阀都有两个粘合在一起的热膨胀系数不同的金属片(称为双金属)。这种疏水阀用这两个金属片作为阀芯部件,利用其受热会卷曲的性质。

箭头

图 2 双金属制造商可制造各种形状或组合的金属片,由于使双金属工作需要达到饱和蒸汽温度并具有一定的温差,因此必须针对各种蒸汽压力进行调节。

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优点
  • - 可控制要排放的冷凝水温度。
  • - 对低温空气有良好的排放性能。
  • - 静音运行。
  • - 对水锤的耐受能力高。
缺点
  • - 由于开始运行时的温度低于饱和蒸汽温度,所以会产生冷凝水阻滞。
  • - 调节不够时,会有闭阀延迟,可能导致蒸汽损失。
  • - 因双金属疲劳造成腐蚀,耐久性低。

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(4)热动力式蒸汽疏水阀

(a) 圆盘式

圆盘式蒸汽疏水阀因其体积小、重量轻、安装空间小、不限制安装方向而得到广泛使用。
此类疏水阀有结构简单紧凑(例如只有圆盘这一运动部件)的优点。

图 1 图 2

空气和冷凝水流经压力变动室周围的热水夹套,到达圆盘的底部,将圆盘上推,然后将空气和冷凝水排放到出口一侧。到达圆盘的蒸汽以高速通过圆盘的底部,在此部位产生压力降,使圆盘闭合。压力变动室中的蒸汽压力缓慢泄放并降低。因此,阀门在圆盘底部压力的作用下开启。此时冷凝水被排出,如有蒸汽流入,阀门将立即关闭。

由于压力变动室是蒸汽夹套式的,所以不受外部温度和气候造成的压力变动室压力波动的影响,震颤情况较少。

动画


热动力式蒸汽疏水阀的操作原理 (3MB)

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优点
  • - 体积小,重量轻。
  • - 对冷冻的耐受能力高。
  • - 对安装方向没有限制。
  • - 可用于过热蒸汽。
缺点
  • - 普通的圆盘式疏水阀容易受外部温度的影响,会产生震颤。
  • - 由于疏水阀主要靠温度控制,所以可能会发生冷凝水阻滞。

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建议

没有 100% 达到要求的蒸汽疏水阀。
从提高系统效能和节能的角度出发,选择时需要考虑以下几点。

  1. 无冷凝水阻滞
  2. 对冷凝水回收背压的耐受能力高
  3. 间歇地排放冷凝水,以提高热效率

要选择满足以上三点的疏水阀,此外,疏水阀无蒸汽泄漏、耐久性好、易于检验和维护同样也很重要。

总而言之,圆盘式疏水阀的初置成本不高,管道施工容易,但存在冷凝水阻滞和背压耐受能力等问题。浮球式疏水阀可连续工作,容量大,但对水锤和冷冻的耐受能力低。恒温式疏水阀工作噪音小,但不能用于需要大容量的流体。倒吊桶式疏水阀的综合性能良好,可以安装在各种地方,但对冷冻的耐受能力低。每一种疏水阀都有各自的优缺点,因此,请让耀希达凯为您选择适用的疏水阀。

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