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自由浮球式蒸汽疏水閥的結構與工作原理
2020-8-11
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自由浮球式蒸汽疏水閥的結構與工作原理
疏水閥在蒸汽加熱系統中起到阻汽排水作用,選擇合適的疏水閥,可使蒸汽加熱設備達到最高工作效率。要想達到最理想的效果,就要對各種類型疏水閥的工作性能、特點進行全面的了解。
疏水閥的品種很多,各有不同的性能。選用疏水閥時,首先應選其特性能滿足蒸汽加熱設備的最佳運行,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”蒸汽和凝結水,才能起到阻汽排水作用!白R別” 蒸汽和凝結水基于三個原理:密度差、溫度差和相變。于是就根據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,是利用凝結水與蒸汽的密度差,通過凝結水液位變化,使浮子升降帶動閥瓣開啟或關閉,達到阻汽排水目的。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,加熱設備里不存水,能使加熱設備達到最佳換熱效率。最大背壓率為80%,工作質量高,是生產工藝加熱設備最理想的疏水閥。
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構簡單,內部只有一個活動部件精細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,疏水閥內部帶有Y系列自動排空氣裝置,非常靈敏,能自動排空氣,工作質量高。
設備剛啟動工作時,管道內的空氣經過Y系列自動排空氣裝置排出,低溫凝結水進入疏水閥內,凝結水的液位上升,浮球上升,閥門開啟,凝結水迅速排出,蒸汽很快進入設備,設備迅速升溫,Y系列自動排空氣裝置的感溫液體膨脹,自動排空氣裝置關閉。疏水閥開始正常工作,浮球隨凝結水液位升降,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不受溫度和工作壓力波動的影響,連續排水。能排飽和溫度凝結水,最小過冷度為0℃,加熱設備里不存水,能使加熱設備達到最佳換熱效率。背壓率大于85%,是生產工藝加熱設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,經久耐用,無蒸汽泄漏。背壓率大于80%,能排飽和溫度凝結水,最小過冷度為0℃,加熱設備里不存水,能使加熱設備達到最佳換熱效率。
當裝置剛啟動時,管道內的空氣和低溫凝結水經過發射管進入疏水閥內,閥內的雙金屬片排空元件把球桶彈開,閥門開啟,空氣和低溫凝結水迅速排出。當蒸汽進入球桶內,球桶產生向上浮力,同時閥內的溫度升高,雙金屬片排空元件收縮,球桶漂向閥口,閥門關閉。當球桶內的蒸汽變成凝結水,球桶失去浮力往下沉,閥門開啟,凝結水迅速排出。當蒸汽再進入球桶之內,閥門再關閉,間斷和連續工作。
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,內部結構是浮球連接杠桿帶動閥芯,隨凝結水的液位升降進行開關閥門。杠桿浮球式疏水閥利用雙閥座增加凝結水排量,可達到體積小排量大,最大疏水量達100噸/小時,是大型加熱設備最理想的疏水閥。
4. 倒吊桶式疏水閥:
倒吊桶式疏水閥內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閉閥門,工作壓差小于0.1MPA時,不適合選用。
當裝置剛啟動時,管道內的空氣和低溫凝結水進入疏水閥內,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,空氣和低溫凝結水迅速排出。當蒸汽進入倒吊桶內,倒吊桶的蒸汽產生向上浮力,倒吊桶上升連接杠桿帶動閥芯關閉閥門。倒吊桶上開有一小孔,當一部份蒸汽從小孔排出,另一部份蒸汽產生凝結水,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,該閥結構先進合理,在過熱、高壓、小負荷的工作狀況下,能夠及時地排放過熱蒸汽消失時形成的凝結水,有效地阻止過熱蒸汽泄漏,工作質量高。最高允許溫度為600℃,閥體為全不銹鋼,閥座為硬質合金鋼,使用壽命長,是過熱蒸汽疏水閥。
當凝結水進入下閥腔,副閥的浮球隨液位上升,浮球封閉進汽管孔。凝結水經進水導管上升到主閥腔,倒吊桶靠自重下墜,帶動閥芯打開主閥門,排放凝結水。當副閥腔的凝結水液位下降時,浮球隨液位下降,副閥打開。蒸汽從進汽管進入上主閥腔內的倒吊桶里,倒吊桶產生向上的浮力,倒吊桶帶動閥芯關閉主閥門。當副閥腔的凝結水液位再升高時,下一個循環周期又開始,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,它能利用凝結水中的一部分顯熱,閥前始終存有高溫凝結水,無蒸汽泄漏,節能效果顯著。是在蒸汽管道,伴熱管線、小型加熱設備,采暖設備,溫度要求不高的小型加熱設備上,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動作元件是金屬膜盒,膜盒內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,管道出現低溫冷凝水,膜盒內的液體處于冷凝狀態,閥門處于開啟位置。當冷凝水溫度漸漸升高,膜盒內充液開始蒸發,膜盒內壓力上升,膜片帶動閥芯向關閉方向移動,在冷凝水達到飽和溫度之前,疏水閥開始關閉。膜盒隨蒸汽溫度變化控制閥門開關,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,該閥設有調整螺栓,可根據需要調節使用溫度,一般過冷度調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,能排不凝結氣體,使用壽命長。
當裝置啟動時,管道出現冷卻凝結水,波紋管內液體處于冷凝狀態,閥芯在彈簧的彈力下,處于開啟位置。當冷凝水溫度漸漸升高,波紋管內充液開始蒸發膨脹,內壓增高,變形伸長,帶動閥芯向關閉方向移動,在冷凝水達到飽和溫度之前,疏水閥開始關閉,隨蒸汽溫度變化控制閥門開關,阻汽排水。
3. 雙金屬片式疏水閥:
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,推動閥芯開關閥門。雙金屬片式疏水閥設有調整螺栓,可根據需要調節使用溫度,一般過冷度調整范圍低于飽和溫度15℃-30℃,背壓率大于70%,能排不凝結氣體,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,需要經常調整。
當裝置剛啟動時,管道出現低溫冷凝水,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,并把閥芯推向關閉位置。在冷凝水達到飽和溫度之前,疏水閥開始關閉。雙金屬片隨蒸汽溫度變化控制閥門開關,阻汽排水。
三.熱動力型疏水閥
這類疏水閥根據相變原理,靠蒸汽和凝結水通過時的流速和體積變化的不同熱力學原理,使閥片上下產生不同壓差,驅動閥片開關閥門。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。結構簡單、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:
熱動力式疏水閥內有一個活動閥片,既是敏感件又是動作執行件。根據蒸汽和凝結水通過時的流速和體積變化的不同熱力學原理,使閥片上下產生不同壓差,驅動閥片開關閥門。漏汽率3%,過冷度為8℃-15℃。
當裝置啟動時,管道出現冷卻凝結水,凝結水靠工作壓力推開閥片,迅速排放。當凝結水排放完畢,蒸汽隨后排放,因蒸汽比凝結水的體積和流速大,使閥片上下產生壓差,閥片在蒸汽流速的吸力下迅速關閉。當閥片關閉時,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,閥片緊緊關閉。當疏水閥汽室里面的蒸汽降溫成凝結水,汽室里面的壓力消失。凝結水靠工作壓力推開閥片,凝結水又繼續排放,循環工作,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汽室外面增加一層外殼。外殼內室和蒸汽管道相通,利用管道自身蒸汽對疏水閥的主汽室進行保溫。使主汽室的溫度不易降溫,保持汽壓,疏水閥緊緊關閉。當管線產生凝結水,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水產生,疏水閥不會開啟,工作質量高。閥體為合金鋼,閥芯為硬質合金,該閥最高允許溫度為550℃,經久耐用,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蒸汽壓降變化調節閥門開關,即使閥門完全關閉入口和出口也是通過第一、第二個小孔相通,始終處于不完全關閉狀態,蒸汽不斷溢出,漏汽量大。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不同的排水量,選擇不同孔徑的孔板,達到控制排水量的目的。結構簡單,選擇不合適會出現排水不及或大量跑汽,不適用于間歇生產的用汽設備或冷凝水量波動大的用汽設備。

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