疏水阀的分类及选用

    疏水阀是从贮有蒸汽的密闭容器内自动排出凝结水，同时保持不泄漏新鲜蒸汽的一种自动控制装置，在必要时也允许蒸汽按预定的流量通过。在现代社会中，蒸汽广泛地应用于工农业生产和生活设施中，无论在蒸汽的输送管道系统，还是利用蒸汽来进行加热、干燥、保温、消毒、蒸煮、浓缩、换热、采暖、空调等工艺过程中所产生的凝结水，都需要通过蒸汽旋塞阀排除干净，而不允许蒸汽泄漏掉。
一、疏水阀的分类
    按启闭件的驱动方式，蒸汽疏水阀可分为三类：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。疏水阀结构型式见表1-25。
    蒸汽疏水阀是蒸汽使用系统的重要附件，其性能的优劣，对于系统的正常运行。设备热效率的提高及能源的合理利用等方面具有重要作用。
  ⑴机械型蒸汽疏水阀
    这类疏水阀主要有密闭浮子式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式等。这类型式的蒸汽疏水阀的工作原理运用了古老的阿基米德原理，性能可靠，能排除饱和水；但是体积比较大，较笨重。又由于颠簸摇摆的环境对其阻汽排水性能有相当的影响，因此，不能适应火车、轮船及有较大震动的装置上使用。
  ⑵热静力型蒸汽疏水阀
    这类疏水阀主要有蒸汽压力式蒸汽疏水阀、双金属片式或热弹性元件式蒸汽疏水阀、液体或固体膨胀式蒸汽疏水阀。这类疏水阀几乎与机械型疏水阀同时出现，最初是金属膨胀式蒸汽疏水阀，利用阀杆材料冷缩热胀的物理性能和凝结水温度的变化而实现阻汽排水作用。但是这种型式的蒸汽疏水阀不能适应蒸汽压力变化较大和凝结水量不稳的场合，后来研制出利用液体膨胀的压力平衡波纹管式蒸汽疏水阀。以上的问题得到了初步解决。随着材料科学技术的发展，双金属片得到了广泛应用，研制出了双金属片式蒸汽疏水阀，它是利用双金属片受到温度变化而产生的变形实现阻汽排水作用的。这种疏水阀体积小、重量轻，能排除大量空气，但是成本高。
  ⑶热动力型蒸汽疏水阀
    这类疏水阀有盘式蒸汽疏水阀、脉冲式蒸汽疏水阀、迷空式蒸汽疏水阀、孔板式蒸汽疏水阀。盘式蒸汽疏水阀是利用蒸汽的流速与凝结水流速的差别而实现阻汽排水动作，这种蒸汽疏水阀体积小、重量轻、结构简单，但排空气性能较差。脉冲式蒸汽疏水阀也具有体积小、重量轻的特点，但结构复杂，制造精度要求高、价格贵。
二、疏水阀的选用
    由于各种型式的蒸汽疏水阀各有不同的优缺点和不同的适用条件，因此多年以来各种型式的蒸汽疏水阀长期并存，应用于各种工业管道中。在诸多型式的疏水阀中，必须正确地选择适合某一系统中的疏水阀，因为这对系统的正常运行影响很大，选择恰当可提高热效率和节省燃料。正确的选型应按下列标准：
   ①蒸汽疏水阀的公称压力及工作温度应大于或等于蒸汽管道及用汽设备的最高工作压力及最高工作温度。
   ②蒸汽疏水阀必须区别类型，按其工作性能、条件和凝结水排放量进行选择，不得只以蒸汽疏水阀的公称通径作为选择依据。
   ③在凝结水回收系统中，若利用工作背压回收凝结水时，应选用背压率较高的蒸汽疏水阀（如机械型蒸汽疏水阀）。
   ④当用汽设备内用汽不得积存凝结水时，应选用能连续排出饱和凝结水的蒸汽疏水阀（如浮球式蒸汽疏水阀）。
   ⑤在凝结水回收系统中，用汽设备用汽排出饱和凝结水，又用汽及时排除不凝结性气体时，应采用能饱和水的蒸汽疏水阀与排气装置并联的疏水装置或采用同时具有排水、排气两种功能的蒸汽疏水阀（如特经理型蒸汽疏水阀）。
   ⑥当用汽设备工作压力经常波动时，应选用不需调整工作压力的蒸汽疏水阀。
   ⑦蒸汽疏水阀的实际最高工作背压ρ′MOR的确定。
  机械型蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.8ρ′o （1）
  热静力型蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.3ρ′o （2）
  热动力型蒸汽疏水阀：
  圆盘式蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.5ρ′o （3）
  脉冲式蒸汽疏水阀： ρ′MOR=0.25ρ′o （4）
   式中 ρ′MOR —蒸汽疏水阀的实际最高工作背压，Pa；
        ρ′o —蒸汽疏水阀的实际工作压力，Pa。
   ⑧蒸汽疏水阀的实际工作压力ρ′o的确定。当凝结水由蒸汽管道系统排出时，蒸汽疏水阀的实际工作压力等于蒸汽管道的工作压力。
   当凝结水由用汽设备排出时，蒸汽疏水阀的实际工作压力按下式确定：
   ρ′o=（0.9～0.95）ρ （5）
 式中 ρ′o—蒸汽疏水阀的实际工作压力，Pa；
      ρ —用汽设备的蒸汽压力，Pa，其值为测定数据或制造厂提供的数据。
   ⑨蒸汽疏水阀的实际工作背压按下式确定：
    ρ′OR=gρ·(H3+△Z3)+ ρ3 （6）
  式中 ρ′OR —蒸汽疏水阀的实际工作背压，Pa；
     H3 —蒸汽疏水阀阀后管道系统总的水力阻力，Pa；
     △Z3 —蒸汽疏水阀阀后提升或下降的高度，提升为正值，下降为负值，m；
     Ρ3 —凝结水箱的压力，Pa；
     g — 重力加速度，m/s2；
     ρ — 密度，kg/m3。
   ⑩用以选择蒸汽疏水阀的凝结水排放量按下列原则确定。必须准确地掌握用汽设备的凝结水排放量Gt和用汽压力。
用以选择蒸汽疏水阀的凝结水排放量Gt，按下式计算：
     Gt=η·Gc （7）
式中 Gt—蒸汽疏水阀的凝结水排放量，t/h；
     η—安全率，其数值按蒸汽疏水阀样本选取，或参考表2-9；
     Gc—用汽设备凝结水的排放量，t/h。
   选好疏水阀，是一项重要的节能措施。据我国有关部门统计。目前全国蒸汽疏水阀拥有量约500万台。大约有80%的产品达不到现行国家标准漏汽量小于3%的要求。每年将损失1500万吨标煤。因此，要国家不同工况条件选择合适的疏水阀。
   我国常用的疏水阀性能见表2-10。
   由于各种因素的影响，疏水阀技术参数的理论计算与实际使用情况是有出入的。实际排水量大于理论排水量。其安全率η见表2-9。
   在需要立即排除凝结水的场合，如涡轮蒸汽机、蒸汽泵、蒸汽主管道等，不宜采用有过冷度的疏水阀，如脉冲式疏水阀和热静力波纹管式疏水阀。

表2-9蒸汽疏水阀安全率η推荐表

序号	供热系统	使用情况	η
1	分汽缸下部疏水	在各种压力下，能进行快速排除凝结水	3
2	蒸汽主管疏水	对于输送饱和蒸汽的主干管，间断供气时，每隔100m左右应安装启动蒸汽疏水阀；连续供汽时，逆坡管每隔200～300m应安装启动蒸汽疏水阀，顺坡管每隔400～500m应安装启动蒸汽疏水阀，对于输送过热蒸汽主干管，可根据过热度及输送过程中过热度降低的程度参照饱和蒸汽而定 蒸汽管道的疏水点应选在管段在最低处、上升立管的底部、管道的末端、减压阀和自动调节阀的前面	3
3	支管	支管长度大于或等于5m处的各种控制阀的前面设疏水点	3
4	汽水分离器	在汽水分离器的下部疏水	3
5	伴热器	一般伴热管径为DN15在小于或等于50m处设疏水点	2
6	暖风机	压力不变时	3
		压力可调时：小于或等于100kpa 1010～200 kpa 201～600 kpa	2 2 3
7	单路盘管加热（液体）	快速加热	3
		不需快速加热	2
8	多路并联盘管加热（液体）		2
9	烘干室（箱）	采用较高压力PN16 压力不变时 压力可调时	2 3
10	溴化锂制冷设备蒸发器的疏水	单效压力小于或等于100kpa 双效压力小于或等于1MPa	2 3
11	浸在液体中的热盘管	压力不变时	2
		压力可调时：1～200 kpa 大于200 kpa	2 3
		虹吸排水	5
12	列管式热交换器	压力不变时	2
		压力可调时：小于或等于100 kpa 101～200 kpa 大于200 kpa	2 2 3
13	夹套锅	必须在夹套锅上方设排空气阀	3
14	单效或多效蒸发器	凝结水量小于或等于20t/h 大于20t/h	3 2
15	层压机	应分层疏水阀，注意水击	3
16	消毒柜	柜的上方设排空气阀	3
17	回转干燥圆筒	表面线速度：小于或等于300m/s 30～80 m/s 80～100 m/s	5 8 10
18	二次蒸汽罐	罐体直径应保证二次蒸汽速度V≤5 m/s且罐体上都要设排空气阀	3

  注：采暖机送风加热部分见JBJ10-83《机械工厂采暖通风与空气调节设计技术规定》。

表2-10常用疏水阀性能比较

项目	热动力型疏水阀		机械型疏水阀			热静力型疏水阀
	热动力式	脉冲式	钟形浮子式	浮球式	浮筒式	波纹管式	双金属式 （圆盘）	双金属式 （长方）
排水性能	间歇排水	接近连续	间歇排水	接近连续	间歇排水	同左	同左	同左
排气性能	较好	好	较好	不好	不好	好	好	好
使用条件变动时	自动适应	需调整	自动适应		需调整浮筒重量		一般不调整	宜调整
允许背压	允许背压度50%最低工作压力0.05MPa	允许背压度25%	△ρ＞0.05MPa	同左	同左	允许背压极低	允许背压度50%时，不必调整	允许背压极低，但调整后可提高
动作性能	敏感、可靠	敏感、控制缸易卡住	迟缓、但规律稳定可靠	同左	同左	迟缓、不可靠	同左	同左
适用范围	可用于过热蒸汽	同左				仅适于低压（0.2MPa）
蒸汽泄漏	＜3%	1%～2%	2%～3%	无	无		无
要否防冻	垂直安装能防止结冰	不要	要	要	要	不要	垂直安装能防止结冰	同左
启动操作			需充水		打开放气阀排气、充水
安装方向	水平	水平	水平	同左	同左	波纹管伸缩方向	水平	同左
排水温度	接近饱和温度	同左	同左	同左	同左	低于饱和温度	同左	同左
耐久性	较好	较差	阀和销尖磨损较快		调节阀部分磨损较快	较差	好	好
结构大小	小	小	较大	大	大	很小	小	小

    凝结水低于额定最大排水量15%时，不应选用脉冲式疏水阀，因为在这种条件下，新鲜蒸汽容易从排泄孔流失。在办公楼、学校、科研院所等建筑的周围，需要安静的环境，不宜选用噪声大的热动力式疏水阀，而应选用热经理喜疏水阀和浮球式疏水阀，因它动作迟缓、冲击力小、噪声低。
    间歇操作的室内蒸汽加热设备和管道，需选用排气性能好的疏水阀，如倒吊桶式或热静力型疏水阀。室外工作的疏水阀，一般不宜选用机械型疏水阀。在必须选用时，应有防冻保护措施。

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