進(jìn)口疏水閥的結(jié)構(gòu)和工作原理
美國MILLER(米勒)疏水閥在蒸汽加熱系統(tǒng)中起著阻擋蒸汽和排水的作用。選擇合適的疏水閥可以使蒸汽加熱設(shè)備達(dá)到良好的工作效率。要取得良好的效果,需要全面了解各種類型疏水閥的工作性能和特點(diǎn)。
陷阱有很多種,每種都有不同的表現(xiàn)。在選擇疏水閥時(shí),首先它的特性要滿足蒸汽加熱設(shè)備的良好運(yùn)行,然后還要考慮其他客觀條件,這樣選擇你需要的疏水閥才是正確有效的。
疏水閥應(yīng)能識(shí)別蒸汽和冷凝水,以便停止蒸汽和排水。蒸汽和冷凝水的識(shí)別基于三個(gè)原則:密度差、溫差和相變。因此,根據(jù)三個(gè)原則,制造了三種類型的疏水閥:機(jī)械型、熱靜態(tài)型和熱動(dòng)態(tài)型。
一、機(jī)械疏水閥:
機(jī)械浮子式,又稱浮子式,是利用冷凝水和蒸汽的密度差,通過冷凝水水位的變化,使浮子上升下降,帶動(dòng)閥盤開啟或關(guān)閉,從而達(dá)到擋汽排水的目的。機(jī)械疏水閥過冷度小,不受工作壓力和溫度變化的影響。如果有水就會(huì)排出,加熱設(shè)備中沒有水,可以使加熱設(shè)備達(dá)到良好的換熱效率。大回壓率80%,工作質(zhì)量高,是生產(chǎn)過程中加熱設(shè)備的排水閥選擇。
I型機(jī)械陷阱包括自由浮球型、自由半浮球型、杠桿浮球型、倒桶型等。:
1.自由浮動(dòng)陷阱:
自由浮動(dòng)阱的結(jié)構(gòu)簡單。只有一個(gè)不銹鋼空心浮子,里面有精細(xì)研磨的活動(dòng)部件。它既是一個(gè)浮子,也是一個(gè)開閉部件。它沒有易損件,使用壽命長。賓倫牌疏水閥配有Y系列自動(dòng)排氣裝置,非常靈敏,能自動(dòng)排氣,工作質(zhì)量高。
設(shè)備開始工作時(shí),管道內(nèi)的空氣通過Y系列自動(dòng)排風(fēng)裝置排出,低溫冷凝水進(jìn)入疏水閥。冷凝液液位上升,浮子上升,閥門開啟,冷凝液快速排出,蒸汽快速進(jìn)入設(shè)備,設(shè)備快速升溫,Y系列自動(dòng)排風(fēng)裝置感溫液體膨脹,自動(dòng)排風(fēng)裝置關(guān)閉。疏水閥開始正常工作,浮球隨凝結(jié)水水位升降,堵塞蒸汽排放。自由浮動(dòng)疏水閥的閥座始終低于液位,形成水封,不漏汽,節(jié)能效果好。小工作壓力為0.01Mpa,在0.01Mpa至高使用壓力范圍內(nèi)不受溫度和工作壓力波動(dòng)的影響,可持續(xù)排水。它可以在飽和溫度下排出冷凝水,過冷度很小,為0℃,加熱設(shè)備中沒有水,可以使加熱設(shè)備達(dá)到良好的換熱效率。背壓率大于85%,是生產(chǎn)過程中加熱設(shè)備的理想疏水閥選擇。
2.自由半浮動(dòng)陷阱:
半浮球陷阱只有一個(gè)半浮球桶作為運(yùn)動(dòng)部件,開口朝下。球筒既是啟閉件,又是密封件。整個(gè)球面可以密封,使用壽命長,耐水錘,無易損件,無故障,經(jīng)久耐用,不漏汽。背壓率大于80%,可排出飽和溫度下的冷凝水,過冷度小0℃,加熱設(shè)備無水,可使加熱設(shè)備達(dá)到良好的換熱效率。
裝置剛啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)的空氣和低溫冷凝液通過排放管進(jìn)入疏水閥,閥門內(nèi)的雙金屬片排空元件彈開球筒,閥門開啟,空氣和低溫冷凝液迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入球筒時(shí),球筒產(chǎn)生向上的浮力,同時(shí)閥內(nèi)溫度上升,雙金屬片排空元件收縮,球銷浮到閥口,閥門關(guān)閉。當(dāng)桶內(nèi)蒸汽變成冷凝水時(shí),桶失去浮力下沉,閥門打開,冷凝水迅速排出。當(dāng)蒸汽再次進(jìn)入桶內(nèi)時(shí),閥門再次關(guān)閉,間歇連續(xù)工作。
3.桿浮子陷阱:
杠桿浮子式疏水閥的基本特性與自由浮子式疏水閥相同。內(nèi)部結(jié)構(gòu)是浮子與杠桿連接驅(qū)動(dòng)閥芯,閥門隨凝結(jié)水水位的升降而啟閉。杠桿浮式疏水閥采用雙閥座增加冷凝水排放,可實(shí)現(xiàn)100噸/小時(shí)的小容積、大流量、大排水量。是大型采暖設(shè)備的疏水閥選擇。
4.倒置斗式疏水閥:
倒桶存水彎內(nèi)部,用一個(gè)倒桶作為液位傳感器,桶口向下,倒桶與杠桿連接,帶動(dòng)閥芯開關(guān)閥門。倒桶疏水閥能排氣,不怕水錘,抗污染性能好。過冷度小,漏汽率小于3%,背壓率75%,接頭多,靈敏度不如自由浮球疏水閥。由于倒桶疏水閥是靠蒸汽向上的浮力關(guān)閉的,所以不適合在工作壓差小于0.1MPA時(shí)使用。
裝置剛啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)的空氣和低溫冷凝液進(jìn)入疏水閥,倒桶靠自身重量下落,倒桶的連接桿帶動(dòng)閥芯打開閥門,空氣和低溫冷凝液迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入倒桶時(shí),倒桶的蒸汽產(chǎn)生向上的浮力,倒桶上升連接杠桿帶動(dòng)閥芯關(guān)閉閥門。倒置的桶上有一個(gè)小洞。當(dāng)一部分蒸汽從小孔排出,另一部分蒸汽產(chǎn)生冷凝水時(shí),倒置的桶失去浮力,靠自身重量下沉。倒置的水桶連接桿驅(qū)動(dòng)閥芯打開閥門,循環(huán)間歇排水。
5.組合式過熱蒸汽疏水閥:
組合式過熱蒸汽疏水閥有兩個(gè)隔離的閥腔,上下閥腔由兩根不銹鋼管連接。它是浮球陷阱和倒桶陷阱的組合。該閥結(jié)構(gòu)合理,在過熱、高壓、小負(fù)荷工況下,能及時(shí)排出過熱蒸汽消失時(shí)形成的冷凝水,有效防止過熱蒸汽泄漏,工作質(zhì)量高。允許高溫為600℃,閥體為不銹鋼,閥座為硬質(zhì)合金鋼,使用壽命長,是過熱蒸汽的疏水閥選擇。
冷凝水進(jìn)入下閥腔時(shí),輔助閥浮球隨液位上升,浮球密封進(jìn)汽管孔。冷凝水通過進(jìn)水管上升到主閥腔,倒桶靠自身重量下落,帶動(dòng)閥芯打開主閥,排出冷凝水。當(dāng)輔助閥腔的冷凝水水位下降時(shí),浮球隨水位下降,輔助閥開啟。蒸汽從進(jìn)汽管進(jìn)入上主閥腔內(nèi)的倒桶,倒桶產(chǎn)生向上的浮力,帶動(dòng)閥芯關(guān)閉主閥。當(dāng)輔助閥腔的冷凝水水位再次上升時(shí),下一個(gè)循環(huán)再次開始,間歇性排水。
二.恒溫疏水閥:
這種疏水閥利用蒸汽和冷凝水之間的溫差,引起感溫元件變形或膨脹,驅(qū)動(dòng)閥芯啟閉閥門。熱疏水閥的過冷度比較大,一般為15~40度。它可以利用冷凝水中的部分顯熱,閥門前始終有高溫冷凝水,無蒸汽泄漏,節(jié)能效果顯著。是蒸汽管道、伴熱管道、小型采暖設(shè)備、采暖設(shè)備和對(duì)溫度要求較低的小型采暖設(shè)備的疏水閥選擇。
熱靜態(tài)疏水閥包括隔膜型、波紋管型和雙金屬型。
1.膜盒式疏水閥:
膜箱疏水閥的主要作用元件是金屬膜箱,里面裝有氣化溫度低于水飽和溫度的液體。有兩種選擇:閥門開啟溫度比飽和溫度低15℃或30℃。膜盒疏水閥特別靈敏,不怕凍,體積小,耐過熱,可安裝在任何位置。背壓率大于80%,可排出不凝性氣體。波紋管堅(jiān)固,使用壽命長,維護(hù)方便,適用范圍廣。
裝置剛啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)出現(xiàn)低溫冷凝水,波紋管內(nèi)液體冷凝,閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度逐漸升高時(shí),膜盒內(nèi)的填充液開始蒸發(fā),膜盒內(nèi)的壓力上升,隔膜帶動(dòng)閥芯向關(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。膜盒隨著蒸汽溫度的變化控制閥門開關(guān),起到擋汽排水的作用。
2.波紋管疏水閥:
波紋管疏水閥閥芯的不銹鋼波紋管內(nèi)裝有汽化溫度低于水飽和溫度的液體。閥門開關(guān)由蒸汽溫度的變化控制。閥門配有調(diào)節(jié)螺栓,可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度。過冷的調(diào)節(jié)范圍一般比飽和溫度低15℃-40℃。背壓率大于70%,不怕凍,體積小,可安裝在任何位置,可排出不凝性氣體,使用壽命長。
裝置啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)有冷卻冷凝水,波紋管內(nèi)的液體處于冷凝狀態(tài),閥芯在彈簧的彈力作用下處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度逐漸升高時(shí),波紋管內(nèi)填充的液體開始蒸發(fā)膨脹,內(nèi)壓增大,變形拉長,帶動(dòng)閥芯向關(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,隨著蒸汽溫度的變化,閥門開關(guān)被控制,以阻擋蒸汽和排水。
3.雙金屬疏水閥:
雙金屬疏水閥的主要部件是雙金屬感溫元件,它隨著蒸汽溫度的升降而受熱變形,推動(dòng)閥芯啟閉閥門。雙金屬疏水閥配有調(diào)節(jié)螺栓,可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)工作溫度。過冷的調(diào)節(jié)范圍一般比飽和溫度低15℃-30℃,背壓率大于70%。它能排出不凝性氣體,不怕結(jié)冰,體積小,能抗水錘和高壓,可安裝在任何位置。雙金屬片疲勞,需要經(jīng)常調(diào)整。
裝置剛啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)出現(xiàn)低溫冷凝水,雙金屬片扁平,閥芯在彈簧的彈力下處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度逐漸升高時(shí),雙金屬溫度傳感器開始彎曲變形,將閥芯推向關(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。雙金屬片隨著蒸汽溫度的變化控制閥門開關(guān),阻斷蒸汽,排水。
三.熱力疏水閥:
根據(jù)相變?cè)?,這種疏水閥依靠蒸汽和冷凝水通過時(shí)流量和體積變化的不同熱力學(xué)原理,使閥板產(chǎn)生上下不同的壓差,驅(qū)動(dòng)閥板啟閉閥門。由于熱力疏水閥的工作動(dòng)力來自蒸汽,蒸汽浪費(fèi)相對(duì)較大。結(jié)構(gòu)簡單,耐水錘,50%大背,噪音大,閥門工作頻繁,使用壽命短。
熱蒸汽疏水閥包括熱蒸汽疏水閥(盤式)、脈沖式和孔板式。
1.熱蒸汽疏水閥:
熱疏水閥內(nèi)有一個(gè)活動(dòng)閥板,它既是敏感部件,又是執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)蒸汽和冷凝水通過時(shí)流量和體積變化的不同熱力學(xué)原理,在閥板上下產(chǎn)生不同的壓差,驅(qū)動(dòng)閥板開啟和關(guān)閉閥門。漏汽率3%,過冷度8℃-15℃。
裝置啟動(dòng)時(shí),管道內(nèi)出現(xiàn)冷卻冷凝液,冷凝液通過工作壓力將閥板推開,迅速排出。冷凝水排出后,蒸汽隨后排出。由于蒸汽大于冷凝水的體積和流量,閥板上下產(chǎn)生壓差,在蒸汽流量的吸入下,閥板迅速關(guān)閉。當(dāng)閥板關(guān)閉時(shí),閥板受到來自兩側(cè)的壓力,閥板下方的受力面積小于上方。由于疏水閥室內(nèi)的壓力來自蒸汽壓力,閥板上表面的應(yīng)力大于下表面的應(yīng)力,閥板關(guān)閉嚴(yán)密。當(dāng)疏水器蒸汽室中的蒸汽冷卻成冷凝水時(shí),疏水器蒸汽室中的壓力消失。閥板在工作壓力下被冷凝水推開,冷凝水繼續(xù)排出、循環(huán)、間歇排水。
2.盤式蒸汽保溫疏水閥:
碟式蒸汽保溫疏水閥的工作原理與熱力疏水閥相同。它在熱力疏水閥的蒸汽室外面增加了一個(gè)外殼。內(nèi)室與蒸汽管相通,疏水閥的主蒸汽室由蒸汽管本身的蒸汽隔熱。使主蒸汽室的溫度不易冷卻,保持蒸汽壓力,嚴(yán)密關(guān)閉疏水閥。當(dāng)管道內(nèi)產(chǎn)生冷凝水時(shí),疏水閥外殼會(huì)冷卻,疏水閥開始排水。如果過熱蒸汽管道上沒有冷凝水,疏水閥將不會(huì)打開,工作質(zhì)量將會(huì)很高。閥體采用合金鋼,閥芯采用硬質(zhì)合金。閥門的最高允許溫度為550℃,經(jīng)久耐用,使用壽命長。是高壓高溫過熱蒸汽的疏水閥選擇。
3.脈沖陷阱:
脈沖疏水閥有一個(gè)帶兩個(gè)孔板的閥門開關(guān),根據(jù)蒸汽壓降的變化來調(diào)節(jié)閥門。即使閥門完全關(guān)閉,入口和出口也是通過第二個(gè)小孔連接的,始終處于不完全關(guān)閉狀態(tài),蒸汽不斷逸出,導(dǎo)致大量蒸汽泄漏。疏水閥工作頻率高,磨損嚴(yán)重,使用壽命短。體積小,耐水錘,能排出空氣和飽和溫度的水,接近連續(xù)排水,具有25%的大背壓,所以用戶少。
4.孔板疏水閥:
孔板疏水閥的目的是根據(jù)不同的排量選擇不同孔徑的孔板來控制排量。結(jié)構(gòu)簡單,選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致排水少或漏汽量大,不適用于間歇生產(chǎn)的耗汽設(shè)備或凝結(jié)水波動(dòng)大的耗汽設(shè)備。