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蒸汽減壓閥是一種較為復雜的閥門,結構繁雜,閥內(nèi)套閥(一只閥中有二只功能截然不同的導閥和主閥)必須詳細地來了解一下他們的結構和相關作用。以目前zui常用的國產(chǎn)y43h系列活塞式蒸汽減壓閥和進口的導閥型減壓閥為例,進行對比介紹。
一、主要結構及相關區(qū)別如下:
1.調節(jié)彈簧組件和導閥組件:除了導閥的閥芯形狀的區(qū)別外(一個是錐臺,一個是球體)相差無幾。
2.主閥組件:結構上*相反。
①國產(chǎn)主閥的閥芯布置在閥座的下面,進氣方向為低進高出,呈橫s形;
②進口主閥的閥芯布置在閥座的上面,進氣方向為高進低出,呈反橫s形。
3.壓力調節(jié)通道(圖1中的α、β、γ,圖2中的a、b、c)布置形式不同。
國產(chǎn)閥壓力調節(jié)通道都預置在閥體內(nèi)部(內(nèi)置式),進口閥壓力調節(jié)通道都是用銅管連接在閥體外面(外置式)。
4。β通道和b通道的功能區(qū)別:
①國產(chǎn)β通道是從導閥的環(huán)形汽腔直接通向下面的活塞氣缸上腔,只有連接的功能。
②進口b通道是從主供汽通道分流連接到下游出口的閥體上(一個很細的孔),這個通道作用很特殊,它不僅僅與主隔膜下腔形成壓差,有助于主閥膜片的運動,同時也能排走一部分余壓蒸汽及冷凝水到下游出口管段,更有利于主閥的迅速關閉。
③國產(chǎn)蒸汽減壓閥,只要當導閥被開啟后,冷凝水就會很快從α通道進入導閥上部的環(huán)形汽腔,β通道及活塞汽缸上腔,隨著活塞的下行,冷凝水越積越多,直至活塞行程到達下死點時至,在此過程中汽缸變成了“水缸”了。國產(chǎn)閥,由于結構特點盛水容積相對較小,所以只要小量的凝水就能充盈這些部位。
④進口蒸汽減壓閥,當導閥開啟后,冷凝水一般都沉積在汽缸、活塞汽缸上腔及主隔膜片下腔這些主閥運動的原動機構,及β、a、b通道這些壓力傳輸系統(tǒng)。由此可見由于減壓閥自身結構的特點,閥內(nèi)冷凝水的積滯是必然的,而且都是閥門工作核心部位。
2 從減壓閥的工作原理來分析冷凝水對穩(wěn)壓調節(jié)功能的破壞性
要深入探討冷凝水對減壓閥穩(wěn)壓調節(jié)功能的影響,首先,必須了解減壓閥的工作原理及相互關系。
2.1 國產(chǎn)蒸汽減壓閥的工作原理
導閥的開啟都是利用頂部的調節(jié)螺栓順時針方向擰動,使彈簧縮產(chǎn)生的彈力,使導閥膜片向下凹陷,作用在導閥連桿上的力,使之向下位移打開導閥。當導閥開啟后,上游進汽管段a腔的蒸汽通過α通道(供汽調節(jié)通道),經(jīng)過導閥進入導閥環(huán)形汽腔,由β通道直接送到下面的活塞汽缸上腔。在a腔蒸汽不斷的供給下,壓力持續(xù)升高,推動活塞下行打開主閥,這時蒸汽*從a腔流至b腔。當下游出口管段b腔負荷滿足的情況下,余多的蒸汽又使b腔內(nèi)的壓力不斷升高。不斷升高的壓力通過γ通道(壓力感應通道)反饋到導閥膜片下腔,使導閥膜片向上突起,克服了上部調節(jié)彈簧的壓力,導閥被關小或關閉。從而,關小或關閉來自上游α通道的蒸汽源。當活塞汽缸上腔壓力下降時,在下面復位彈簧的作用下,主閥被關小或關閉,這時b腔內(nèi)的壓力開始下降,這樣周而復始達到調壓的目的。
二、 進口蒸汽減壓閥的工作原理:
當導閥打開以后,從圖2中可以看出,上游管段a腔的蒸汽迅速進入內(nèi)部過濾罩,通過導閥到達a通道(供汽調節(jié)通道),當a通道充滿蒸汽后直接被送至主閥膜片下腔,同時一部分蒸汽通過b通道(壓力控制通道)被分流進入b腔。主閥膜片下腔在a通道蒸汽不斷地供給下,主伐膜片受壓后向上突起,所產(chǎn)生的推力推動主閥桿向上運動,打開主閥,同樣蒸汽*地從a腔流向b腔。當下游出口管段負荷滿足的情況下,余多的蒸汽同樣也使b腔內(nèi)的壓力不斷升高,不斷升高的壓力通過c通道(壓力感應通道)傳輸?shù)綄чy膜片下汽腔,此時導閥膜片向上突起,克服上部調節(jié)彈簧的壓力,導閥被關小或關閉,減小和切斷來自a腔的蒸汽。當主閥膜片下腔壓力逐步減小后,上部主閥彈簧發(fā)生作用,使主伐閥芯下行回座,主閥被關小或關閉(多余的蒸汽同時通過b通道釋放進入b腔,主閥被迅速關閉),使得b腔的壓力不斷下降,這樣來實現(xiàn)調節(jié)的。(導閥打開的原理,進口閥和國產(chǎn)閥相同,略)
三、冷凝水破壞穩(wěn)壓調節(jié)功能機理的分析:
當下游壓力升高(b腔內(nèi))需要壓力下調時。正常情況下b腔超高的壓力,通過壓力感應通道(γ)傳至導閥,使導閥關小或關閉,從而關小和切斷來自a腔的汽源。當冷凝水侵入到汽缸、環(huán)形汽腔時,由于水不可壓縮的特性,此時,主閥復位彈簧*失去了作用,活塞不能上行,主閥無法關閉,入口(a腔)的蒸汽仍*,通過常開狀態(tài)的主閥流入b腔。使之壓力超高而失控。同例,看進口閥(見圖2)當系統(tǒng)冷凝水充滿a、b通道及主隔膜下腔時。來自a腔蒸汽的推力下,主閥膜片處于向上鼓起狀態(tài)。同樣,是水不可壓縮特性,使上部復位彈簧無法下行回座,主閥也同樣處于常開狀態(tài),穩(wěn)調節(jié)功能遭到破壞。
這里,要強調一點的是,雖然,減壓閥屬于比例調節(jié)閥,但是,當冷凝水充滿了閥內(nèi)這些核心工作部位時,比例調節(jié)性質*改變了,其關鍵的問題,在于運動部件的摩擦阻力的作用及動作順序先后的時間差,決定了主閥運動具有滯后性。(導閥動作在先,主閥尾隨在后)當接受來自γ及c通道超壓訊息后,首先,關小或關閉導閥。這樣,切斷了閥內(nèi)冷凝水的退路,顯然,活塞和主閥膜片就無法運動。
綜合上述的分析和探討,很明確,系統(tǒng)冷凝水對供熱工程百害而無一利。由此結論,系統(tǒng)冷凝水是破壞蒸汽減壓閥穩(wěn)壓調節(jié)功能的zui基本的原因。
四、系統(tǒng)冷凝水是*的來源:
在寫這篇文章過程中有同行提出,蒸汽減壓閥在其自身工作過程的熱交是否會產(chǎn)生冷凝水?這個問題的提出,使我們要考慮減壓閥內(nèi)部是否也會析出冷凝水的問題?所以有必要來了解一下減壓閥工作過程的熱工狀態(tài)。為了更形象直觀地說明問題,擬借lgp-i圖來分析一下,看看在壓力降低的情況下,它們各相關狀態(tài)參數(shù)的變化情況,會有一個答案。
假設上游進口壓力為(閥前)p1,下游出口壓力為p2,p1與干飽和蒸汽線相交于o1沿等焓線下行。下游出口壓力p2與等焓線相交于o2,當壓力從p1下降到p2 時,其它相關參數(shù)也發(fā)生相應的變化。
從圖3中可以看出,壓力從p1降至p2沿等焓線進行,所以焓沒有改變,但是熵從s1增加到s2,比容也從v1增加到v2,但溫度從t1下降到t2。
由此看來,蒸汽經(jīng)過減壓閥的流動過程,應該認為是絕熱節(jié)流過程。這種絕熱節(jié)流過程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動過程。蒸汽節(jié)流后焓值不變,比容和熵都有所增加,溫度略有下降。蒸汽經(jīng)過減壓閥后,非但不會產(chǎn)生冷凝水,而且蒸汽干度也得到了提高,可以說冷凝水的產(chǎn)生來自系統(tǒng),而且是*的。這樣,對于防止和減少冷凝水進入減壓閥的措施方法也變得簡單了。
五、措施和方法:
1)管道中冷凝水排除一種好的做法:
蒸汽熱源到各用汽終端,沿程少則幾十米,多則幾百米或更長,加上有的設備用汽的間斷性,蒸汽管路不斷與環(huán)境進行熱交換,這部分冷凝水的排除通常的做法采用分段疏水來解決的。那么效果如何?從圖4中我們可以看出,由于我們選用的疏水管口徑都比較細,可以想象,當管內(nèi)蒸汽流速在十幾到幾十米/秒?時,實際情況是冷凝水在沒排掉多少時,它已經(jīng)被沖過疏水管口了。這種傳統(tǒng)做法排水效率低,效果不理想。
在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管,管徑粗,集水能力強,疏水管從凝水短管的腰部引出,形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比,推薦為1/2~2/3。如dn100口徑的供汽管,凝水匯集短管的口徑可選擇50~80的口徑。這種方法排量大,效果好,目前國外普遍采用的辦法,值得借鑒。
減壓裝置汽水分離器的設置至關重要加設汽水分離器能zui大程度保證干燥蒸汽的供給,對減壓裝置的穩(wěn)定工作,使用壽命是一個重要的保障措施。筆者根據(jù)重力分離與阻疑相結合原理設計出的一種汽水分離器,實際使用效果不差,僅供參考。
綜觀國外汽水分離器產(chǎn)品,從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式,品種多樣,規(guī)格齊全。但目前國內(nèi)市場卻無產(chǎn)品可選?,F(xiàn)在大多使用的是國外產(chǎn)品。(價格昂貴,望而卻步)
凝水滯留對一個蒸汽供熱系統(tǒng)來講是有百害而無一利的。因此,汽水分離器的研制開發(fā)有很多事情可做,望同行們共同關注。
五、 蒸汽減壓閥減壓裝置設計中的幾個問題:
(1)在汽水分離器凝水排放口下端必須設置一個獨立排放口,用于設備啟動時排水。
(2)旁通的設置,在減壓閥的上方,或者平行設置。
(3)蒸汽過濾器緊貼減壓閥安裝。
(4)選用蒸汽減壓閥流量要合適,設備的耗汽量要準確計算。筆者的體會,蒸汽減壓閥的流量應該比設備耗汽量大10~20%為宜,千萬不要出現(xiàn)“大馬拉小車的情況”,否則,對減壓工況的穩(wěn)定也有影響。
相關產(chǎn)品
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