各種蒸汽疏水閥的工作原理

當(dāng)蒸汽冷凝時(shí)，它會(huì)釋放出汽化的能量（潛熱能）而形成冷凝水。冷凝水只含有飽和溫度下水所含有的能量（顯熱能）。但是為了確保蒸汽系統(tǒng)中維持z大的熱傳導(dǎo)效率，此冷凝水必須排出系統(tǒng)之外，另外從鍋爐中產(chǎn)生的一些不凝性氣體和空氣以及蒸汽系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)管道內(nèi)的空氣也必須排出蒸汽系統(tǒng)，但同時(shí)必須保留有用的蒸汽，這些功能就是由一種自動(dòng)裝置—蒸汽疏水閥來(lái)完成。

蒸汽疏水閥有各種不同的疏水方式，有些是感應(yīng)密度的變化（如機(jī)械式）而動(dòng)作，有些是感應(yīng)溫度的變化而動(dòng)作排放，而有些是受通過(guò)它們的熱態(tài)冷凝水本身的靜壓及動(dòng)壓之變化而感應(yīng)開(kāi)關(guān)的。目前疏水閥在世界范圍內(nèi)，按工作原理劃分，主要有三大類

1、機(jī)械型蒸汽疏水閥：

利用冷凝水與蒸汽之間的密度差來(lái)操作的。

機(jī)械類疏水閥的1大類是浮球式疏水閥，目前上主導(dǎo)的產(chǎn)品為連桿式浮球疏水閥，其工作原理如圖1所示。疏水閥除了排水阻汽功能外，要求具有良好的排空氣性能，所有的斯派莎克浮球式蒸汽疏水閥均帶有熱靜力派空氣裝置TV，作為標(biāo)準(zhǔn)配置。有些疏水閥除了排空氣裝置以外，還帶有蒸汽汽鎖釋放裝置，主要應(yīng)用于發(fā)生蒸汽堵塞冷凝水無(wú)法到達(dá)疏水閥的場(chǎng)合即所謂的蒸汽汽鎖情況，如使用虹吸管排除冷凝水（旋轉(zhuǎn)滾筒設(shè)備）或疏水閥前有一段長(zhǎng)管道時(shí)。

浮球式蒸汽疏水閥在冷凝水產(chǎn)生后立刻排出冷凝水，能夠根據(jù)壓力和負(fù)載的變化迅速排出大量的冷凝水，當(dāng)對(duì)于其它類型的同口徑疏水閥排量大，因此它z適合于換熱要求高、設(shè)備不允許積水的各種換熱設(shè)備以及帶自動(dòng)溫度控制的設(shè)備的z佳選擇。同時(shí)該類型的疏水閥出口總是浸沒(méi)在冷凝水中，具有真正意義上排水阻汽的功能。

1. 在起機(jī)階段，熱靜力排空 裝置(TV)可排出空氣，否則空氣積聚在疏水閥內(nèi)會(huì)引起氣鎖。

2.當(dāng)冷凝水到達(dá)疏水閥，浮球升起，閥門(mén)打開(kāi)，熱的冷凝水使排氣閥關(guān)閉。冷凝水以飽和溫度排出。

3.當(dāng)所有的冷凝水被排出后，蒸汽進(jìn)入疏水閥。此時(shí)浮球下降，閥門(mén)關(guān)閉。閥芯總是低于水位的，以防直接蒸汽泄漏。

機(jī)械式疏水閥的另外一種主要形式為倒吊桶疏水閥，其工作過(guò)程如圖2所示。倒吊桶疏水閥可以使用于高壓的應(yīng)用。倒吊桶中的空氣如不排除就會(huì)阻礙疏水閥的正常工作，而倒吊桶疏水閥的排氣非常緩慢，所以對(duì)于大量空氣存在的場(chǎng)合就需要單獨(dú)的熱靜力排空氣閥，否則會(huì)造成設(shè)備積水，影響傳熱效率。因此通常建議安裝單獨(dú)的排空氣閥以保證設(shè)備迅速有效的起動(dòng)。很多倒吊桶疏水閥需要配置一個(gè)止回閥以防止在壓力突然變化或過(guò)熱時(shí)失去水封（閃蒸現(xiàn)象）。

水封是保證倒吊桶疏水閥避免泄漏蒸汽的關(guān)鍵之一。倒吊桶疏水閥同樣在蒸汽的飽和溫度下排放冷凝水。

所有的機(jī)械式蒸汽疏水閥在疏水閥關(guān)閉以后，閥體內(nèi)存有一定的冷凝水，因此這種疏水閥可能會(huì)受到冷凍的危害，如果安裝在低溫的室外環(huán)境中，閥體需要保溫。

1. 冷凝水到達(dá)疏水閥 并在內(nèi)部形成水封。倒吊桶自身的重量使閥門(mén)打開(kāi)，冷凝水便沿著倒吊桶排出。

2. 蒸汽進(jìn)入吊桶內(nèi)， 產(chǎn)生浮力使吊桶升 起，閥門(mén)關(guān)閉。

3. 倒吊桶內(nèi)部的蒸汽 不斷冷卻并從排氣孔中溢出，同時(shí)冷凝水進(jìn)入倒吊桶，閥門(mén)再次打開(kāi)，整個(gè)工作循環(huán)不斷。

4. 倒吊桶內(nèi)的排氣 孔不斷將空氣排出到疏水閥頂部，由于排氣孔很小，排氣比較緩慢，因此常會(huì)需要安裝單獨(dú)的排氣閥。

2、熱靜力式蒸汽疏水閥

熱靜力式蒸汽疏水閥根據(jù)蒸汽和過(guò)冷態(tài)冷凝水或空氣/蒸汽混合物之間的溫度差來(lái)工作。它可用于允許過(guò)冷冷凝水存在的設(shè)備，可利用冷凝水中的顯熱能。

壓力平衡式熱靜力蒸汽疏水閥的工作過(guò)程，這種疏水閥有一個(gè)填充液體的不銹鋼密封囊，其填充液體的蒸發(fā)溫度低于飽和蒸汽溫度。選擇不同的填充液體，冷凝水的排放溫度不同，一般低于蒸汽飽和溫度5-10度。壓力平衡式疏水閥可根據(jù)壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，其排水溫度保持與飽和溫度曲線一起變化。同時(shí)該疏水閥在冷態(tài)時(shí)是常開(kāi)的，排空氣性能好。

1. 起機(jī)時(shí)，密封囊是冷的，閥門(mén)完全打開(kāi)，冷的空氣和冷凝水由疏水閥排出。

2. 當(dāng)冷凝水溫度接近蒸汽飽和溫度，填充液體蒸發(fā)，產(chǎn)生的壓力作用于膜片上，克服壓力，在蒸汽進(jìn)入疏水閥前推動(dòng)閥芯靠近閥座，關(guān)閉閥門(mén)。

3. 冷凝水冷卻到低于或接近于蒸汽飽和溫度的設(shè)定溫度，密封囊中的壓力下降，閥再次打開(kāi)，排放出冷凝水。

雙金屬蒸汽疏水閥的工作原理是眾所周知的雙金屬片的感溫特性來(lái)工作。雙金屬的工作曲線近于蒸汽飽和曲線，雙金屬疏水閥一般低于蒸汽飽和溫度25-30度時(shí)排放冷凝水以充分利用冷凝水中的顯熱。雙金屬疏水閥容易受背壓大小的影響，背壓增大將降低排放溫度，增加了設(shè)備的積水量。

1. 起機(jī)階段閥門(mén)是打開(kāi)的，冷凝水和空氣迅速排放。

2. 熱的冷凝水通過(guò)疏水閥，雙金屬片組被加熱后膨脹，推動(dòng)閥芯靠近閥座。當(dāng)冷凝水排放溫度接近蒸汽溫度時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉。

3. 冷凝水冷卻，雙金屬片組收縮，閥門(mén)再次打開(kāi)，又排放冷凝水。工作不斷循環(huán)。

熱靜力蒸汽疏水閥的優(yōu)點(diǎn)在于：體積小，重量輕，同時(shí)有較大的冷凝水排量，冷態(tài)時(shí)完全打開(kāi)，排空氣性能好，安裝于室外不會(huì)受到冰凍損壞，耐水錘、腐蝕。是伴熱以及非關(guān)鍵蒸汽設(shè)備的理想選擇。

熱靜力蒸汽疏水閥的缺點(diǎn)在于：低于蒸汽飽和溫度排放冷凝水，因此不能用于要求立即排放冷凝水的加熱設(shè)備，為了避免換熱設(shè)備的積水，熱靜力疏水閥前必須安裝1-2米的冷卻管。雙金屬式疏水閥對(duì)溫度變化的反應(yīng)相對(duì)較慢。

3、熱動(dòng)力蒸汽疏水閥（圓盤(pán)式蒸汽疏水閥）

熱動(dòng)力蒸汽疏水閥（在國(guó)內(nèi)又稱為圓盤(pán)式疏水閥）由于其結(jié)構(gòu)緊湊、原理簡(jiǎn)單、工作可靠等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外被廣泛使用，也達(dá)到被“濫用”的程度。熱動(dòng)力疏水閥的工作原理。它是根據(jù)低速冷凝水與高速閃蒸蒸汽之間的“動(dòng)力”壓差來(lái)工作，整個(gè)工作過(guò)程只有一個(gè)活動(dòng)部件 – 不銹鋼碟片，它具有良好的關(guān)緊力并可以防止冷凝水回流回設(shè)備，確保設(shè)備的z大工作效率。

由于熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的工作原理要求進(jìn)入疏水閥的壓力不低于一定的值，同時(shí)疏水閥的背壓一般不能高于進(jìn)口壓力的50%，否則疏水閥將不能正常工作。另外，熱動(dòng)力疏水閥為間歇式排放。因此，熱動(dòng)力疏水閥一般不能使用于對(duì)加熱效率高同時(shí)帶有溫度控制設(shè)備的換熱器的應(yīng)用。熱動(dòng)力疏水閥一般應(yīng)用于定壓系統(tǒng)的冷凝水排放，如蒸汽主管道、伴熱管線、壓燙機(jī)等的應(yīng)用。

熱動(dòng)力疏水閥在關(guān)閉過(guò)程中，閥芯和閥座之間有強(qiáng)烈的沖擊，如果閥芯和閥座的材質(zhì)選擇不當(dāng)、加工處理不合理，很容易造成閥芯和閥座的磨損，大大降低疏水閥的使用壽命。斯派莎克的熱動(dòng)力疏水閥的閥芯和閥座采用特殊的材質(zhì)并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的熱處理，同時(shí)在具有d特的三孔式冷凝水出口，確保碟片在關(guān)閉過(guò)程的平穩(wěn)工作，避免不均勻磨損，提高使用壽命。

總的來(lái)說(shuō)，熱動(dòng)力疏水閥具有體積小、重量輕，自動(dòng)運(yùn)行于其工作壓力范圍，無(wú)須調(diào)節(jié)，可用于高壓和過(guò)熱系統(tǒng)中，不受水錘和冰凍的損壞，可任意方向安裝，僅有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，維修簡(jiǎn)單，可廣泛使用于定壓的冷凝水排放。

熱動(dòng)力疏水閥的確定在于無(wú)法用于過(guò)低進(jìn)口壓力或過(guò)高背壓的場(chǎng)合，排空氣性能較差，但使用帶防氣阻碟片可有效排除空氣。