蒸汽管道疏水閥的選型及常見(jiàn)故障解

        1 選型原則

　　依據(jù)蒸汽冷凝水的系統(tǒng)需求和疏水閥的特性參數(shù)，從過(guò)冷度、背壓率、壓差、疏水量和蒸汽壓力 5 個(gè)方面，闡述疏水閥的選型原則。

　　1.1 過(guò)冷度

　　過(guò)冷度既是系統(tǒng)需求，也是疏水閥特性參數(shù)。

　　(1) 當(dāng)蒸汽設(shè)備需求加熱速度快、溫度操控嚴(yán)、不積存凝結(jié)水、嚴(yán)格保證傳熱功率時(shí)，系統(tǒng)需求蒸汽冷凝水的過(guò)冷度最小，應(yīng)優(yōu)先選用過(guò)冷度最小 (≤5℃) 的機(jī)械型疏水閥。

　　(2) 當(dāng)蒸汽設(shè)備對(duì)加熱速度、溫度沒(méi)有嚴(yán)格需求，但積存的冷凝水會(huì)干擾蒸汽設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，雖然系統(tǒng)對(duì)蒸汽冷凝水的過(guò)冷度無(wú)明確需求，原則上也應(yīng)優(yōu)先選用過(guò)冷度最小 (≤5℃) 的機(jī)械型疏水閥。

　　(3) 當(dāng)蒸汽設(shè)備有使用冷凝水顯熱的需求時(shí)( 伴熱管道等) ，系統(tǒng)需求蒸汽冷凝水的過(guò)冷度較大，應(yīng)選用過(guò)冷度大且可調(diào) (≥15℃) 的熱靜力型疏水閥。

　　1.2 背壓率

　　背壓率為系統(tǒng)需求，允許背壓率為疏水閥特性參數(shù)。

　　PX= ( P2/ P1) ×100%( 1)   

　　Py= ( P4/ P3) ×100% ( 2)

　　式中，PX為背壓率; Py為答應(yīng)背壓率; P1為疏水閥進(jìn)口操作壓力，MPa; P2為疏水閥出口操作壓力，MPa; P3為疏水閥進(jìn)口實(shí)驗(yàn)壓力，MPa; P4為疏水閥出口最大實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。

　　(1) 本公式假定 P1＞ P2，P3＞ P4。

　　(2) 背壓率和允許背壓率公式相同，但意義不同。背壓率是指實(shí)際操作環(huán)境下疏水閥前后操作壓力的百分比，是系統(tǒng)需求; 允許背壓率是在不同蒸汽壓力條件下，逐步提高疏水閥后壓力直至疏水閥不能正常排出冷凝水的最大閥后壓力與閥前壓力百分比的平均值，是疏水閥的特性參數(shù)。因?qū)嶒?yàn)中的環(huán)境、介質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，背壓改變緩慢，所以允許背壓率實(shí)際上是該疏水閥的抱負(fù)值或能到達(dá)的最大值，在實(shí)際使用中需考慮到條件變化給疏水閥動(dòng)作帶來(lái)的影響 ( 如:環(huán)境改變、負(fù)荷變化等) ，因此需要疏水閥允許背壓率大于蒸汽冷凝水系統(tǒng)實(shí)際背壓率，兩者差值不能太小，更不能持平。

　　(3) 無(wú)背壓蒸汽冷凝水系統(tǒng)對(duì)疏水閥類(lèi)型無(wú)需求。

　　(4) 有背壓蒸汽冷凝水系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用允許背壓率最高 (80%) 的機(jī)械型疏水閥; 如因裝置空間、裝置方式、過(guò)冷度等條件限制，可改用允許背壓率適中 (50%) 的熱動(dòng)力型疏水閥; 當(dāng)蒸汽冷凝水系統(tǒng)需要有較大過(guò)冷度時(shí) (伴熱管道等) ，可選擇允許背壓率最低 ( 30%) 的熱靜力型疏水閥。例如: 一般石油化工裝置內(nèi) P≥0. 10MPa，且排放量≥100kg/h 的冷凝水通過(guò)管網(wǎng)收回時(shí)，優(yōu)先選用允許背壓率最高的機(jī)械型疏水閥; 反之 P ＜0. 10MPa，且排放量 ＜100kg/ h 的冷凝水因壓力較低、沿程阻力較大、且熱能低無(wú)收回價(jià)值，可就地排入地溝時(shí)，選用允許背壓率最小的熱靜力型疏水閥。

　　1.3 壓差

　　壓差為系統(tǒng)需求，最小允許壓差為疏水閥特性參數(shù)。

　　ΔP1= P1－ P2( 3)

　　ΔP2= P4－ P3( 4)

　　(1) 本公式假定 P1＞ P2，P3＞ P4。

　　(2) 壓差 ΔP1和最小答應(yīng)壓差 ΔP2所指不同。壓差是指實(shí)際操作環(huán)境下疏水閥前后操作壓力差，是系統(tǒng)需求; 最小允許壓差是指在不一樣蒸汽壓力條件下，逐步提高疏水閥后壓力直至疏水閥不能正常排出冷凝水的最大閥后壓力與閥前壓力相減的平均值，是疏水閥的特性參數(shù)。因?qū)嶒?yàn)中的環(huán)境、介質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，閥后壓力改變緩慢，所以最小允許壓差實(shí)際上是該疏水閥的抱負(fù)值或能到達(dá)的最小值，在實(shí)際使用中需考慮到條件變化給疏水閥動(dòng)作帶來(lái)的影響 ( 如: 環(huán)境改變、負(fù)荷變化等) ，因此需要蒸汽冷凝水系統(tǒng)實(shí)際壓差大于疏水閥最小允許壓差，當(dāng)兩者持平時(shí)，疏水閥將不能正常工作。

　　(3) 當(dāng)蒸汽用戶(hù)為設(shè)備而非管道時(shí)，蒸汽管網(wǎng)壓力不等于疏水閥進(jìn)口操作壓力，因容積突然變大的閃蒸 ( 蒸汽由管網(wǎng)進(jìn)入設(shè)備) ，疏水閥進(jìn)口操作壓力小于蒸汽管網(wǎng)壓力，一般取疏水閥進(jìn)口操作壓力 = 蒸汽管網(wǎng)壓力 － 0.05 ～ 0. 1MPa( G) ，疏水閥出口操作壓力取閥后最高作業(yè)背壓( 直排大氣時(shí)為 0) ，這樣就得到該工況下的最小壓差，與計(jì)算得到的疏水量查表就可確定疏水閥的類(lèi)型。壓差與疏水量成正比，疏水閥作業(yè)時(shí)壓差增大疏水量可相應(yīng)增加，這樣就能確保即使閥后壓力有較大變化，該疏水閥也能正常作業(yè)。

　　1. 4 疏水量

　　疏水量既是系統(tǒng)要求，也是疏水閥特性參數(shù).

　　1.4. 1 開(kāi)工時(shí)管道的冷凝水量

　　式中，G1為開(kāi)工時(shí)管道的冷凝水量，kg/h; W1為管道重量，kg; W2為保溫材料分量，kg; CP1為鋼管比熱容，kJ/( kg?℃) ， ( 碳鋼為 0. 469、合金鋼為0. 486) ; CP2為保溫材料比熱容，kJ/( kg?℃) ， ( 通常取 0. 837) ; TS為蒸汽溫度，℃; T0為大氣溫度，℃; H1為操作條件下飽滿蒸汽焓值，kJ / kg; H2為操作條件下飽滿冷凝水焓值，kJ/kg;L 為管道長(zhǎng)度，m。

　　1. 4. 2生產(chǎn)時(shí)管道的散熱量

　　α = 1. 163 × ( 6 + ω × 1 /2)

　　式中，G2為生產(chǎn)時(shí)管道的散熱量，W/( m?h) ; TS為蒸汽溫度，℃; T0為大氣溫度，℃; λ 為保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/( m ?℃) ， ( 通常巖棉為0. 043) ; D1為保溫層內(nèi)徑，m; D0為保溫層外徑，m; α 為保溫層表面面向大氣的散熱系數(shù)，W / ( m2?℃) ; ω 為風(fēng)速，m/s。

　　1. 5 蒸汽壓力

　　蒸汽壓力為系統(tǒng)需求，用于確定疏水閥的最大使用壓力。在此處蒸汽壓力是指蒸汽系統(tǒng)的壓力，是系統(tǒng)需求; 最大允許壓力是指疏水閥可以接受的最大蒸汽壓力，是疏水閥的特性參數(shù)。通常疏水閥最大允許壓力 ＞ 蒸汽系統(tǒng)壓力，但不能相差過(guò)大，由于最大允許壓力 ( 有時(shí)稱(chēng)為公稱(chēng)壓力) 過(guò)高的疏水閥，在低操作壓力工況下疏水量會(huì)相應(yīng)減少，直接影響冷凝水排出效果。

　　2疏水閥組使用過(guò)程中常見(jiàn)故障解析

　　2.1疏水閥走漏

　　 疏水閥通常在設(shè)備投用后都需要熱緊，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，總有部分疏水閥會(huì)出現(xiàn)泄漏，如絲堵、大蓋墊片、法蘭等處。這種泄漏主要是設(shè)備質(zhì)量或法蘭面不平所致，還有平常的熱沖擊太大或水擊表面形成的，這類(lèi)問(wèn)題應(yīng)把好設(shè)備及疏水閥的質(zhì)量關(guān)，出現(xiàn)泄漏應(yīng)及時(shí)用四氟帶纏緊或更換墊片，假如密封墊片泄漏，不及時(shí)更換，將會(huì)損壞疏水閥密封面，損壞閥體。

　　2.2疏水閥阻塞

　　疏水閥結(jié)垢、有異物阻塞后不疏水或疏水能力下降，通常從操作參數(shù)上就可以判別出來(lái)。通常杠桿浮球式疏水閥本身是不帶過(guò)濾網(wǎng)的，應(yīng)在疏水閥前加裝管道過(guò)濾器并定期清潔。設(shè)備應(yīng)保持水平，使用時(shí)確保水封。

       2.3疏水閥在北方防凍問(wèn)題

　　北方的冬天比較冷，在冬天開(kāi)車(chē)的石油化工設(shè)備，許多疏水閥易被凍壞而不能正常工作。在寒冷地區(qū)，應(yīng)選用熱動(dòng)力型疏水閥為宜，機(jī)械型不太適用。如使用，則需做好防凍措施，不用時(shí)應(yīng)及時(shí)將設(shè)備及疏水閥內(nèi)的水排于凈。在蒸汽和冷凝水收回管網(wǎng)正常工作狀況下，疏水閥是不會(huì)凍壞的。假如出現(xiàn)疏水閥凍壞情況，可能是蒸汽管網(wǎng)長(zhǎng)期停車(chē)所造成的。凍壞狀況通常發(fā)生在機(jī)械式疏水閥，是因?yàn)殚y體內(nèi)有水。在有可能發(fā)生疏水閥凍壞的位置，疏水閥選型上應(yīng)從以下幾方面考慮: (1)材質(zhì)。不能選用鑄鐵外殼的疏水閥，需選用鑄鋼材質(zhì)。(2)在疏水閥上設(shè)置防凍閥。當(dāng)閥體內(nèi)冷凝水溫度下降時(shí)，自動(dòng)將水排凈，避免疏水閥凍壞。

　　疏水閥在全部蒸汽系統(tǒng)中被認(rèn)為是個(gè)小配件，但對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)影響很大，因此除了疏水閥的選型和管道設(shè)計(jì)，疏水閥的保護(hù)維修和常見(jiàn)故障的分析排除也是至關(guān)重要的，只有充分重視疏水閥在生產(chǎn)運(yùn)行方面的重要作用，做到勤保護(hù)、常維修，使疏水閥始終處在良好的工作狀態(tài)下，才能確保達(dá)到最好的節(jié)能效果，提高經(jīng)濟(jì)效益。