各式疏水閥的原理及結(jié)構(gòu)形式
疏水閥在蒸汽加熱系統(tǒng)中起到阻汽排水作用，選擇合適的疏水閥，可使蒸汽加熱設(shè)備達到最高工作效率。要想達到最理想的效果，就要對各種類型疏水閥的工作性能、特點進行全面的了解。
疏水閥的品種很多，各有不同的性能。選用疏水閥時，首先應(yīng)選其特性能滿足蒸汽加熱設(shè)備的最佳運行，然后才考慮其他客觀條件，這樣選擇你所需要的疏水閥才是正確和有效的。
疏水閥要能“識別”蒸汽和凝結(jié)水，才能起到阻汽排水作用。“識別”蒸汽和凝結(jié)水基于三個原理：密度差、溫度差和相變。于是就根據(jù)三個原理制造出三種類型的疏水閥：分類為機械型疏水閥、熱靜力型疏水閥、熱動力型疏水閥。
一、機械型疏水閥
機械型疏水閥也稱浮子型，是利用凝結(jié)水與蒸汽的密度差，通過凝結(jié)水液位變化，使浮子升降帶動閥瓣開啟或關(guān)閉，達到阻汽排水目的。機械型疏水閥的過冷度小，不受工作壓力和溫度變化的影響，有水即排，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達到最佳換熱效率。最大背壓率為80%，工作質(zhì)量高，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥。
機械型疏水閥有自由浮球式疏水閥、自由半浮球式疏水閥、杠桿浮球式疏水閥、倒吊桶式疏水閥等:
1、自由浮球式疏水閥
自由浮球式疏水閥的結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部只有一個活動部件精細研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無易損零件，使用壽命很長，“HG”疏水閥內(nèi)部帶有 Y 系列自動排空氣裝置，非常靈敏，能自動排空氣，工作質(zhì)量高。
設(shè)備剛啟動工作時，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過 Y 系列自動排空氣裝置排出，低溫凝結(jié)水進入疏水閥內(nèi)，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出，蒸汽很快進入設(shè)備，設(shè)備迅速升溫，Y 系列自動排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動排空氣裝置關(guān)閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結(jié)水液位升降，阻汽排水。自由浮球式疏水閥的閥座總處于液位以下，形成水封，無蒸汽泄漏，節(jié)能效果好。最小工作壓力 0.01Mpa，從 0.01Mpa 至最高使用壓力范圍之內(nèi)不受溫度和工作壓力波動的影響，連續(xù)排水。能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過冷度為 0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達到最佳換熱效率。背壓率大于 85%，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥之一。
2、自由半浮球式疏水閥
自由半浮球式疏水閥只有一個半浮球式的球桶為活動部件，開口朝下，球桶即是啟閉件，又是密封件。整個球面都可為密封，使用壽命很長，能抗水錘，沒有易損件，無故障，經(jīng)久耐用，無蒸汽泄漏。背壓率大于 80%，能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達到最佳換熱效率。
當(dāng)裝置剛啟動時，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水經(jīng)過發(fā)射管進入疏水閥內(nèi)，閥內(nèi)的雙金屬片排空元件把球桶彈開，閥門開啟，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進入球桶內(nèi)，球桶產(chǎn)生向上浮力，同時閥內(nèi)的溫度升高，雙金屬片排空元件收縮，球捅漂向閥口，閥門關(guān)閉。當(dāng)球桶內(nèi)的蒸汽變成凝結(jié)水，球桶失去浮力往下沉，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽再進入球桶之內(nèi)，閥門再關(guān)閉，間斷和連續(xù)工作。
3、桿浮球式疏水閥
杠桿浮球式疏水閥基本特點與自由浮球式相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是浮球連接杠桿帶動閥心，隨凝結(jié)水的液位升降進行開關(guān)閥門。杠桿浮球式疏水閥利用雙閥座增加凝結(jié)水排量，可達到體積小排量大，最大疏水量達 100 噸/小時，是大型加熱設(shè)備最理想的疏水閥。
4、倒吊桶式疏水閥
倒吊桶式疏水閥內(nèi)部是一個倒吊桶為液位敏感件，吊桶開口向下，倒吊桶連接杠桿帶動閥心開閉閥門。倒吊桶式疏水閥能排空氣，不怕水擊，抗污性能好。過冷度小，漏汽率小于 3%，最大背壓率為 75%，連接件比較多，靈敏度不如自由半浮球式疏水閥。因倒吊桶式疏水閥是靠蒸汽向上浮力關(guān)閉閥門，工作壓差小于 0.1MPa 時，不適合選用。
當(dāng)裝置剛啟動時，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水進入疏水閥內(nèi)，倒吊桶靠自身重量下墜，倒吊桶連接杠桿帶動閥心開啟閥門，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進入倒吊桶內(nèi)，倒吊桶的蒸汽產(chǎn)生向上浮力，倒吊桶上升連接杠桿帶動閥心關(guān)閉閥門。倒吊桶上開有一小孔，當(dāng)一部份蒸汽從小孔排出，另一部份蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)水，倒吊桶失去浮力，靠自身重量向下沉，倒吊桶連接杠桿帶動閥心開啟閥門，循環(huán)工作，間斷排水。
5、組合式過熱蒸汽疏水閥
組合式過熱蒸汽疏水閥有兩個隔離的閥腔，由兩根不銹鋼管連通上下閥腔，它是由浮球式和倒吊桶式疏水閥的組合，該閥結(jié)構(gòu)先進合理，在過熱、高壓、小負荷的工作狀況下，能夠及時地排放過熱蒸汽消失時形成的凝結(jié)水，有效地阻止過熱蒸汽泄漏，工作質(zhì)量高。最高允許溫度為 600℃，閥體為全不銹鋼，閥座為硬質(zhì)合金鋼，使用壽命長，是過熱蒸汽專用疏水閥，取得兩項國家專利，填補了國內(nèi)空白。
當(dāng)凝結(jié)水進入下閥腔，副閥的浮球隨液位上升，浮球封閉進汽管孔。凝結(jié)水經(jīng)進水導(dǎo)管上升到主閥腔，倒吊桶靠自重下墜，帶動閥心打開主閥門，排放凝結(jié)水。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位下降時，浮球隨液位下降，副閥打開。蒸汽從進汽管進入上主閥腔內(nèi)的倒吊桶里，倒吊桶產(chǎn)生向上的浮力，倒吊桶帶動閥心關(guān)閉主閥門。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位再升高時，下一個循環(huán)周期又開始，間斷排水。
二、熱靜力型疏水閥
這類疏水閥是利用蒸汽和凝結(jié)水的溫差引起感溫元件的變型或膨脹帶動閥心啟閉閥門。熱靜力型疏水閥的過冷度比較大，一般過冷度為 15 度到 40 度，它能利用凝結(jié)水中的一部分顯熱，閥前始終存有高溫凝結(jié)水，無蒸汽泄漏，節(jié)能效果顯著。是在蒸汽管道，伴熱管線、小型加熱設(shè)備，采暖設(shè)備，溫度要求不高的小型加熱設(shè)備上，最理想的疏水閥。
熱靜力型疏水閥有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式。
1、膜盒式式疏水閥
膜盒式疏水閥的主要動作元件是金屬膜盒，內(nèi)充一種氣化溫度比水的飽和溫度低的液體,有開閥溫度低于飽和溫度 15℃ 和 30℃ 兩種供選擇。膜盒式疏水閥的反應(yīng)特別靈敏，不怕凍，體積小，耐過熱，任意位置都可安裝。背壓率大于80%，能排不凝結(jié)氣體，膜盒堅固，使用壽命長，維修方便，使用范圍很廣。
裝置剛起動時，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，膜盒內(nèi)的液體處于冷凝狀態(tài)，閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，膜合內(nèi)充液開始蒸發(fā)，膜合內(nèi)壓力上升，膜片帶動閥心向關(guān)閉方向移動，在冷凝水達到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉。膜盒隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，起到阻汽排水作用。
2、波紋管式疏水閥
波紋管式疏水閥的閥芯不銹鋼波紋管內(nèi)充一種汽化溫度低于水飽和溫度的液體。隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，該閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度 15℃~40℃。背壓率大于 70%，不怕凍，體積小，任意位置都可安裝，能排不凝結(jié)氣體，使用壽命長。
當(dāng)裝置啟動時，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，波紋管內(nèi)液體處于冷凝狀態(tài)，閥心在彈簧的彈力下，處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，波紋管內(nèi)充液開始蒸發(fā)膨脹，內(nèi)壓增高，變形伸長，帶動閥心向關(guān)閉方向移動，在冷凝水達到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉,隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，阻汽排水。
3、雙金屬片式疏水閥
雙金屬片疏水閥的主要部件是雙金屬片感溫元件，隨蒸汽溫度升降受熱變形，推動閥心開關(guān)閥門。雙金屬片式疏水閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度 15℃~30℃，背壓率大于 70%，能排不凝結(jié)氣體，不怕凍，體積小，能抗水錘，耐高壓，任意位置都可安裝。雙金屬片有疲勞性，須要經(jīng)常調(diào)整。
當(dāng)裝置剛起動時，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，雙金屬片是平展的，閥心在彈簧的彈力下，閥門處于開啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，雙金屬片感溫起元件開始彎曲變形，并把閥心推向關(guān)閉位置。在冷凝水達到飽和溫度之前，疏水閥開始關(guān)閉。雙金屬片隨蒸汽溫度變化控制閥門開關(guān)，阻汽排水。
三、熱動力型疏水閥
這類疏水閥根據(jù)相變原理，靠蒸汽和凝結(jié)水通過時的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動閥片開關(guān)閥門。因熱動力式疏水閥的工作動力來源于蒸汽，所以蒸汽浪費比較大。結(jié)構(gòu)簡單、耐水擊、最大背為 50%，有噪音，閥片工作頻繁，使用壽命短。
熱動力型疏水閥有熱動力式（圓盤式）、脈沖式、孔板式。
1、熱動力式疏水閥
熱動力式疏水閥內(nèi)有一個活動閥片，既是敏感件又是動作執(zhí)行件。根據(jù)蒸汽和凝結(jié)水通過時的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動閥片開關(guān)閥門。漏汽率 3%，過冷度為 8℃~15℃。
當(dāng)裝置啟動時，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，凝結(jié)水靠工作壓力推開閥片，迅速排放。當(dāng)凝結(jié)水排放完畢，蒸汽隨后排放，因蒸汽比凝結(jié)水的體積和流速大，使閥片上下產(chǎn)生壓差，閥片在蒸汽流速的吸力下迅速關(guān)閉。當(dāng)閥片關(guān)閉時，閥片受到兩面壓力，閥片下面的受力面積小于上面的受力面積，因疏水閥汽室里面的壓力來源于蒸汽壓力，所以閥片上面受力大于下面，閥片緊緊關(guān)閉。當(dāng)疏水閥汽室里面的蒸汽降溫成凝結(jié)水，汽室里面的壓力消失。凝結(jié)水靠工作壓力推開閥片，凝結(jié)水又繼續(xù)排放,循環(huán)工作，間斷排水。
2、圓盤式蒸汽保溫型疏水閥
圓盤式蒸汽保溫型疏水閥的工作原理和熱動力式疏水閥相同，它在熱動力式疏水閥的汽室外面增加一層外殼。外殼內(nèi)室和蒸汽管道相通，利用管道自身蒸汽對疏水閥的主汽室進行保溫。使主汽室的溫度不易降溫，保持汽壓，疏水閥緊緊關(guān)閉。當(dāng)管線產(chǎn)生凝結(jié)水，疏水閥外殼降溫，疏水閥開始排水；在過熱蒸汽管線上如果沒有凝結(jié)水產(chǎn)生，疏水閥不會開啟，工作質(zhì)量高。閥體為合金鋼，閥心為硬質(zhì)合金，該閥最高允許溫度為 550℃，經(jīng)久耐用，使用壽命長，是高壓、高溫過熱蒸汽專用疏水閥。
3、脈沖式疏水閥
脈沖式疏水閥有和兩個孔板根據(jù)蒸汽壓降變化調(diào)節(jié)閥門開關(guān)，即使閥門完全關(guān)閉入口和出口也是通過第一、第二個小孔相通，始終處于不完全關(guān)閉狀態(tài)，蒸汽不斷逸出，漏汽量大。該疏水閥動作頻率很高，磨損厲害、壽命較短。體積小、耐水擊，能排出空氣和飽和溫度水，接近連續(xù)排水，最大背壓 25%，因此使用者很少。
4、孔板式疏水閥
孔板式疏水閥是根據(jù)不同的排水量，選擇不同孔徑的孔板控制排水量的目的。結(jié)構(gòu)簡單，選擇不合適會出現(xiàn)排水不及或大量跑汽，不適用于間歇生產(chǎn)的用汽設(shè)備或冷凝水量波動大的用汽設(shè)備。
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