蒸汽管道疏水閥的選型及常見故障解

        1 選型原則

　　依據蒸汽冷凝水的系統需求和疏水閥的特性參數，從過冷度、背壓率、壓差、疏水量和蒸汽壓力 5 個方面，闡述疏水閥的選型原則。

　　1.1 過冷度

　　過冷度既是系統需求，也是疏水閥特性參數。

　　(1) 當蒸汽設備需求加熱速度快、溫度操控嚴、不積存凝結水、嚴格保證傳熱功率時，系統需求蒸汽冷凝水的過冷度最小，應優先選用過冷度最小 (≤5℃) 的機械型疏水閥。

　　(2) 當蒸汽設備對加熱速度、溫度沒有嚴格需求，但積存的冷凝水會干擾蒸汽設備的穩定運行時，雖然系統對蒸汽冷凝水的過冷度無明確需求，原則上也應優先選用過冷度最小 (≤5℃) 的機械型疏水閥。

　　(3) 當蒸汽設備有使用冷凝水顯熱的需求時( 伴熱管道等) ，系統需求蒸汽冷凝水的過冷度較大，應選用過冷度大且可調 (≥15℃) 的熱靜力型疏水閥。

　　1.2 背壓率

　　背壓率為系統需求，允許背壓率為疏水閥特性參數。

　　PX= ( P2/ P1) ×100%( 1)   

　　Py= ( P4/ P3) ×100% ( 2)

　　式中，PX為背壓率; Py為答應背壓率; P1為疏水閥進口操作壓力，MPa; P2為疏水閥出口操作壓力，MPa; P3為疏水閥進口實驗壓力，MPa; P4為疏水閥出口最大實驗壓力，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。背壓率是指實際操作環境下疏水閥前后操作壓力的百分比，是系統需求; 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。因實驗中的環境、介質運轉平穩，背壓改變緩慢，所以允許背壓率實際上是該疏水閥的抱負值或能到達的最大值，在實際使用中需考慮到條件變化給疏水閥動作帶來的影響 ( 如:環境改變、負荷變化等) ，因此需要疏水閥允許背壓率大于蒸汽冷凝水系統實際背壓率，兩者差值不能太小，更不能持平。

　　(3) 無背壓蒸汽冷凝水系統對疏水閥類型無需求。

　　(4) 有背壓蒸汽冷凝水系統應優先選用允許背壓率最高 (80%) 的機械型疏水閥; 如因裝置空間、裝置方式、過冷度等條件限制，可改用允許背壓率適中 (50%) 的熱動力型疏水閥; 當蒸汽冷凝水系統需要有較大過冷度時 (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 P≥0. 10MPa，且排放量≥100kg/h 的冷凝水通過管網收回時，優先選用允許背壓率最高的機械型疏水閥; 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、且熱能低無收回價值，可就地排入地溝時，選用允許背壓率最小的熱靜力型疏水閥。

　　1.3 壓差

　　壓差為系統需求，最小允許壓差為疏水閥特性參數。

　　ΔP1= P1－ P2( 3)

　　ΔP2= P4－ P3( 4)

　　(1) 本公式假定 P1＞ P2，P3＞ P4。

　　(2) 壓差 ΔP1和最小答應壓差 ΔP2所指不同。壓差是指實際操作環境下疏水閥前后操作壓力差，是系統需求; 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。因實驗中的環境、介質運轉平穩，閥后壓力改變緩慢，所以最小允許壓差實際上是該疏水閥的抱負值或能到達的最小值，在實際使用中需考慮到條件變化給疏水閥動作帶來的影響 ( 如: 環境改變、負荷變化等) ，因此需要蒸汽冷凝水系統實際壓差大于疏水閥最小允許壓差，當兩者持平時，疏水閥將不能正常工作。

　　(3) 當蒸汽用戶為設備而非管道時，蒸汽管網壓力不等于疏水閥進口操作壓力，因容積突然變大的閃蒸 ( 蒸汽由管網進入設備) ，疏水閥進口操作壓力小于蒸汽管網壓力，一般取疏水閥進口操作壓力 = 蒸汽管網壓力 － 0.05 ～ 0. 1MPa( G) ，疏水閥出口操作壓力取閥后最高作業背壓( 直排大氣時為 0) ，這樣就得到該工況下的最小壓差，與計算得到的疏水量查表就可確定疏水閥的類型。壓差與疏水量成正比，疏水閥作業時壓差增大疏水量可相應增加，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。

　　1. 4 疏水量

　　疏水量既是系統要求，也是疏水閥特性參數.

　　1.4. 1 開工時管道的冷凝水量

　　式中，G1為開工時管道的冷凝水量，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 為管道長度，m。

　　1. 4. 2生產時管道的散熱量

　　α = 1. 163 × ( 6 + ω × 1 /2)

　　式中，G2為生產時管道的散熱量，W/( m?h) ; TS為蒸汽溫度，℃; T0為大氣溫度，℃; λ 為保溫材料的導熱系數，W/( m ?℃) ， ( 通常巖棉為0. 043) ; D1為保溫層內徑，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，W / ( m2?℃) ; ω 為風速，m/s。

　　1. 5 蒸汽壓力

　　蒸汽壓力為系統需求，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的壓力，是系統需求; 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。通常疏水閥最大允許壓力 ＞ 蒸汽系統壓力，但不能相差過大，由于最大允許壓力 ( 有時稱為公稱壓力) 過高的疏水閥，在低操作壓力工況下疏水量會相應減少，直接影響冷凝水排出效果。

　　2疏水閥組使用過程中常見故障解析

　　2.1疏水閥走漏

　　 疏水閥通常在設備投用后都需要熱緊，但運轉一段時間后，總有部分疏水閥會出現泄漏，如絲堵、大蓋墊片、法蘭等處。這種泄漏主要是設備質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，這類問題應把好設備及疏水閥的質量關，出現泄漏應及時用四氟帶纏緊或更換墊片，假如密封墊片泄漏，不及時更換，將會損壞疏水閥密封面，損壞閥體。

　　2.2疏水閥阻塞

　　疏水閥結垢、有異物阻塞后不疏水或疏水能力下降，通常從操作參數上就可以判別出來。通常杠桿浮球式疏水閥本身是不帶過濾網的，應在疏水閥前加裝管道過濾器并定期清潔。設備應保持水平，使用時確保水封。

       2.3疏水閥在北方防凍問題

　　北方的冬天比較冷，在冬天開車的石油化工設備，許多疏水閥易被凍壞而不能正常工作。在寒冷地區，應選用熱動力型疏水閥為宜，機械型不太適用。如使用，則需做好防凍措施，不用時應及時將設備及疏水閥內的水排于凈。在蒸汽和冷凝水收回管網正常工作狀況下，疏水閥是不會凍壞的。假如出現疏水閥凍壞情況，可能是蒸汽管網長期停車所造成的。凍壞狀況通常發生在機械式疏水閥，是因為閥體內有水。在有可能發生疏水閥凍壞的位置，疏水閥選型上應從以下幾方面考慮: (1)材質。不能選用鑄鐵外殼的疏水閥，需選用鑄鋼材質。(2)在疏水閥上設置防凍閥。當閥體內冷凝水溫度下降時，自動將水排凈，避免疏水閥凍壞。

　　疏水閥在全部蒸汽系統中被認為是個小配件，但對系統運行和經濟運轉影響很大，因此除了疏水閥的選型和管道設計，疏水閥的保護維修和常見故障的分析排除也是至關重要的，只有充分重視疏水閥在生產運行方面的重要作用，做到勤保護、常維修，使疏水閥始終處在良好的工作狀態下，才能確保達到最好的節能效果，提高經濟效益。