蒸汽疏水閥汽(氣)鎖防止研究

摘 要

摘要：分析了用汽設(shè)備中蒸汽疏水閥產(chǎn)生蒸汽鎖、空氣鎖的原因，探討了防止蒸汽鎖、空氣鎖的措施。關(guān)鍵詞：用汽設(shè)備；疏水閥；蒸汽鎖；空氣鎖Research on Prevention of Vapor Lock and A
摘要：分析了用汽設(shè)備中蒸汽疏水閥產(chǎn)生蒸汽鎖、空氣鎖的原因，探討了防止蒸汽鎖、空氣鎖的措施。
關(guān)鍵詞：用汽設(shè)備；疏水閥；蒸汽鎖；空氣鎖
Research on Prevention of Vapor Lock and Air Lock of Steam Trap
LI Shuxun，ZHAO Ziqin，ZHANG Yuanji
Abstract：The reasons for vapor lock and air lock of steam trap in steam equipment are analyzed.Some measures to prevent vapor lock and air lock are discussed.
Key words：steam equipment；steam trap；vapor lock；air lock
1 疏水閥與汽(氣)鎖現(xiàn)象
    疏水閥自動排除用汽設(shè)備不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水，并阻止蒸汽隨水排出，其作用為阻汽、通水、排空氣。若凝結(jié)水和不凝性氣體不能從用汽設(shè)備中迅速排出，易造成用汽設(shè)備的一部分空間被凝結(jié)水占據(jù)，進(jìn)入的蒸汽量減少，導(dǎo)致用汽設(shè)備的傳熱面被凝結(jié)水占用，新進(jìn)蒸汽不能與傳熱面接觸，無法與被加熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。盡管蒸汽在用汽設(shè)備中已經(jīng)開始形成凝結(jié)水，但只有當(dāng)疏水閥及通往疏水閥的疏水管道內(nèi)的蒸汽凝結(jié)后，疏水閥才會再次打開。與用汽設(shè)備內(nèi)的蒸汽相比，疏水閥及疏水管道內(nèi)被鎖閉的蒸汽凝結(jié)速率要慢得多，易導(dǎo)致用汽設(shè)備內(nèi)充滿凝結(jié)水，這些凝結(jié)水只能等到被鎖閉的蒸汽凝結(jié)后才能排出。
    當(dāng)疏水閥內(nèi)蒸汽及不凝性氣體不能及時排出時，則會形成汽(氣)鎖現(xiàn)象[1]。由蒸汽引起的稱為蒸汽鎖，由空氣等不凝性氣體引起的稱為空氣鎖。這兩種現(xiàn)象的機(jī)理類似，是由于蒸汽或不凝性氣體在凝結(jié)水之前先進(jìn)入了疏水閥，使閥門關(guān)閉[2～3]，導(dǎo)致用汽設(shè)備不能正常工作。
2 空氣鎖成因及改進(jìn)措施
    空氣鎖的成因及解決空氣鎖的改進(jìn)措施分別見圖1、2。
 

    當(dāng)疏水閥內(nèi)不凝氣體不能及時排出，即發(fā)生空氣鎖。對于安裝了沒有足夠排氣能力的圓盤式或倒吊桶式疏水閥的疏水系統(tǒng)，在用汽設(shè)備啟動時大量的空氣被凝結(jié)水鎖閉在疏水閥內(nèi)，從而導(dǎo)致空氣鎖出現(xiàn)。對于空氣鎖，可通過在疏水閥體與用汽設(shè)備間安裝一條壓力平衡管來解決。
3 蒸汽鎖成因及改進(jìn)措施
   對于蒸汽鎖需根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施[4～5]。
   ① 長直疏水管道
當(dāng)用汽設(shè)備啟動后，先是蒸汽推動空氣和凝結(jié)水至疏水閥。此時，疏水閥打開，排除凝結(jié)水和空氣。緊接著蒸汽進(jìn)入疏水閥，使閥門關(guān)閉。這時在長直疏水管道和疏水閥內(nèi)部均充滿蒸汽，而用汽設(shè)備產(chǎn)生的凝結(jié)水被蒸汽鎖閉在疏水管道中，不能通過疏水閥排出。蒸汽鎖現(xiàn)象直到疏水閥和疏水管道內(nèi)的蒸汽凝結(jié)才可得到緩解，見圖3。對于長直疏水管道出現(xiàn)的蒸汽鎖現(xiàn)象，可盡量采用大管徑疏水管道，并盡量縮短疏水閥前疏水管道的長度，使得凝結(jié)水自然流入疏水閥，見圖4。
 

   ② 不正確傾斜疏水管道
當(dāng)用汽設(shè)備產(chǎn)生凝結(jié)水后，若疏水管道的傾斜方向與凝結(jié)水依靠重力的自然流動方向相反，蒸汽將先進(jìn)入疏水閥，易引發(fā)蒸汽鎖，見圖5。解決這種蒸汽鎖的方法主要是改變疏水管道的傾斜方向，讓凝結(jié)水可以依靠重力自然流動。從用汽設(shè)備到疏水閥的疏水管道沿凝結(jié)水流向應(yīng)有一定坡度，且盡量少采用彎頭，見圖6。
 

   ③ 垂直提升管
   若疏水管道垂直提升，蒸汽則先進(jìn)入疏水閥，進(jìn)而發(fā)生蒸汽鎖[6]，見圖7。解決這種蒸汽鎖的方法是改變疏水管道的結(jié)構(gòu)，見圖8。使得凝結(jié)水可以依靠重力自然流動，不易發(fā)生蒸汽鎖。
 

   ④ 采用虹吸管疏水的用汽設(shè)備
   采用虹吸管疏水時(見圖9)，用汽設(shè)備中的凝結(jié)水由蒸汽推動進(jìn)入疏水管道，因此凝結(jié)水易與蒸汽一同進(jìn)入疏水閥，導(dǎo)致蒸汽鎖的產(chǎn)生。這時可通過使用蒸汽鎖釋放閥來釋放部分蒸汽，確?；煊姓羝哪Y(jié)水能夠無阻礙地連續(xù)流入疏水閥[7～8]。

   ⑤ 群組疏水
不同用汽設(shè)備產(chǎn)生的凝結(jié)水量是不相同的(見圖10)，當(dāng)圖10中右側(cè)最遠(yuǎn)端用汽設(shè)備產(chǎn)生的凝結(jié)水量逐漸減少時，蒸汽進(jìn)入疏水閥，疏水閥關(guān)閉。此時，盡管另外兩臺用汽設(shè)備仍在產(chǎn)生凝結(jié)水，但是由于疏水閥已經(jīng)關(guān)閉，凝結(jié)水無法排出，導(dǎo)致用汽設(shè)備內(nèi)積水。對每臺用汽設(shè)備分別安裝疏水閥進(jìn)行有效排除凝結(jié)水，而且不會受到其他用汽設(shè)備凝結(jié)水量的影響，見圖11。
 

4 結(jié)論
    疏水閥汽(氣)鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅降低了蒸汽的利用率，而且降低了用汽設(shè)備的生產(chǎn)能力。通過分析可知，汽(氣)鎖往往不是疏水閥自身的故障，而是由于用汽設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)和疏水管道安裝不當(dāng)造成的。汽(氣)鎖原因可歸納為兩類：無法優(yōu)先排除最接近疏水閥管道內(nèi)的凝結(jié)水，蒸汽、不凝結(jié)性氣體和凝結(jié)水同時從用汽設(shè)備流向疏水閥。只有采取相應(yīng)的措施以及合理安裝疏水閥，才能防止疏水閥汽(氣)鎖的發(fā)生。
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(本文作者：李樹勛1、2 趙子琴1、2 張元吉1、2 1.蘭州理工大學(xué) 石油化工學(xué)院 甘肅蘭州 730050；2.機(jī)械工業(yè)泵及特殊閥門工程研究中心 甘肅蘭州 730050)