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                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作

                                                          2022-09-23 [1250]

                                                          即使一臺相對較新的蒸汽疏水閥在貌似正常的工況下,也會因為使用不當而失效。本文將教會大家如何識別、避免導致疏水閥失效的情況。

                                                          蒸汽加熱是目前生產工藝供熱最有效、最經濟的途徑;疏水閥正常運行,完全排除系統中的冷凝水,可大大加強蒸汽系統的穩定性。冷凝水一旦形成即刻排除是確保系統達到最高性能的關鍵因素。

                                                          冷凝水從蒸汽系統中設置的冷凝水疏水點(CDL)排出, CDL是由一系列管道和閥門組成,其中最關鍵的就是疏水閥。未能成功排除的冷凝水將匯聚到蒸汽配管中,被蒸汽帶入到下游管道,時速甚至超過160km/h;如此高速流動的冷凝水將導致嚴重的沖蝕和系統水錘,并可能最終轉化成嚴重的安全事故或設備損壞,或最低限度有可能造成法蘭、管道或者閥門泄漏。

                                                          遺憾的是,現在很多工廠都沒有建立疏水閥年檢制度。一次最基礎的疏水閥檢測就能了解廠內所有疏水閥的運行狀況,并對疏水閥進行標識,表明當前運行狀態是良好或故障;更進一步的細分,故障疏水閥又可以分為低溫故障和高溫故障??赡苡捎谑杷y堵塞,或系統內部介質出現異常低溫,或疏水閥溫度很高,但需疏水的設備本身溫度很低,總而言之,冷凝水沒有完全排除是導致低溫故障的原因;與之相反,排出冷凝水的同時泄漏蒸汽,即所謂的高溫故障。從安全生產和可靠運行角度出發,每個工廠都應設定運行狀態良好疏水閥數量的最低值。

                                                          由于損壞、雜質堆積、磨損、使用或安裝不當等原因造成的疏水閥失效會導致故障的發生;特別是當一臺剛換上去的疏水閥轉眼又發生故障,往往會讓維?;虿僮魅藛T倍受打擊,并隨之產生一個疑問:“為什么明明好好的疏水閥卻無法正常工作?”

                                                          其實,一臺嶄新、正規廠家生產的疏水閥無法正常工作的原因有很多種,究其主要原因不外乎使用不當。本文將列舉部分原因,闡述如何辨識潛在的問題,如何采取相應的措施避免類似問題的產生。

                                                          桿杠浮球式蒸汽疏水閥2.jpg

                                                          實際工況中,群組疏水的布置貌似很合理,但會由于不同設備產生的冷凝水量不同而發生“短路現象”,即,高壓冷凝水阻止低壓冷凝水進入疏水閥,導致產生低壓冷凝水的設備積水,降低設備換熱性能

                                                          如圖5所示為四層盤管式空氣加熱器,冷空氣經過第一層加熱器時吸收的熱量最多,產生的冷凝水也最多,蒸汽一旦冷凝,盤管內的蒸汽壓力相應降低;加熱后的空氣到達最后一層加熱器時溫度升高,吸收的熱量減少,冷凝水量相對較少,盤管的壓降相應也較小。即便四層盤管式加熱器的入口壓力保持不變,第一層盤管入口與出口的壓降也將大于第四層盤管處,這種壓力的不平衡會最終導致短路現象,第二、第三層盤管的出口壓力也可能比第四層盤管出口低;這將造成明顯的熱分層現象,減低盤管的換熱性能。

                                                          多個用汽設備共用一臺疏水閥的群組疏水,大大地降低了設備的換熱性能,設備無法達到最高性能運行,其實質是一個昂貴的設計理念;為每層盤管換熱器安裝單獨的疏水閥才是真正低成本、正確的解決方案。


                                                          串聯疏水

                                                          串聯疏水指的是在一個疏水閥后再安裝第二個疏水閥的情況(如圖6),有時這樣做的初衷只是作為主疏水閥故障后的臨時補救措施,或是作為主疏水閥故障后的備用疏水閥??瓷先ゴ摪惭b兩臺疏水閥能起到雙保險的作用,其實,這樣做的結果將導致疏水閥堵塞,以及其它本因通過疏水閥疏水的設備積水。

                                                          串聯疏水有兩個原因會導致低溫故障:

                                                          生蒸汽或第一臺疏水閥產生的閃蒸汽進入第二臺疏水閥,造成第二個疏水閥關閉

                                                          原先的壓差被分配到兩臺疏水閥上,導致第二臺疏水閥因壓差不夠無法無法滿足疏水需求

                                                          第一臺疏水閥發生泄漏,或即便正常運行時,因壓差的存在,其排放的冷凝水發生閃蒸,會導致:

                                                          系統背壓升高

                                                          第二臺疏水閥關閉,影響冷凝水流動

                                                          設備積水(由于冷凝水無法有效排除),可能發生水錘

                                                          進口熱動力圓盤式蒸汽疏水閥2.jpg

                                                          低溫故障

                                                          低溫故障,即無法及時排除系統中的冷凝水,在待修復的疏水閥故障類型中優先度最高。這是因為,低溫故障的背后往往藏著重大事故隱患(1)。造成正常疏水閥低溫故障的原因如下:

                                                          負壓差

                                                          選型偏小,“滯流”工況

                                                          疏水閥前端有提升管或水平管過長導致的蒸汽綁

                                                          群組疏水

                                                          串聯疏水

                                                          壓力阻塞

                                                          低溫設定值錯誤

                                                          高背壓

                                                          疏水閥反裝

                                                          雜質堵塞

                                                          疏水閥不能排放空氣

                                                          切斷或隔離


                                                          負壓差,選型過小,“滯流”工況的介紹

                                                          蒸汽疏水閥在正壓差下可以排放冷凝水,而壓差為零或負壓差時無法排放冷凝水;疏水閥選型偏小將導致疏水能力不足,無法完全排除冷凝水;這些基本原理簡單易懂。

                                                          當用汽設備或伴熱操作配置控制系統時,冷凝水的排放就有點復雜了。比如,控制閥前端的蒸汽供汽壓力為1.0 MPaG,設備背壓為0.2MPaG,通過控制閥的開度調節供應熱量和需求熱量的平衡。由于控制閥的調節動作或背壓的影響,疏水閥兩端的壓差會發生波動,有可能形成“滯流”工況(圖2),常見于帶有控制系統的管殼式換熱器。發生滯流的設備,控制閥頻繁、快速啟閉帶來的熱力、水力沖擊,將在設備內造成水錘(圖3)。

                                                          當控制閥降低供汽壓力,維持疏水閥兩端正壓差也會造成另一種情況,即,疏水閥兩端的壓差降低至某個點,無法滿足完全排除設備內冷凝水,這種情況(如:正壓差,但壓差過?。╊愃旗o壓力下疏水閥選型過小。故,采用入口控制閥或調節閥的用汽設備疏水閥選型時,強烈推薦應先就全工況或換熱需求進行分析,以選出合適的型號。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作1.jpg


                                                          蒸汽疏水閥兩端必須維持正壓差(P1>P2)才能確保流體的流動(上圖)。如果疏水閥兩端壓差為零或負壓差(P1≤P2),疏水閥將無法排除冷凝水(下圖)

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作2.jpg


                                                          帶有控制系統的換熱器通過調節蒸汽壓力實現供需平衡;如果平衡點位于或低于背壓線,將發生“滯流”現象,冷凝水無法通過疏水閥排放

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作3.jpg

                                                          蒸汽綁

                                                          蒸汽疏水閥最基本的功能是排除冷凝水的同時阻斷蒸汽。當發生蒸汽堆積在冷凝水和疏水閥之間,并充滿疏水閥,疏水閥的第一動作是關閉,以防止蒸汽泄漏,由此造成所謂的“蒸汽綁”;蒸汽綁現象常見于垂直提升管或疏水閥安裝在距離冷凝水源過長的工況下。

                                                          提升管造成的蒸汽綁——如圖4所示,疏水閥前端從冷凝水源頭到疏水閥之間帶有一段垂直的提升管;一旦初始冷凝水被排除后,蒸汽迅速充滿垂直管和疏水閥,疏水閥隨即關閉。設備中的冷凝水持續產生,但疏水閥內充滿了蒸汽,冷凝水無法流入,疏水閥也始終處于關閉狀態;由此,疏水閥處于蒸汽綁關閉狀態,換熱器因無法及時排除冷凝水造成溫度下降或熱分層,疏水閥本體確實熱的。這就是由于蒸汽綁導致的蒸汽換熱器系統低溫。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作4.jpg

                                                          某些工況中,疏水閥的前端可能需要安裝一段提升管;如果設計不合理,這種安裝將造成嚴重的蒸汽綁和設備過冷。


                                                          疏水閥前端有提升管,特別是當提升管的口徑較大時,容易發生蒸汽綁;任何需要在疏水閥前端設置提升管的工況都應進行仔細分析、提出相關解決方案——比如:采用小口徑提升彎管設計,開孔用于排空或安裝專門的汽綁釋放閥——防止蒸汽綁的發生,否則,即便疏水閥本身溫度很高,疏水點(CDL)卻仍無法有效排除冷凝水,導致設備低溫故障。

                                                          疏水閥前端水平管過長導致的蒸汽綁——如果疏水閥安裝距離冷凝水源頭過長(水平),也會發生類似的蒸汽綁現象(圖4b)。有時往往因為設備出口沒有足夠空間安裝疏水閥,不得不把疏水閥安裝在距離設備很遠的地方,或是從便于維修等原因考慮,又或某個有特別要求的區域不允許現場安裝疏水閥。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作?5.jpg

                                                          如果疏水閥安裝得距離冷凝水源頭過遠,蒸汽將從管道中冷凝水的頂部流入疏水閥,造成嚴重的蒸汽綁



                                                          疏水閥水平引管過長導致的蒸汽綁,因蒸汽被鎖在閥體內,疏水閥本身溫度可能很高,但冷凝水因無法得到及時排放,可能從疏水閥入口處開始積存一直到用汽設備,導致設備低溫。冷凝水的比容相對比較?。s0.001 m3/kg),在疏水閥和設備間的管道內占據空間很小,即便設備產生的冷凝水量再大,蒸汽都能輕易流經冷凝水上方進入疏水閥,使疏水閥關閉。

                                                          為了使疏水閥達到最佳性能,應盡可能把疏水閥安裝在靠近設備的位置;如實在無法靠近設備,最簡單的解決方案是在疏水閥的前端安裝一個直落的集水管,這個直落的集水管就像在疏水閥入口處搭建了一座橋,利用冷凝水管和疏水閥入口的落差,把冷凝水引到疏水閥內,解決因水平長距離引管導致的蒸汽綁。

                                                          還有第三種方法是在疏水閥本體上或疏水閥入口端安裝平衡管,迫使鎖閉在疏水閥內的蒸汽回流至蒸汽管線中。


                                                          群組疏水

                                                          收集多個用汽設備的冷凝水匯于同一條冷凝水管,并只使用一臺疏水閥進行疏水的現象稱之為“群組疏水”?,F場使用群組疏水不外乎空間限制(實際或主觀以為)、降低安裝成本的考慮,實際上恰恰相反,群組疏水的經濟劃算僅僅是一種假象,大多數情況下,群組疏水的設備間存在壓差和短路現象,將極大地限制換熱設備的性能。

                                                          采用群組疏水的工況很難找出疏水閥本身問題。表面上看起來,疏水閥運行情況良好——疏水閥本體溫度很高,也沒有泄漏蒸汽,但,安裝了疏水閥的換熱設備經常遭受熱分層現象,這種情況下,該疏水閥應標識為低溫故障。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作6.jpg

                                                          實際工況中,群組疏水的布置貌似很合理,但會由于不同設備產生的冷凝水量不同而發生“短路現象”,即,高壓冷凝水阻止低壓冷凝水進入疏水閥,導致產生低壓冷凝水的設備積水,降低設備換熱性能


                                                          如圖5所示為四層盤管式空氣加熱器,冷空氣經過第一層加熱器時吸收的熱量最多,產生的冷凝水也最多,蒸汽一旦冷凝,盤管內的蒸汽壓力相應降低;加熱后的空氣到達最后一層加熱器時溫度升高,吸收的熱量減少,冷凝水量相對較少,盤管的壓降相應也較小。即便四層盤管式加熱器的入口壓力保持不變,第一層盤管入口與出口的壓降也將大于第四層盤管處,這種壓力的不平衡會最終導致短路現象,第二、第三層盤管的出口壓力也可能比第四層盤管出口低;這將造成明顯的熱分層現象,減低盤管的換熱性能。

                                                          多個用汽設備共用一臺疏水閥的群組疏水,大大地降低了設備的換熱性能,設備無法達到最高性能運行,其實質是一個昂貴的設計理念;為每層盤管換熱器安裝單獨的疏水閥才是真正低成本、正確的解決方案。

                                                          串聯疏水

                                                          串聯疏水指的是在一個疏水閥后再安裝第二個疏水閥的情況(如圖6),有時這樣做的初衷只是作為主疏水閥故障后的臨時補救措施,或是作為主疏水閥故障后的備用疏水閥??瓷先ゴ摪惭b兩臺疏水閥能起到雙保險的作用,其實,這樣做的結果將導致疏水閥堵塞,以及其它本因通過疏水閥疏水的設備積水。

                                                          串聯疏水有兩個原因會導致低溫故障:

                                                          生蒸汽或第一臺疏水閥產生的閃蒸汽進入第二臺疏水閥,造成第二個疏水閥關閉

                                                          原先的壓差被分配到兩臺疏水閥上,導致第二臺疏水閥因壓差不夠無法無法滿足疏水需求

                                                          第一臺疏水閥發生泄漏,或即便正常運行時,因壓差的存在,其排放的冷凝水發生閃蒸,會導致:

                                                          系統背壓升高

                                                          第二臺疏水閥關閉,影響冷凝水流動

                                                          設備積水(由于冷凝水無法有效排除),可能發生水錘

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作7.jpg

                                                          進口和出口的壓差被分配到串聯的兩臺疏水閥上,如此將降低第二臺疏水閥的性能,而且,閃蒸汽/生蒸汽將導致第二臺疏水閥關閉


                                                          本應一臺疏水閥兩端的壓差被分配到兩臺串聯的疏水閥上,如果壓降不足以克服背壓,冷凝水將在第一臺疏水閥入口處開始積存。為了避免發生此類情況,串聯的兩臺疏水閥的選型都應偏大一點;如果系統背壓較高,其中一臺的選型必須足夠大才能滿足小壓差情況下冷凝水的排放。

                                                          如果顧慮疏水閥故障的維修或更換,應以庫存的備用疏水閥進行及時的更換。另外,在蒸汽疏水閥的入口和出口端安裝截止閥便于快速、簡單地更換,如果能安裝一個直接通到工廠排水系統的旁通閥就更完美了。如果關鍵工藝設備確實需要備用疏水閥,可以考慮并聯而非串聯安裝,以備不時之需


                                                          壓力阻塞

                                                          當蒸汽疏水閥閥頭的設置在閥座的入口端時(圖7),熱動力學原理作用下,閥頭可輕易關閉疏水閥自動開啟裝置;此類疏水閥自有一套機械優勢來克服作用在閥頭上、促使閥門關閉的蒸汽壓力。比如,以密度差(即蒸汽和冷凝水的密度差)原理運行的疏水閥——浮球式或倒吊桶式疏水閥,當閥頭(浮球或吊桶)的浮力克服關閉閥門的作用力時,疏水閥打開,冷凝水開始排放;當然這套機械優勢只能在疏水閥名義最高操作壓力(PMO)和最大壓差(PMX)下才能得以發揮。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作8.jpg

                                                          疏水閥實際入口壓力和背壓的差值超過該型號疏水閥額定的壓差范圍就會發生壓力阻塞


                                                          即使疏水閥在其PMO/PMX規定范圍內運行,也會碰到管線壓力的上升,例如,鍋爐供汽壓力上升同時系統某些位置用汽需求降低,或系統背壓下降,當疏水閥運行的實際壓差超過額定PMX時,其機械機構再也無法打開閥門,疏水閥將處于低溫故障狀態,即使換一臺同型號新的疏水閥,同樣的問題還是無法避免。這種情況下,尋找PMX更高的疏水閥型號才是正確的選擇。實際工況超出PMX的情況并不少見——比如,如果不熟悉系統操作壓力及其壓力波動情況貿然選型,往往會導致這種情況的發生。

                                                          閥頭位于出口位置的疏水閥沒有這個困擾,入口端的蒸汽壓力促使閥門打開,壓差越大,閥門開度越大——隨之,當實際壓差超過疏水閥額定PMX時,疏水閥將無法關閉,造成高溫故障(泄漏)。

                                                          低溫設定值錯誤

                                                          雙金屬疏水閥(和膨脹型熱靜力疏水閥)的反應通常會有一定的延時,所以此類疏水閥啟動溫度設定值應遠低于飽和蒸汽溫度(圖8),防止生蒸汽被吹入冷凝水回收管。取決于具體的系統壓力和回收背壓,通常這個設定值小于飽和蒸汽溫度10°C。

                                                          組成雙金屬的金屬片或金屬盤會感應溫度變化發生膨脹或收縮,相應的打開或關閉疏水閥。當冷凝水的溫度高于疏水閥的設定值時雙金屬的變形最小,確保疏水閥關閉;當冷凝水降溫至設定溫度時,雙金屬逐漸變形同時打開疏水閥,冷凝水得以緩緩排出。

                                                          取決于實際疏水需求,冷凝水首先會在疏水閥入口處積存,并持續降溫,進而冷凝水量也隨之增加;雙金屬在感應額外過冷的同時持續彎曲,疏水閥的開度逐漸增加,冷凝水排量隨之增加,直到疏水閥完全打開,冷凝水全量排放;達到全開狀態需額外過冷大概10°C,也就是說,過冷至低于飽和蒸汽溫度38°C。

                                                          如果疏水閥啟動溫度設定得過低,疏水閥會提前關閉,隨后雙金屬需要感應更高的過冷度進行變形,完全打開閥門。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作9.jpg

                                                          雙金屬疏水閥的啟閥溫度需設置到明顯低于飽和蒸汽溫度。如果設置過低,疏水閥過早關閉,導致低溫故障;如果設置過高,疏水閥將吹放蒸汽(高溫故障)。

                                                          高背壓

                                                          很多雙金屬疏水閥和部分壓力平衡式熱靜力疏水閥都有下游閥頭的設計,即閥頭在閥座的下游,高背壓把閥頭向閥座方向推動;如果動態的系統狀況引起背壓上升的同時,也從下游方向增加閉閥力,最終疏水閥將提前關閉,導致低溫故障。

                                                          取決于冷凝水負載和具體工況,疏水閥的前端需要足夠長的儲備管道以使冷凝水達到所需的過冷度——有時甚至長達40ft或以上??紤]到系統中積存冷凝水存在很大的水錘或人員傷害隱患,現場往往無法做到留出那么大的空間用于存放過冷的冷凝水??紤]到蒸汽管線中存在大量的冷凝水,此類疏水閥不推薦用于主管或工藝疏水,而適用于低溫伴熱或儀表伴熱的場合。如果冷凝水積存到距離疏水閥較遠,甚至延伸到用汽設備,就形成了低溫故障。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作10.jpg

                                                          作用在下游閥頭設計的雙金屬疏水閥上的背壓產生的是閉閥力。如果背壓過高,疏水閥將比預期關閉得早,導致冷凝水大量積存,形成低溫故障。

                                                          疏水閥反裝

                                                          疏水閥閥體上標示的箭頭指向疏水閥下游,即流體的流向,按照箭頭方向安裝疏水閥看上去很簡單,但實際上我們經常在現場看到疏水閥反裝的現象。

                                                          帶有下游閥頭的疏水閥或內置止回閥的疏水閥(如雙金屬疏水閥)裝反時,入口蒸汽壓力壓住閥門關閉,造成低溫故障。密度差動作原理的疏水閥和熱動力疏水閥沒有反向安裝閥門關閉的設計,所以,一旦裝反,通常都會導致高溫故障而不是低溫故障。


                                                          雜質堵塞

                                                          集水井應該定期吹掃——如系統開機、停機、新裝一臺疏水閥前后等都應及時吹掃。如果維保、現場或承包商不進行這樣的操作,就會導致雜質堆積并積存在新的疏水閥里,造成閥門堵塞。

                                                          系統運行一段時間后,冷凝水不可避免地夾帶著氧化鐵、銅離子等,久而久之,這些雜質將堆積在閥座口,導致閥門無法完全關閉,這就造成了高溫故障(即泄漏,如圖10)。有時,當冷凝水流經閥嘴發生閃蒸時,其中攜帶的部分不凝性物質將從閃蒸流體中分離出來,像金屬一般牢牢地粘附在閥嘴上,不斷堆積,最終造成疏水閥堵塞,導致低溫故障。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作11.jpg

                                                          冷凝水中的礦物質堆積在閥嘴口,導致閥門無法完全關閉

                                                          不能排放空氣

                                                          一些密度差原理或者熱動力原理的蒸汽疏水閥不能排放大量空氣,這將導致它們一旦遇上開機或管道中吸入(比如:破真空閥)的空氣時,疏水閥將關閉。進入疏水閥內的不凝性空氣將鎖閉疏水閥,導致低溫故障。

                                                          要避免這個問題,就要選擇帶排空氣功能的疏水閥。熱靜力疏水閥有這個功能,把熱靜力疏水閥的這個功能結合到浮球、圓盤和倒吊桶式疏水閥中,使其同樣具備排空氣的功能。

                                                          切斷或隔離

                                                          這類低溫故障可能由以下兩種情況中的一種造成:

                                                          情況1:一臺新的疏水閥安裝完成后,總是希望其能盡快投入使用,但,如果安裝人員覺得使疏水閥投運的工作應由操作人員完成,而操作人員并未意識到這屬于他們的工作范疇,隨后,這個疏水點就會一直無法投運。

                                                          情況2:泄漏的疏水閥屬于疏水閥的高溫故障,雖然疏水閥在泄漏蒸汽,但起碼同時還在排放著冷凝水,但如果現場人員出于堵漏而關閉這個疏水點,勢必造成更嚴重的、更危險的低溫故障。

                                                          高溫故障

                                                          很多裝置都將蒸汽疏水閥的高溫故障——比如泄漏,作為最優先維保響應的對象。然而,高溫故障所表現出來的安全問題和低溫故障不盡相同,即便泄漏疏水閥排放性能低下,但最起碼仍能從系統中排放冷凝水,而低溫故障對系統或設備的危害就更大了。修復泄漏疏水閥的主要原因還是跟直接經濟效益有關。造成疏水閥高溫故障的原因如下:

                                                          疏水閥反裝

                                                          安裝方位錯誤

                                                          疏水閥選型過大

                                                          背壓過高

                                                          不適用過熱蒸汽

                                                          溫度設定值錯誤

                                                          疏水閥反裝

                                                          正如前文中探討的,取決于不同的疏水閥類型,反裝的疏水閥將導致低溫故障,或高溫故障。

                                                          密度差原理或熱動力原理的疏水閥反裝時,閥門機構將無法關閉,安裝修正前將一直泄漏蒸汽。

                                                          安裝方位錯誤

                                                          下文將從兩方面闡述蒸汽疏水閥安裝方位錯誤導致的高溫故障。

                                                          密度差原理的疏水閥如果發生安裝方位錯誤,閥門機構將無法關閉,就會發生蒸汽泄漏。如圖11,水平型號的疏水閥如果采用垂直安裝,將發生蒸汽吹放(蒸汽通過打開的閥門直接吹漏);疏水閥上下顛倒安裝也將導致吹放。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作12.jpg


                                                          通常疏水閥的最佳安裝方位為水平或垂直,即便可以任意方位安裝的疏水閥,推薦的最佳安裝方位的使用壽命最長。比如,對于圓盤式疏水閥而言,采用非最佳安裝方位時,疏水閥將承受更頻繁的啟閉周期、更快速的內件磨損,從而縮短其使用壽命,并有可能短時間內發生泄漏的高溫故障。

                                                          如圖12所示,采用垂直安裝的圓盤式疏水閥,其本意可能是系統停機后仍能協助疏水。事實上,這樣安裝的疏水閥,閥內的動作元件——圓盤處于垂直位置,疏水閥的使用壽命將縮短;而同樣的疏水閥如果采用水平安裝,其壽命將長得多。另一種形式的圓盤式疏水閥(雙螺栓結構,萬向連接方式,不論水平或垂直管線上安裝,都能確保疏水閥本體始終處于水平位置)更適用于這種工況。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作13.jpg

                                                          此類圓盤式疏水閥的安裝方位沒有限制,但頻繁的啟閉周期將縮短疏水閥使用壽命

                                                          疏水閥選型偏大

                                                          除了浮球式疏水閥,其它形式的疏水閥,包括倒吊桶、熱靜力和熱動力式疏水閥,如果選型偏大,其使用壽命將比正確選型的疏水閥短,壽命減短的結果就是高溫故障。

                                                          技術上來說,如果一個選型偏大的疏水閥發生高溫故障,就會被界定為不正常工作,而業主也會奇怪為什么看上去像新的一樣的疏水閥使用壽命比預期短很多。

                                                          高背壓

                                                          對于某些形式的疏水閥,高背壓可能導致低溫故障,對于另外一些形式而言,高背壓可能導致高溫故障。特別是熱動力式疏水閥,在承受高背壓時可能發生高溫故障;大部分熱動力式疏水閥的背壓率小于80%(入口壓力與出口壓力的比值),更有甚者,背壓率小于50%。對于熱動力式蒸汽疏水閥而言,壓差過小,圓盤下方建立不起足夠的流速差,無法關閉閥門。當圓盤式疏水閥發生磨損或積垢后,其抗背壓性能將持續下降。

                                                          選用圓盤式疏水閥時應特別注意背壓在其允許范圍內。

                                                          從另一方面說,下游閥頭設計的雙金屬疏水閥一旦背壓失壓,就會發生生蒸汽吹放,這是因為對于下游閥頭設計的疏水閥而言,背壓是協助其關閉閥門的,一旦失壓,疏水閥將在很長一段時間內處于開啟狀態。

                                                          不適用過熱蒸汽

                                                          某些蒸汽疏水閥的設計不適用于過熱蒸汽系統。

                                                          壓力平衡式蒸汽疏水閥(如圖13)液囊內熱敏液體在進入的冷凝水溫度逐漸接近飽和蒸汽溫度時蒸發,液囊膨脹關閉閥門,阻止蒸汽泄漏;如用于過熱蒸汽系統,一旦過熱蒸汽溫度超過其限值,液囊可能破損,填充液體外泄,最終導致蒸汽泄漏。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作14.jpg

                                                          過熱蒸汽工況可能導致充滿熱敏液體的液囊破損,導致高溫故障

                                                          同樣的,如果過熱蒸汽溫度超過雙金屬疏水閥的額定范圍(比如雜質卡在閥座位置導致閥門無法關閉造成泄漏時),雙金屬元件更易發生疲勞損壞或不同層雙金屬剝離,如此將導致疏水閥無法關閉,泄漏大量蒸汽。

                                                          即使一個新的正常的疏水閥也會在過熱蒸汽的高溫下損壞而導致高溫故障。不論更換多少次,如果還是一味更換新的同型號疏水閥,同樣的損壞,同樣的高溫故障仍會發生。

                                                          倒吊桶式疏水閥的底部水位可以使吊桶浮起,關閉閥門;一旦冷凝水量不足,比如過熱蒸汽工況或控制閥快速啟閉時,吊桶將失去浮力掉落下來,導致蒸汽泄漏(如圖14)。

                                                          為什么蒸汽疏水閥無法正常工作15.jpg

                                                          倒吊桶式疏水閥閥體內需維持一定的水位以確保無蒸汽泄漏。如果水位消失,比如過熱蒸汽工況,將發生蒸汽吹放的現象。

                                                          溫度設定值錯誤

                                                          上文中提到,雙金屬和熱膨脹式的熱靜力疏水閥反應比較滯后,疏水閥開啟溫度設定值需比飽和蒸汽溫度低很多(圖8),如果設定溫度過于接近飽和蒸汽溫度,疏水閥就可能泄漏生蒸汽-高溫故障。


                                                          當雙金屬元件長期使用發生疲勞時也會發生過冷度不足的情況。雙金屬元件的疲勞會導致溫度設定螺絲變松,某種意義上降低了過冷度,升高了啟閥溫度,如果任由這種情況延續,最終將導致蒸汽泄漏。

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