蒸汽管道疏水阀的选型及常见故障解析

 【摘要】 疏水阀在蒸汽加热系统中起到阻汽排水的作用，选择合适的疏水阀，可使蒸汽加热设备达到最高工作效率。要想达到最理想的效果，就要对各种类型疏水阀的工作性能、特点进行全面的了解。 

　　【关键字】 疏水阀；选型；故障 

　　中图分类号：TE08文献标识码： A 

　　1 选型原则 

　　依据蒸汽冷凝水的系统需求和疏水阀的特性参数，从过冷度、背压率、压差、疏水量和蒸汽压力 5 个方面，阐述疏水阀的选型原则。 

　　1.1 过冷度 

　　过冷度既是系统需求，也是疏水阀特性参数。 

　　(1) 当蒸汽设备需求加热速度快、温度操控严、不积存凝结水、严格保证传热功率时，系统需求蒸汽冷凝水的过冷度最小，应优先选用过冷度最小 (≤5℃) 的机械型疏水阀。 

　　(2) 当蒸汽设备对加热速度、温度没有严格需求，但积存的冷凝水会干扰蒸汽设备的稳定运行时，虽然系统对蒸汽冷凝水的过冷度无明确需求，原则上也应优先选用过冷度最小 (≤5℃) 的机械型疏水阀。 

　　(3) 当蒸汽设备有使用冷凝水显热的需求时( 伴热管道等) ，系统需求蒸汽冷凝水的过冷度较大，应选用过冷度大且可调 (≥15℃) 的热静力型疏水阀。 

　　1.2 背压率 

　　背压率为系统需求，允许背压率为疏水阀特性参数。 

　　PX= ( P2/ P1) ×100%( 1)  

　　Py= ( P4/ P3) ×100% ( 2) 

　　式中，PX为背压率; Py为答应背压率; P1为疏水阀进口操作压力，MPa; P2为疏水阀出口操作压力，MPa; P3为疏水阀进口实验压力，MPa; P4为疏水阀出口最大实验压力，MPa。 

　　(1) 本公式假定 P1＞ P2，P3＞ P4。 

　　(2) 背压率和允许背压率公式相同，但意义不同。背压率是指实际操作环境下疏水阀前后操作压力的百分比，是系统需求; 允许背压率是在不同蒸汽压力条件下，逐步提高疏水阀后压力直至疏水阀不能正常排出冷凝水的最大阀后压力与阀前压力百分比的平均值，是疏水阀的特性参数。因实验中的环境、介质运转平稳，背压改变缓慢，所以允许背压率实际上是该疏水阀的抱负值或能到达的最大值，在实际使用中需考虑到条件变化给疏水阀动作带来的影响 ( 如:环境改变、负荷变化等) ，因此需要疏水阀允许背压率大于蒸汽冷凝水系统实际背压率，两者差值不能太小，更不能持平。 

　　(3) 无背压蒸汽冷凝水系统对疏水阀类型无需求。 

　　(4) 有背压蒸汽冷凝水系统应优先选用允许背压率最高 (80%) 的机械型疏水阀; 如因装置空间、装置方式、过冷度等条件限制，可改用允许背压率适中 (50%) 的热动力型疏水阀; 当蒸汽冷凝水系统需要有较大过冷度时 (伴热管道等) ，可选择允许背压率最低 ( 30%) 的热静力型疏水阀。例如: 一般石油化工装置内 P≥0. 10MPa，且排放量≥100kg/h 的冷凝水通过管网收回时，优先选用允许背压率最高的机械型疏水阀; 反之 P ＜0. 10MPa，且排放量 ＜100kg/ h 的冷凝水因压力较低、沿程阻力较大、且热能低无收回价值，可就地排入地沟时，选用允许背压率最小的热静力型疏水阀。 

　　1.3 压差 

　　压差为系统需求，最小允许压差为疏水阀特性参数。 

　　ΔP1= P1－ P2( 3) 

　　ΔP2= P4－ P3( 4) 

　　(1) 本公式假定 P1＞ P2，P3＞ P4。 

　　(2) 压差 ΔP1和最小答应压差 ΔP2所指不同。压差是指实际操作环境下疏水阀前后操作压力差，是系统需求; 最小允许压差是指在不一样蒸汽压力条件下，逐步提高疏水阀后压力直至疏水阀不能正常排出冷凝水的最大阀后压力与阀前压力相减的平均值，是疏水阀的特性参数。因实验中的环境、介质运转平稳，阀后压力改变缓慢，所以最小允许压差实际上是该疏水阀的抱负值或能到达的最小值，在实际使用中需考虑到条件变化给疏水阀动作带来的影响 ( 如: 环境改变、负荷变化等) ，因此需要蒸汽冷凝水系统实际压差大于疏水阀最小允许压差，当两者持平时，疏水阀将不能正常工作。 

　　(3) 当蒸汽用户为设备而非管道时，蒸汽管网压力不等于疏水阀进口操作压力，因容积突然变大的闪蒸 ( 蒸汽由管网进入设备) ，疏水阀进口操作压力一定小于蒸汽管网压力，一般取疏水阀进口操作压力 = 蒸汽管网压力 － 0.05 ～ 0. 1MPa( G) ，疏水阀出口操作压力取阀后最高作业背压( 直排大气时为 0) ，这样就得到该工况下的最小压差，与计算得到的疏水量查表就可确定疏水阀的类型。压差与疏水量成正比，疏水阀作业时压差增大疏水量可相应增加，这样就能确保即使阀后压力有较大变化，该疏水阀也能正常作业。 

　　1. 4 疏水量 

　　疏水量既是系统要求，也是疏水阀特性参数. 

　　1.4. 1 开工时管道的冷凝水量 

　　式中，G1为开工时管道的冷凝水量，kg/h; W1为管道重量，kg; W2为保温材料分量，kg; CP1为钢管比热容，kJ/( kg・℃) ， ( 碳钢为 0. 469、合金钢为0. 486) ; CP2为保温材料比热容，kJ/( kg・℃) ， ( 通常取 0. 837) ; TS为蒸汽温度，℃; T0为大气温度，℃; H1为操作条件下饱满蒸汽焓值，kJ / kg; H2为操作条件下饱满冷凝水焓值，kJ/kg;L 为管道长度，m。 

　　1. 4. 2生产时管道的散热量 

　　α = 1. 163 × ( 6 + ω × 1 /2) 

　　式中，G2为生产时管道的散热量，W/( m・h) ; TS为蒸汽温度，℃; T0为大气温度，℃; λ 为保温材料的导热系数，W/( m ・℃) ， ( 通常岩棉为0. 043) ; D1为保温层内径，m; D0为保温层外径，m; α 为保温层表面面向大气的散热系数，W / ( m2・℃) ; ω 为风速，m/s。 

　　1. 5 蒸汽压力 

　　蒸汽压力为系统需求，用于确定疏水阀的最大使用压力。在此处蒸汽压力是指蒸汽系统的压力，是系统需求; 最大允许压力是指疏水阀可以接受的最大蒸汽压力，是疏水阀的特性参数。通常疏水阀最大允许压力 ＞ 蒸汽系统压力，但不能相差过大，由于最大允许压力 ( 有时称为公称压力) 过高的疏水阀，在低操作压力工况下疏水量会相应减少，直接影响冷凝水排出效果。 

　　2疏水阀组使用过程中常见故障解析 

　　2.1疏水阀走漏 

　　 疏水阀通常在设备投用后都需要热紧，但运转一段时间后，总有部分疏水阀会出现泄漏，如丝堵、大盖垫片、法兰等处。这种泄漏主要是设备质量或法兰面不平所致，还有平常的热冲击太大或水击表面形成的，这类问题应把好设备及疏水阀的质量关，出现泄漏应及时用四氟带缠紧或更换垫片，假如密封垫片泄漏，不及时更换，将会损坏疏水阀密封面，损坏阀体。 

　　2.2疏水阀阻塞 

　　疏水阀结垢、有异物阻塞后不疏水或疏水能力下降，通常从操作参数上就可以判别出来。通常杠杆浮球式疏水阀本身是不带过滤网的，应在疏水阀前加装管道过滤器并定期清洁。设备应保持水平，使用时确保水封。2.3疏水阀在北方防冻问题 

　　北方的冬天比较冷，在冬天开车的石油化工设备，许多疏水阀易被冻坏而不能正常工作。在寒冷地区，应选用热动力型疏水阀为宜，机械型不太适用。如使用，则需做好防冻措施，不用时应及时将设备及疏水阀内的水排于净。在蒸汽和冷凝水收回管网正常工作状况下，疏水阀是不会冻坏的。假如出现疏水阀冻坏情况，可能是蒸汽管网长期停车所造成的。冻坏状况通常发生在机械式疏水阀，是因为阀体内有水。在有可能发生疏水阀冻坏的位置，疏水阀选型上应从以下几方面考虑: (1)材质。不能选用铸铁外壳的疏水阀，需选用铸钢材质。(2)在疏水阀上设置防冻阀。当阀体内冷凝水温度下降时，自动将水排净，避免疏水阀冻坏。 

　　【结束语】 

　　疏水阀在全部蒸汽系统中被认为是个小配件，但对系统运行和经济运转影响很大，因此除了疏水阀的选型和管道设计，疏水阀的保护维修和常见故障的分析排除也是至关重要的，只有充分重视疏水阀在生产运行方面的重要作用，做到勤保护、常维修，使疏水阀始终处在良好的工作状态下，才能确保达到最好的节能效果，提高经济效益。 

　　参考文献 

　　［1］SH/T3040 －2002． 石油化工管道伴管和夹套管［S］． 

　　［2］管国锋，等． 化工原理［M］． 北京: 化学工业出版社，2012．