( 1 ) 热动力型
圆盘式疏水阀的结构,其上部为一变压室,当启动时,设备中冷空气及冷凝结水通过阀口 排出。当凝结水温度接近饱和水蒸汽温度时,阀的进出口之间形成大的压差,产生大量二次蒸汽,凝结水和二次蒸汽的混合物一方面以高速流过阀片下面,另一方面有一部分混合物流向变压室上部,其流速显然比阀片下要慢得多。从伯努利方程看到,阀片上的静压要比阀片下的静压大得多,即忽略次要因素后,从上面的分析知道,即使在疏水阀正常情况下,为关闭阀门,必须有部分生蒸汽泄漏,才能产生上述关闭阀门的压差。
另外,即使没有或很少有凝结水时,在变压室中的蒸汽,由于冷却原因,这部分蒸汽要相变成凝结水,导致变压室压力下降而又开启阀门,因而造成蒸汽泄漏。故这种疏水阀,不管有没有凝结水,阀门一定会不断的开闭而造成生蒸汽较大泄漏。
还有,由于阀片在开启闭合动作时不断的受到冲击,阀片极易损坏。再加上阀座由于易积杂质而造成关闭不严,有会导致生蒸汽泄漏。
我们还可以看到,热动力式的“排空”性比较差。因为当阀内不凝性气体积凝于变压室上部而又无法排出时,会造成“气堵”,致使疏水阀无法动作。这种情况下,即使用榔头敲打也无济于事。
综上所述,由于设计原理关系,这种热动力式疏水阀必然生蒸汽泄漏较大( >3 %,经常是 5 ~ 7 %)。尽管这种疏水阀由于生产成本低而只有 30 ~ 40 元 / 只 ,但由于泄漏、易损等原因,实际运行成本每年却要达 3 ~ 4 千元。很多厂家也反映,该类阀使用寿命很短,甚至用了 1 ~ 2 天就损坏,管理上也极不方便。所以实际上早在 1984 年,国家就将其列为淘汰产品。遗憾的是,当前还有不少厂家只看到其价格便宜,还在继续使用。这种状况,实在应该改变了。
( 2 ) 浮桶式疏水阀
浮桶式疏水阀工作原理较简单。当凝结水流入阀腔到一定程度,若浮桶内水不多,则由浮力作用桶上浮,关闭阀门。凝结水继续流入,则可能进入浮桶内,到一定程度后,浮桶由于所受浮力小于其本身的重力等,浮桶下沉,开启阀门,凝结水通过套筒排出阀腔。若蒸汽进入阀腔,则凝结水排放到浮桶又上升关闭阀门时止。为了增大浮桶式疏水阀的排量,必须增加阀孔面积。因此必须增大桶的重量及体积,以增加开启和闭合阀门的力。显然,一定又要增大阀的体积。这种疏水阀的排空性能较差,所以必须装手动或自动的排不凝性气体的装置。另外,这种密封面的结构,使阀座很易磨损。为了增大阀的排量,而又要求体积不至于明显增加,则考虑对浮子加上杠杆结构。这样就增加了开启阀孔的力矩。浮球式及钟形浮子式疏水阀就是这样类型。
( 3 ) 钟形浮子式疏水阀
这种疏水阀排空性较好(钟形浮子顶部有一快速排气孔),且杠杆与桶的连接采用活动绞接时,磨损小,故工作较可靠。但这种阀有如下缺点:(a)杠杆结构的设置,显然影响了整个阀的工作可靠性;(b)排不凝性气体的能力还不是很好;(c)阀瓣和阀座易磨损,所以这种阀蒸汽泄漏还是较大;(d)由于倒置的钟形浮子是筒形,故要求阀排量增加,必然要求增加阀的体积,形成这种疏水阀排量较大时体积太大。
( 4 ) 全浮球式疏水阀
日本在七十年代初推出了这种类型的阀,这种疏水阀,去掉了杠杆结构,所以动作可靠性增加。浮球是用不同厚度的材料 成上下两个半球焊接而成。所以一般情况 下,浮球浮动时上下半球不会移位。这种阀的工作原理并不复杂,也无非是用杠杆原理作设计调整。具体受力分析与钟形浮子式相似,这里不再叙述了。自由浮球式疏水阀的优点如下: (a) 浮 球既作浮子又作启闭式件,即起阀瓣作用;另外 它又起杠杆作用,身兼三个作用。所以球面上 密封点在一定程度上是随机密封,分散了磨 损,增加了使用寿命;(b)在水封状态下工 作,故蒸汽泄漏小;(c)能连续排凝结水,所以 对于提高用汽设备的热交换效率有利。 但是这种疏水阀有如下致命伤,影响了它 的广泛使用:(a)不凝性气体积聚于阀体上 部无法随水排出阀外,会造成气堵。因此 不得不设置排气孔,一般用双金属片控制其开关。一旦双金属片损坏(尤其国产件质量还不太可靠), 4mm 左右的排气孔会造成蒸汽严重泄漏。( b )浮球为一密闭的空心球,不耐水击,且焊接缝在高温高压及蚀下易渗漏,以致动作失灵,球又不易修复。( c )一旦有冲击汽流,造成浮球滚动,水封失灵,又会造成蒸汽严重泄漏。(d)阀的排水孔位于阀的下部,极易因管道或蒸汽中的杂质积累,使排水口有效面积逐渐减少或造成堵塞。
综上所述,理想的疏水阀应具有如下特点:(a)不应有空心构件。(b)在水封状态下工作,使蒸汽泄漏减少到最低程度。c)排水口密封应是随机的,以减少磨损,增加阀的使用寿命。(d)吸取钟形浮子式的优点,进一步提高排不凝性气体的能力,并且这种排空能力要可靠。(e)排水口位置不宜设置在阀的下部。(f)去掉大多数机械型疏水阀的杠杆结构,增加工作可靠性。(g)设计思想上,应避免造成热动力疏水阀泄漏率大的缺点,也应克服热静力式疏水阀过冷度大的缺点。
( 5 ) “李氏”牌新型自由半浮球( UFO )式蒸汽疏水阀( LS - UFO )
“李氏”牌 UFO 式疏水阀的优异性能,来源于技术上的精益求精,更在于结构上的科学合理。它只有一个活动件- UFO (取其形状及运动状况均似飞碟,功能又奇妙不可思议之多重含义)。“ UFO ”身兼三职:既作浮子;兼起阀瓣的作用;另外又有开闭阀门的杠杆作用。与浮球式、钟形浮子式相比,其先进性是不言而喻的。它是完全自由的,球面上任何一点都可能随机地与阀座吻合而起阻汽作用,这便分散了机械撞击和磨损,加上内构件取材为不锈钢,保证了它具有其他疏水阀难以达到的长寿命。半浮球又始终在全水封状态下工作,因而蒸汽泄漏极少。一般机械型疏水阀需要附设排汽装置。“李氏”牌的“ UFO ”顶部一个快速排气孔及防止“水膜”形成的装置便完全解决了“气堵”问题。腔阀的流线型设计,更使本产品具有体积小、排量大的特色。与日本同类产品相比,同排量下,它的体积几乎缩小一半。另外,发射导管及管上四个对称小喷孔的设计,保证了在有冲击汽(或水流)下能正常工作;开口式半浮球,又保证了产品布耐水击。而这些问题对于自由浮球式等具空心构件的疏水阀始终是无法解决的头痛事情。
“李氏”牌 UFO 式疏水阀的性能比日本同类产品更优,是由于很多方面的独特构思。为解决“气堵”问题,国外同类产品不得不设计由双金属片控制的排气孔。这与自由浮球式的办法完全一样。可以说这一课题始终是疏水阀设计及产品使用上头痛的难题。“李氏”牌产品以其腔体形状的特殊设计及简单的防“水膜”装置,痛快、简练的解决了这一困或了几十年的“气堵”难题。国外产品,为了增加排量,不得不加大阀腔体积及 UFO 的升程,以致产品体积较大,密封面的磨损就增加。本产品却以 UFO 的小行程及改进腔体形状着手,保证产品体积小,排量大。“李氏”牌产品发射台形状及位置的改进,使 UFO 的动作更灵活,保证产品能正常工作。综合各种因素及构件各项参数合理的调整,使“李氏”牌产品的工作压力宽度都明显优于国外同类产品。
“李氏”牌 UFO 式蒸汽疏水阀产品已形成一个完整的系列,有 LAA 、 LA 、 LB 、 LC 四种型号 12 个品种近四十余种规格。压力覆盖范围 0 ~
2.5MPa ,排水量覆盖范围 0 ~ 104 kg/h , 能基本满足不同供汽用汽设备的需要,也可以依据用户的特殊需求另行设计制造。 |