疏水器工作原理

,#,停止流动,蒸汽疏,水器,的比较,一,浮球热静力式疏水器,两种基本型式,现在在许多用蒸汽加工产品的装置中有两种基本形式的浮球,热静力式疏水器在应用,1,自由浮球式,2,杠杆浮球式,为了了解它们之间的差别 需要依次探讨它们的工作原理,一,杠杆浮球的工作原理,构造如图,1,所示,控制冷凝水从疏水器流出的主阀是通过一个杠杆,连接在一个空心的不锈钢球上,此球漂浮在疏水器阀,体内的冷凝水中,要注意的是阀和阀座的位置低于,停滞 的冷凝水液面,这是为了将蒸汽泄漏减至最,少,在杠杆和浮球的上方安有一热静力排空气阀,用,于排放初始空气,当疏水器连接到蒸汽设备 并开通蒸汽时,首先空气,会在蒸汽之前被赶进疏水器内,这时,浮球在其最低,位置 将阀关在阀座上 然而 热静力排空气阀是冷,的,所以,空气能通过阀孔排入出口通道,杠杆,空气排,放,浮球,支点,阀座,图,1,冷的冷凝水接着随空气进入到疏水器内 当冷凝水液面升高 浮球向上浮起 连接浮球的杠杆同,时,打开阀,使冷凝水通过阀孔流出疏水器,如果流入疏水器的冷凝水量增加,浮球会升得更高,于是,带动,阀打开更大,使之更多的冷凝水流过阀孔,图,2,最后蒸汽到达疏水器 相应的温度会使热静力排空气阀膨胀 将此阀关闭自身阀座 如果没有冷,凝,水继续流入疏水器,而来了是蒸汽,阀体中液位就会下降,随之浮球就会带动阀关闭阀座,防止蒸,汽逃,逸,这样 浮球热静力式疏水器即使在蒸汽压力波动的情况下,也能迅速随冷凝水流量变化自行调节,冷凝水,浮球上升,蒸汽,图,2,阀打开,阀关闭,浮球下落,F,B,阀孔口径和工作压力之间的关系,了解阀孔口径和最大工作压力之间的关系是重要的,它事实上是由浮球的浮力加上杠杆和支点产,生的机械效应而决定的,为了使阀提起离开阀座 保证冷凝水流过阀孔,面积,A,浮球,/,杠杆产生的浮力,F,B,必须大于,作用在面积,A,上的蒸汽压力,即,F,B,L ,P,A,这里,L=,杠杆效应,浮球的浮力和杠杆的机械效应是固定的,让我们假设这个力等于,100,如果阀孔的面积是,1,单位面,积,那么,最大工作压力将正好在,100,以下,即,1010,991,如果阀孔面积是,0.5,单位面积,那么最大压力就上升到正好低于,200,即,1010,199,0.5,于是 疏水器的设计者就在一个大口径阀孔 能有最大流量但工作压力低,或具有小流量的小口径,阀孔,但工作压力高之间找一个平衡,因此,在浮球热静力疏水器选型时,尽管制造商已经给出了阀,体,的最大工作压力值,但也应该仔细核对实际的工作压差和必须流过疏水器的冷凝水量以选取正确的,阀,孔口径,蒸汽压力,P,支点,A,阀孔大小与工作压力之间的关系,这种形式的疏水器具有以下优点,1,2,3,4,它的热静力排空气装置能够快速排放初始空气和冷凝水,启动快,工作稳定,浮球随冷凝水量的多少改变自身位置 自动调节阀的开度 保证连续的冷凝水排放,阀孔始终在液面以下,形成水密封 无蒸汽泄漏,杠杆的作用使它能够把阀孔做的很大,从而做到大排量,但是,它同时有以下缺点,1,2,3,4,5,大多数杠杆浮球热静力疏水器的热静力排空气装置使用寿命短 并且不能用于过热蒸,汽,浮球与杠杆的连接处和杠杆的支点处可能断裂,降低了使用寿命,阀与阀座存在集中磨损,耐水击性能差,可能存在由于杂质引起的堵塞等故障,2,图,4,潜在的故障可能,可能断裂,二,自由浮球热静力疏水器的构造,集中磨损,内置过滤网,热静力膜盒,排放空气,自由浮球热静力疏水器的,基本构造如图,5,所示 顾名思,义 这里没有杠杆,唯一的运,动部件 是浮球本身,所以这,个浮球也作为阀来工作,自由浮球,阀,孔,图,5,然而,它不是普通浮球,而是由,316L,不锈钢制成的高精磨浮球,阀,座也由淬火的,420F,不锈钢材质构成,的高质量组件,见图,6,优点,每一点都可与,阀座接触,长寿命,316,不锈钢,.,只有一个运动部件,图,6,420F,不锈钢,(Rockwell,50C).,3,工作过程,工作过程,当疏水器安好通蒸汽,至设备时,空气先在蒸汽,前面被赶进入到疏水器,空气排放阀是冷的,此阀,离开阀座,空气可以自由,地通过阀孔排至疏水器出,口,接着,冷的冷凝水跟,随空气进入进入疏水器,使浮球上升打开阀座,冷,凝水流出疏水器,图,7,要注意浮球离开阀座的运动是一个滚动的,因此它调节冷凝水的流量是有别于一个双位开关的交,变动作的,图,8,浮球的运,动,A,压在阀座上,当冷凝水液位升,A,合力的结果使球滚动离开阀,图,8,滚动动作的原因是最初浮球被作用在阀孔上的蒸汽压力,P,高,浮球上浮,这个浮力是逐渐增加的 它克服了关阀的力,P,座,浮球,浮球,液面,阀开得更大,阀座,4,这样,参照它的工作原理 当冷凝水量增加时 浮球滚动离开阀座把阀孔开得更大 能使增多的,冷,凝水排出,若流量增大到接近阀孔的最大额定流过能力时 浮球就会完全的从阀座滚开,这样做,时,浮球在疏水器中有一点旋转 以致当冷凝水减少 疏水器液面下降 浮球又重新落下时,是由浮,球表面,的另一个位置和阀座接触的,要注意因为浮球不是,砰,的一下猛落到阀座上,而且浮球旋转作用使之几乎有无数的阀面来关,住阀座,因此,阀的磨损浮球表面可以忽略不计,阀的寿命极长,随着疏水器继续运行,冷的冷凝水排放,蒸汽设备和疏水器由排水而温度上升,冷凝水量减少,同时变,得较热,蒸汽也进入疏水器使排空气阀加热,直至关闭,浮球现在靠滚开或滚落阀座来控制冷凝水排量,在全部时间中保持在疏随器中的冷凝水液面始终覆盖住阀孔,因此防止了蒸汽漏出,独有的三点式托座,某些型号的,TLV,自由浮球热静力式疏水器采用一种独有的三点式托座设计,保证了浮球对阀座的,完美密封,图,9,支托浮球的,托架,是机械加工的,它和阀孔在一个夹具中定位精密打磨加工,这,保证了浮球同时座落在三个点上,也就是阀座和每个托叉上,把,托架 支撑安装在疏水器体内时 它要固定得能在阀座上方维持一个水封,以防蒸汽漏出,图,9,这种构造对冷凝水流量特别少 又用高压或过热蒸汽时特别有益,对于后者通常有与装置有关的,风险,即高温过热蒸汽会在疏水器起动后存在的冷凝水水封煮干 即使这样,用于高压蒸汽的三点式,托,架合适和小阀孔也能确保完善的密封,自由浮球式先导机构,自由浮球式疏水器的原理在无负荷状况下 也能保证浮球和阀座也能很好闭合,可是,由于没有,机,械杠杆和铰接,与相当的杠杆浮球疏水器相比就需要大直径的浮球,通常对于自由浮球疏水器处理,中,等流量的冷凝水流量这不是问题,在流量高的地方 需要大尺寸自由浮球 疏水器阀体将很大,于是,为了处理大排量而阀体物理,尺,寸又在合理的比例之内,TLV,设计了使用自由浮球作为先导机构与由活塞操纵的主阀相结合,此机 构如,图,10,所示,5,图,10,当冷凝水进入疏水器 浮球上升离开阀座 这就开启了在主阀中的中心钻出的先导通道,使冷凝,水,由此通道流到活塞下方 因为在水流过时又闪发成蒸汽 在通道底部的腔内产生的压力与阀体内的,压,力相等 但它的作用在等于活塞下方面积的大面积上 结果从活塞下面作用在主阀上的有效力大于,作,用在主阀顶部的力主阀被向上打开 使冷凝水流出 冷凝水排掉后 浮球滚回到主阀上,盖住中心,通道,活塞下的压力失去,主阀顶部的力比主阀下面的力要大,于是主阀关闭,图,11,用于过热蒸汽,具有三点式托架和没有排空气阀的自由浮球式疏水器,是用于排放过热蒸汽设备疏水的最佳选,择,6,背压的影响,在有高背压的用途中自由浮球热静力疏水阀工作极佳,它的性能是由疏水器两侧的工作压差而不,是工作原理本身来决定的,换句话说,当冷凝水回送主管的背压升高,压差下降,随之疏水器能力下,降,因此,在选择疏水器时要小心 不但要满足疏水器入口的最大压力,还要考虑到因背压降低了压,差,时,阀孔有能力通过要求的冷凝水量 还要注意若背压突然消失,产生在疏水器两则的极高压差超,过了,疏水器阀孔的选择 这样疏水器就会关闭,同样的事情,在杠杆浮球和倒吊桶疏水器中也会发,生,防冻和保温,所有品牌的自由浮球热静力疏水器设计得总有一部分冷凝水留在疏水器底部,因此,为了防止疏,水器安装在室外时结冻,疏水器和相应的管路应该妥善保温,自由浮球热静力疏水器的主要特性,7,特性,好处,只有一个运动部件,易维修,备件不多因此花费少,坚固而容易拆卸的上盖,不需要从管路上拆下疏水器就可以维修,高精磨的不锈钢浮球,浮球的转动使得与阀座间有无数个接触面,因此,磨损小,寿命长,容易接近到阀孔,不用从管路上拆下疏水器就可以进行阀孔的检,查,如需要更换也简单,浮球滚动地离开阀座,疏水器随从蒸汽设备排出的冷凝水流量变化自动,调排量,蒸汽设备一产生水就可以排除,简单的浮球,/,阀孔设计,在背压下疏水器能最好地工作,阀孔位于水面之下,防止蒸汽漏出,疏水器装有热静力排空气阀,确保无汽锁地,快速起动蒸汽装置,安有内置过滤网,防止管道污垢等疏水器的损坏,可加装汽锁释放阀,用于发生汽锁时的理想疏水器,提高装置效率和,产量,有用独有的三点式托做的型号,能在很低流量并无漏汽下良好工作,是用于过热,蒸汽的最佳选择,二,倒吊桶式蒸汽疏水器,阀,杠杆支点,工作原理,所有型式的吊桶式疏水器都在同样的原,理下工作,即一个一端封闭的小倒置圆桶,当桶里的冷凝水被蒸汽替代时就有浮力,水器,内,这个圆桶,或倒吊桶连接在杠杆上,在杠,杆上固定阀头杠杆末端支在阀座上 作为支,点,在吊桶的顶部有一个小的排汽孔,进口,出口,图,12,示以这样一个简单的疏水器,在疏,排放孔,吊桶,图,12,当蒸汽进入设备,空气在蒸汽,前,被驱赶进疏水器,因为吊桶在下,面,并且阀打开,所以空气能通过阀,孔缓,慢逐出,接着冷凝水到达疏水器,灌,进了水,由于吊桶仍然 在下面,水能,通过阀孔流出,然,后蒸汽进入入口 替换了存在吊桶内,的水,这使得浮桶,成为有浮力,而上浮 带动杠杆和阀向,阀座上,移,当阀接近关闭阀座时,通,过阀孔高速流过的冷凝,水流,突发地,推阀到阀座上,图,13,工作过程,冷凝水,排放,图,13,蒸汽进入,吊桶浮起,要注意吊桶内的蒸汽被吊桶底部和周围的冷凝水密封住,不会漏出,疏水器会一直关闭到直到冷凝水再次流入入口 把一些蒸汽通过排汽孔挤出,同时吊桶内的蒸汽,开始冷凝,吊桶失去浮力而开始下沉,这就带动安有阀的杠杆向下,最终阀在杠杆支点作用下离开阀,座,阀孔打开,冷凝水再次经阀孔排放,直至过程又重复进行为止,如果少量冷凝水流入疏水器 一些困在吊桶内的蒸汽将冷凝,还有一些则通过排汽孔被疏水器顶,部更冷的冷凝水冷凝 这使吊桶顿时失去浮力,疏水器再次重复工作,因此,倒吊桶式疏水器会在冷,凝,水量少时耗费一点蒸汽,倒吊桶式疏水器不能适用于入口蒸汽压力突然改变这一点是本质性的,因为压力快速下落会造成,水封闪发成汽 浮桶失去浮力而下落 带动阀离开阀座 蒸汽则能径直冲出疏水器流出 直到冷凝水,再,次形成水封为止,8,倒吊桶式疏水器的排空气能力,工作情况,排放孔,倒吊桶,图,14,倒吊桶式疏水器在正常工作,排空气速度慢,时的排放空气和不凝性气体的能,力是差的,其原因在探讨了图,14,即可明白,入口处的蒸汽压力是作用在,疏水器阀体中的压力 因此,如,果入口的和吊桶上的冷凝水处于,同一压力 推动空气通过小直径,排气孔的有效力就仅是水位差,显而易见,这个力很小,排,气孔,也小,空气排放会需要很长,时,间,阀孔尺寸和工作压力间的关系,在设计倒吊桶式疏水器时要考虑的因素是图,15,示出的受力情况,原则上吊桶的重量必须相当轻以,能浮起,而又要足够重 在下落时通过杠杆才能将阀离开阀座,也就是,F,w,LPA,像浮球热静力疏水器一样,必须在小阀孔和高工作压但低排量与大阀孔低工作压但高排量二者之,间作出选择,注意选型时不能只简单地依据阀体所能承受的最大工作压力来选择到吊桶式疏水器,而还要根据,安在疏水器中的阀孔的压力等级,A,用于过热蒸汽,在不超过阀体构造的最大压力和温度时,一些倒吊桶式疏水器的生产厂家推荐若采取有两个预防,措施,则他们的疏水器在过热蒸汽时可用于阀体构造的最大压力和温度下