某船供熱系統(tǒng)冷凝水對(duì)蒸汽減壓閥穩(wěn)定工作的影響及對(duì)策研究

曾慶鎖

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動(dòng)，甚至穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能喪失，一直是某船供熱系統(tǒng)中長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)減壓結(jié)構(gòu)及其相關(guān)作用的研究，結(jié)合閥門自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經(jīng)閥口節(jié)流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開(kāi)度使P2增大。若反時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，閥口的開(kāi)度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時(shí)升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內(nèi)壓力升高，在膜片上產(chǎn)生的推力相應(yīng)增大，此推力破壞了原來(lái)力的平衡，使膜片向上移動(dòng)，在膜片上移的同時(shí)，因復(fù)位彈簧的作用，使閥芯也向上移動(dòng)，關(guān)小進(jìn)氣閥口，節(jié)流作用加大，使輸出壓力下降，直至達(dá)到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來(lái)值。若輸入壓力瞬時(shí)下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進(jìn)氣閥口開(kāi)大，節(jié)流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來(lái)值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能機(jī)理分析

（1）由于鍋爐水質(zhì)較差，減壓閥內(nèi)部產(chǎn)生的凝水使閥門活塞環(huán)，導(dǎo)閥膜片等摩擦部件工作環(huán)境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導(dǎo)閥膜片失去彈性，活塞環(huán)卡死等故障。該船減壓閥中最容易產(chǎn)生故障的是導(dǎo)閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進(jìn)行研磨和更換，其次是活塞環(huán)卡死，造成減壓閥壓力調(diào)節(jié)功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復(fù)位，在管理中造成很大的不便。

（2）當(dāng)冷凝水侵入到活塞汽腔時(shí)，由于水不可壓縮的特性，主閥復(fù)位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當(dāng)出口壓力低于設(shè)定值時(shí)，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內(nèi)的壓力向下移動(dòng)，使氣腔內(nèi)壓力升高，直到達(dá)到新的受力平衡。冷凝水的存在相當(dāng)于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問(wèn)題解決對(duì)策和方法

蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥的流動(dòng)過(guò)程，是絕熱節(jié)流過(guò)程。這種絕熱節(jié)流過(guò)程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動(dòng)過(guò)程。蒸汽節(jié)流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥后，非但不會(huì)產(chǎn)生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說(shuō)冷凝水的產(chǎn)生來(lái)自系統(tǒng)，而且是唯一的。這樣，對(duì)于防止和減少冷凝水進(jìn)入減壓閥的措施方法也變得簡(jiǎn)單了。

3.1 改善鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，提高鍋爐產(chǎn)生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態(tài)水的含量

鍋爐運(yùn)行時(shí)為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過(guò)大，應(yīng)避免高水位運(yùn)行，并嚴(yán)格控制水質(zhì)，同時(shí)鍋爐向外供應(yīng)蒸汽量的增加不宜過(guò)快，以防止汽包內(nèi)壓力驟降，水面下產(chǎn)生“自蒸發(fā)”現(xiàn)象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質(zhì)，降低凝水對(duì)減壓閥內(nèi)部件的危害性

天然水中含有各種雜質(zhì)，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經(jīng)處理，就用來(lái)作為鍋爐給水，不僅對(duì)鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質(zhì)被蒸汽帶進(jìn)管路系統(tǒng)，形成水垢，促使電化學(xué)腐蝕作用加強(qiáng)，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設(shè)備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環(huán)境進(jìn)行熱交換產(chǎn)生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來(lái)解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細(xì)，排水效率低，效果不理想，而且無(wú)法排除系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強(qiáng)，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個(gè)閥門，運(yùn)行一段時(shí)間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

加設(shè)汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對(duì)減壓裝置的穩(wěn)定工作，使用壽命是一個(gè)重要的保障措施。綜觀現(xiàn)有汽水分離器產(chǎn)品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規(guī)格齊全。凝水滯留對(duì)一個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)來(lái)講是有百害而無(wú)一利的，減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

3.5 減壓閥的選用注意事項(xiàng)

根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí)，應(yīng)使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應(yīng)該比設(shè)備耗汽量大10%～20%為宜，千萬(wàn)不要出現(xiàn)“大馬拉小車的情況”，否則，對(duì)減壓工況的穩(wěn)定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時(shí)應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設(shè)置一個(gè)獨(dú)立排放口，用于設(shè)備啟動(dòng)時(shí)排水，蒸汽過(guò)濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸耀慶.采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動(dòng)，甚至穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能喪失，一直是某船供熱系統(tǒng)中長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)減壓結(jié)構(gòu)及其相關(guān)作用的研究，結(jié)合閥門自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經(jīng)閥口節(jié)流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開(kāi)度使P2增大。若反時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，閥口的開(kāi)度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時(shí)升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內(nèi)壓力升高，在膜片上產(chǎn)生的推力相應(yīng)增大，此推力破壞了原來(lái)力的平衡，使膜片向上移動(dòng)，在膜片上移的同時(shí)，因復(fù)位彈簧的作用，使閥芯也向上移動(dòng)，關(guān)小進(jìn)氣閥口，節(jié)流作用加大，使輸出壓力下降，直至達(dá)到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來(lái)值。若輸入壓力瞬時(shí)下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進(jìn)氣閥口開(kāi)大，節(jié)流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來(lái)值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能機(jī)理分析

（1）由于鍋爐水質(zhì)較差，減壓閥內(nèi)部產(chǎn)生的凝水使閥門活塞環(huán)，導(dǎo)閥膜片等摩擦部件工作環(huán)境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導(dǎo)閥膜片失去彈性，活塞環(huán)卡死等故障。該船減壓閥中最容易產(chǎn)生故障的是導(dǎo)閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進(jìn)行研磨和更換，其次是活塞環(huán)卡死，造成減壓閥壓力調(diào)節(jié)功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復(fù)位，在管理中造成很大的不便。

（2）當(dāng)冷凝水侵入到活塞汽腔時(shí)，由于水不可壓縮的特性，主閥復(fù)位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當(dāng)出口壓力低于設(shè)定值時(shí)，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內(nèi)的壓力向下移動(dòng)，使氣腔內(nèi)壓力升高，直到達(dá)到新的受力平衡。冷凝水的存在相當(dāng)于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問(wèn)題解決對(duì)策和方法

蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥的流動(dòng)過(guò)程，是絕熱節(jié)流過(guò)程。這種絕熱節(jié)流過(guò)程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動(dòng)過(guò)程。蒸汽節(jié)流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥后，非但不會(huì)產(chǎn)生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說(shuō)冷凝水的產(chǎn)生來(lái)自系統(tǒng)，而且是唯一的。這樣，對(duì)于防止和減少冷凝水進(jìn)入減壓閥的措施方法也變得簡(jiǎn)單了。

3.1 改善鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，提高鍋爐產(chǎn)生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態(tài)水的含量

鍋爐運(yùn)行時(shí)為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過(guò)大，應(yīng)避免高水位運(yùn)行，并嚴(yán)格控制水質(zhì)，同時(shí)鍋爐向外供應(yīng)蒸汽量的增加不宜過(guò)快，以防止汽包內(nèi)壓力驟降，水面下產(chǎn)生“自蒸發(fā)”現(xiàn)象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質(zhì)，降低凝水對(duì)減壓閥內(nèi)部件的危害性

天然水中含有各種雜質(zhì)，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經(jīng)處理，就用來(lái)作為鍋爐給水，不僅對(duì)鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質(zhì)被蒸汽帶進(jìn)管路系統(tǒng)，形成水垢，促使電化學(xué)腐蝕作用加強(qiáng)，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設(shè)備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環(huán)境進(jìn)行熱交換產(chǎn)生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來(lái)解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細(xì)，排水效率低，效果不理想，而且無(wú)法排除系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強(qiáng)，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個(gè)閥門，運(yùn)行一段時(shí)間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

加設(shè)汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對(duì)減壓裝置的穩(wěn)定工作，使用壽命是一個(gè)重要的保障措施。綜觀現(xiàn)有汽水分離器產(chǎn)品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規(guī)格齊全。凝水滯留對(duì)一個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)來(lái)講是有百害而無(wú)一利的，減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

3.5 減壓閥的選用注意事項(xiàng)

根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí)，應(yīng)使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應(yīng)該比設(shè)備耗汽量大10%～20%為宜，千萬(wàn)不要出現(xiàn)“大馬拉小車的情況”，否則，對(duì)減壓工況的穩(wěn)定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時(shí)應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設(shè)置一個(gè)獨(dú)立排放口，用于設(shè)備啟動(dòng)時(shí)排水，蒸汽過(guò)濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸耀慶.采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動(dòng)，甚至穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能喪失，一直是某船供熱系統(tǒng)中長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。該文通過(guò)對(duì)減壓結(jié)構(gòu)及其相關(guān)作用的研究，結(jié)合閥門自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)故障原因進(jìn)行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經(jīng)閥口節(jié)流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開(kāi)度使P2增大。若反時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，閥口的開(kāi)度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時(shí)升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內(nèi)壓力升高，在膜片上產(chǎn)生的推力相應(yīng)增大，此推力破壞了原來(lái)力的平衡，使膜片向上移動(dòng)，在膜片上移的同時(shí)，因復(fù)位彈簧的作用，使閥芯也向上移動(dòng)，關(guān)小進(jìn)氣閥口，節(jié)流作用加大，使輸出壓力下降，直至達(dá)到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來(lái)值。若輸入壓力瞬時(shí)下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進(jìn)氣閥口開(kāi)大，節(jié)流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來(lái)值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能機(jī)理分析

（1）由于鍋爐水質(zhì)較差，減壓閥內(nèi)部產(chǎn)生的凝水使閥門活塞環(huán)，導(dǎo)閥膜片等摩擦部件工作環(huán)境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導(dǎo)閥膜片失去彈性，活塞環(huán)卡死等故障。該船減壓閥中最容易產(chǎn)生故障的是導(dǎo)閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進(jìn)行研磨和更換，其次是活塞環(huán)卡死，造成減壓閥壓力調(diào)節(jié)功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復(fù)位，在管理中造成很大的不便。

（2）當(dāng)冷凝水侵入到活塞汽腔時(shí)，由于水不可壓縮的特性，主閥復(fù)位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當(dāng)出口壓力低于設(shè)定值時(shí)，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內(nèi)的壓力向下移動(dòng)，使氣腔內(nèi)壓力升高，直到達(dá)到新的受力平衡。冷凝水的存在相當(dāng)于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問(wèn)題解決對(duì)策和方法

蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥的流動(dòng)過(guò)程，是絕熱節(jié)流過(guò)程。這種絕熱節(jié)流過(guò)程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動(dòng)過(guò)程。蒸汽節(jié)流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥后，非但不會(huì)產(chǎn)生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說(shuō)冷凝水的產(chǎn)生來(lái)自系統(tǒng)，而且是唯一的。這樣，對(duì)于防止和減少冷凝水進(jìn)入減壓閥的措施方法也變得簡(jiǎn)單了。

3.1 改善鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，提高鍋爐產(chǎn)生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態(tài)水的含量

鍋爐運(yùn)行時(shí)為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過(guò)大，應(yīng)避免高水位運(yùn)行，并嚴(yán)格控制水質(zhì)，同時(shí)鍋爐向外供應(yīng)蒸汽量的增加不宜過(guò)快，以防止汽包內(nèi)壓力驟降，水面下產(chǎn)生“自蒸發(fā)”現(xiàn)象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質(zhì)，降低凝水對(duì)減壓閥內(nèi)部件的危害性

天然水中含有各種雜質(zhì)，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經(jīng)處理，就用來(lái)作為鍋爐給水，不僅對(duì)鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質(zhì)被蒸汽帶進(jìn)管路系統(tǒng)，形成水垢，促使電化學(xué)腐蝕作用加強(qiáng)，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設(shè)備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環(huán)境進(jìn)行熱交換產(chǎn)生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來(lái)解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細(xì)，排水效率低，效果不理想，而且無(wú)法排除系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強(qiáng)，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個(gè)閥門，運(yùn)行一段時(shí)間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

加設(shè)汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對(duì)減壓裝置的穩(wěn)定工作，使用壽命是一個(gè)重要的保障措施。綜觀現(xiàn)有汽水分離器產(chǎn)品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規(guī)格齊全。凝水滯留對(duì)一個(gè)蒸汽供熱系統(tǒng)來(lái)講是有百害而無(wú)一利的，減壓裝置汽水分離器的設(shè)置至關(guān)重要

3.5 減壓閥的選用注意事項(xiàng)

根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí)，應(yīng)使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應(yīng)該比設(shè)備耗汽量大10%～20%為宜，千萬(wàn)不要出現(xiàn)“大馬拉小車的情況”，否則，對(duì)減壓工況的穩(wěn)定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時(shí)應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設(shè)置一個(gè)獨(dú)立排放口，用于設(shè)備啟動(dòng)時(shí)排水，蒸汽過(guò)濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸耀慶.采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.endprint