蒸汽疏水閥汽(氣)鎖防止研究

摘 要

摘要：分析了用汽設備中蒸汽疏水閥產生蒸汽鎖、空氣鎖的原因，探討了防止蒸汽鎖、空氣鎖的措施。關鍵詞：用汽設備；疏水閥；蒸汽鎖；空氣鎖Research on Prevention of Vapor Lock and A
摘要：分析了用汽設備中蒸汽疏水閥產生蒸汽鎖、空氣鎖的原因，探討了防止蒸汽鎖、空氣鎖的措施。
關鍵詞：用汽設備；疏水閥；蒸汽鎖；空氣鎖
Research on Prevention of Vapor Lock and Air Lock of Steam Trap
LI Shuxun，ZHAO Ziqin，ZHANG Yuanji
Abstract：The reasons for vapor lock and air lock of steam trap in steam equipment are analyzed.Some measures to prevent vapor lock and air lock are discussed.
Key words：steam equipment；steam trap；vapor lock；air lock
1 疏水閥與汽(氣)鎖現象
    疏水閥自動排除用汽設備不斷產生的凝結水，并阻止蒸汽隨水排出，其作用為阻汽、通水、排空氣。若凝結水和不凝性氣體不能從用汽設備中迅速排出，易造成用汽設備的一部分空間被凝結水占據，進入的蒸汽量減少，導致用汽設備的傳熱面被凝結水占用，新進蒸汽不能與傳熱面接觸，無法與被加熱介質進行換熱。盡管蒸汽在用汽設備中已經開始形成凝結水，但只有當疏水閥及通往疏水閥的疏水管道內的蒸汽凝結后，疏水閥才會再次打開。與用汽設備內的蒸汽相比，疏水閥及疏水管道內被鎖閉的蒸汽凝結速率要慢得多，易導致用汽設備內充滿凝結水，這些凝結水只能等到被鎖閉的蒸汽凝結后才能排出。
    當疏水閥內蒸汽及不凝性氣體不能及時排出時，則會形成汽(氣)鎖現象[1]。由蒸汽引起的稱為蒸汽鎖，由空氣等不凝性氣體引起的稱為空氣鎖。這兩種現象的機理類似，是由于蒸汽或不凝性氣體在凝結水之前先進入了疏水閥，使閥門關閉[2～3]，導致用汽設備不能正常工作。
2 空氣鎖成因及改進措施
    空氣鎖的成因及解決空氣鎖的改進措施分別見圖1、2。
 

    當疏水閥內不凝氣體不能及時排出，即發生空氣鎖。對于安裝了沒有足夠排氣能力的圓盤式或倒吊桶式疏水閥的疏水系統，在用汽設備啟動時大量的空氣被凝結水鎖閉在疏水閥內，從而導致空氣鎖出現。對于空氣鎖，可通過在疏水閥體與用汽設備間安裝一條壓力平衡管來解決。
3 蒸汽鎖成因及改進措施
   對于蒸汽鎖需根據具體情況采取相應的措施[4～5]。
   ① 長直疏水管道
當用汽設備啟動后，先是蒸汽推動空氣和凝結水至疏水閥。此時，疏水閥打開，排除凝結水和空氣。緊接著蒸汽進入疏水閥，使閥門關閉。這時在長直疏水管道和疏水閥內部均充滿蒸汽，而用汽設備產生的凝結水被蒸汽鎖閉在疏水管道中，不能通過疏水閥排出。蒸汽鎖現象直到疏水閥和疏水管道內的蒸汽凝結才可得到緩解，見圖3。對于長直疏水管道出現的蒸汽鎖現象，可盡量采用大管徑疏水管道，并盡量縮短疏水閥前疏水管道的長度，使得凝結水自然流入疏水閥，見圖4。
 

   ② 不正確傾斜疏水管道
當用汽設備產生凝結水后，若疏水管道的傾斜方向與凝結水依靠重力的自然流動方向相反，蒸汽將先進入疏水閥，易引發蒸汽鎖，見圖5。解決這種蒸汽鎖的方法主要是改變疏水管道的傾斜方向，讓凝結水可以依靠重力自然流動。從用汽設備到疏水閥的疏水管道沿凝結水流向應有一定坡度，且盡量少采用彎頭，見圖6。
 

   ③ 垂直提升管
   若疏水管道垂直提升，蒸汽則先進入疏水閥，進而發生蒸汽鎖[6]，見圖7。解決這種蒸汽鎖的方法是改變疏水管道的結構，見圖8。使得凝結水可以依靠重力自然流動，不易發生蒸汽鎖。
 

   ④ 采用虹吸管疏水的用汽設備
   采用虹吸管疏水時(見圖9)，用汽設備中的凝結水由蒸汽推動進入疏水管道，因此凝結水易與蒸汽一同進入疏水閥，導致蒸汽鎖的產生。這時可通過使用蒸汽鎖釋放閥來釋放部分蒸汽，確?；煊姓羝哪Y水能夠無阻礙地連續流入疏水閥[7～8]。

   ⑤ 群組疏水
不同用汽設備產生的凝結水量是不相同的(見圖10)，當圖10中右側最遠端用汽設備產生的凝結水量逐漸減少時，蒸汽進入疏水閥，疏水閥關閉。此時，盡管另外兩臺用汽設備仍在產生凝結水，但是由于疏水閥已經關閉，凝結水無法排出，導致用汽設備內積水。對每臺用汽設備分別安裝疏水閥進行有效排除凝結水，而且不會受到其他用汽設備凝結水量的影響，見圖11。
 

4 結論
    疏水閥汽(氣)鎖現象的產生不僅降低了蒸汽的利用率，而且降低了用汽設備的生產能力。通過分析可知，汽(氣)鎖往往不是疏水閥自身的故障，而是由于用汽設備的特殊結構和疏水管道安裝不當造成的。汽(氣)鎖原因可歸納為兩類：無法優先排除最接近疏水閥管道內的凝結水，蒸汽、不凝結性氣體和凝結水同時從用汽設備流向疏水閥。只有采取相應的措施以及合理安裝疏水閥，才能防止疏水閥汽(氣)鎖的發生。
參考文獻：
[1] 林斌.蒸汽系統設計的探討[J].煤氣與熱力，2004，24(5)：276-278.
[2] 蔣興可.蒸汽疏水閥[M].北京：紡織工業出版社，1986：215-219.
[3] 軟雄兵，楊德勇，馬學兵.蒸汽凝結水回收方案探討[J].暖通空調，2004，34(1)：43-44.
[4] 程代京，劉銀河.蒸汽凝結水的回收及利用[M].北京：化學工業出版社，2007：114-115.
[5] 孔瓏.流體力學[M].北京：高等教育出版社，2003：112-114.
[6] 高天敏則，平正登.凝結水回收與利用[M].李坤英，澤.北京：機械工業出版社，1992：56-59.
[7] 中井喜多雄.蒸汽疏水閥[M].李坤英，澤.北京：機械工業出版社，1989：275-280.
[8] 熊暉，朱繼東.虹吸管排氣設備適用條件探討[J].中國給水排水，2005，21(7)：55-56.
 
 
(本文作者：李樹勛1、2 趙子琴1、2 張元吉1、2 1.蘭州理工大學 石油化工學院 甘肅蘭州 730050；2.機械工業泵及特殊閥門工程研究中心 甘肅蘭州 730050)