蒸汽疏水閥容量計(jì)算方法與試驗(yàn)研究

周霖

[摘 要]蒸汽疏水閥是一個(gè)十分重要的零件，為了確保蒸汽疏水閥的性能與安全，需要對(duì)其容量進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過程中，蒸汽使用設(shè)備的容量以及安全率等，都是十分重要的參數(shù)?；诖?，本文對(duì)蒸汽疏水閥的容量計(jì)算方法、試驗(yàn)方法等進(jìn)行了研究，以確保蒸汽疏水閥的良好應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]蒸汽疏水閥 容量計(jì)算方法 試驗(yàn)方法

中圖分類號(hào)：TQ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）05-0363-01

前言：在使用蒸汽設(shè)備當(dāng)中，蒸汽的潛熱釋放會(huì)凝結(jié)成水，在蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中會(huì)造成設(shè)備局部溫差、內(nèi)壁腐蝕、水擊等情況，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備的熱交換率造成影響。因此，在蒸汽使用設(shè)備中，必須及時(shí)將凝結(jié)水排除。采用蒸汽疏水閥，能夠自動(dòng)將凝結(jié)水排除，避免蒸汽發(fā)生泄漏。在實(shí)際應(yīng)用中，蒸汽疏水閥的容量具有十分重要的意義，如果容量選擇不當(dāng)，將會(huì)造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)件腐蝕、設(shè)備性能下降等問題。因此，對(duì)其容量必須進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和試驗(yàn)。

一、蒸汽疏水閥的容量計(jì)算方法

（一）安全率的確定

安全率指的是蒸汽疏水閥容量的確定過程中，即使確定的容量與設(shè)備實(shí)際產(chǎn)生的凝結(jié)水量發(fā)生誤差，也能夠確保蒸汽疏水閥正常運(yùn)行的安全系數(shù)。對(duì)于安全率的確定，應(yīng)當(dāng)考慮到蒸汽疏水閥的形式與動(dòng)作特點(diǎn)、蒸汽使用設(shè)備的負(fù)荷特性等方面的因素[1]。而在實(shí)際應(yīng)用中，蒸汽疏水閥大多處于間斷排放的狀態(tài)，如果蒸汽疏水閥具有不同的形式，也就會(huì)具有不同的動(dòng)作時(shí)間。在通常情況下，如果是蒸汽疏水閥具有間斷動(dòng)作，可以選取2到3的安全率。如果蒸汽疏水閥具有連續(xù)動(dòng)作，則可采取1.5的安全率。

（二）設(shè)備凝結(jié)水負(fù)荷的計(jì)算

在蒸汽使用設(shè)備當(dāng)中，主要是通過蒸汽對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱，而蒸汽向被加熱物進(jìn)行加熱的過程中，蒸汽將會(huì)發(fā)生凝結(jié)，形成凝結(jié)水。轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水的蒸汽，在對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱的過程中，是使其達(dá)到預(yù)定溫度所必須的蒸汽量。在凝結(jié)之后，蒸汽釋放的熱量與蒸汽使用設(shè)備的凝結(jié)水負(fù)荷、使用蒸汽壓力下的潛熱、工作條件下的飽和冷凝水焓值與飽和蒸氣焓值等參數(shù)相關(guān)。而被加熱物吸收的熱量則與被加熱物的流體比熱容、流體重量、以及其被加熱前后的溫度相關(guān)。由熱力學(xué)第一定律可知，在被加熱物升溫所吸收的熱量，與蒸汽凝結(jié)釋放的熱量是相等的。

（三）蒸汽輸送管凝結(jié)水量的計(jì)算

在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，其負(fù)荷容量就是蒸汽使用設(shè)備的容量。在啟動(dòng)設(shè)備的時(shí)候，設(shè)備、被加熱物都是常溫，因此，蒸汽量在這一階段的消耗量將會(huì)增加，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的凝結(jié)水。為了防止蒸汽管道的表面散熱，需要采取相應(yīng)的保溫措施[2]。在啟動(dòng)設(shè)備的過程中，蒸汽需要對(duì)管線及其保溫層都進(jìn)行預(yù)熱。在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，要對(duì)這一問題進(jìn)行充分的考慮。如果設(shè)備處于持續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)，無需進(jìn)行過多的啟停操作，那么可以利用旁通閥排放設(shè)備啟動(dòng)產(chǎn)生的凝結(jié)水，在這一情況下，蒸汽疏水閥的容量無需考慮設(shè)備啟動(dòng)的負(fù)荷特性。而如果設(shè)備需要經(jīng)常進(jìn)行啟停操作，設(shè)備負(fù)荷變化明顯，短時(shí)間內(nèi)會(huì)形成大量凝結(jié)水，因而在計(jì)算中需要對(duì)設(shè)備啟動(dòng)負(fù)荷特性進(jìn)行考慮。

（四）穩(wěn)定散熱產(chǎn)生凝結(jié)水量的計(jì)算

在蒸汽配管的過程中，通常都需要根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保溫，因此，在啟動(dòng)蒸汽配管并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之后，實(shí)際的散熱損失比較小。在這種情況下，采用穩(wěn)定狀態(tài)下蒸汽配管由于散熱而產(chǎn)生的凝結(jié)水量、單位長(zhǎng)度的管道散熱量、管道長(zhǎng)度、管內(nèi)蒸汽壓相應(yīng)的潛熱等參數(shù)，對(duì)凝結(jié)水產(chǎn)生量進(jìn)行計(jì)算。其中，管內(nèi)蒸汽壓力相應(yīng)的潛熱，選取的是在工作條件下，飽和冷凝水焓值、飽和蒸氣焓值之間的差值。

二、蒸汽疏水閥的容量試驗(yàn)方法

（一）試驗(yàn)裝置

在通常情況下，可將疏水閥出口端連接大氣，進(jìn)行熱凝結(jié)水排量試驗(yàn)。在整套試驗(yàn)系統(tǒng)中，包括了高壓罐、壓力測(cè)量裝置、承重裝置、溫度測(cè)量裝置、調(diào)節(jié)閥等部分[3]。在被測(cè)蒸汽疏水閥進(jìn)口端測(cè)壓點(diǎn)與進(jìn)口端測(cè)溫點(diǎn)之間，應(yīng)當(dāng)保持10倍管徑以內(nèi)的距離。在被測(cè)蒸汽疏水閥與其進(jìn)口端測(cè)壓點(diǎn)之間，應(yīng)保持20倍管徑以內(nèi)的距離。對(duì)于被測(cè)疏水閥進(jìn)口端的壓力和溫度測(cè)量，應(yīng)采用兩套系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

（二）試驗(yàn)條件與記錄

在測(cè)定蒸汽疏水閥凝結(jié)水排量的過程中，在工作壓力范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)選取幾個(gè)不同的點(diǎn)，在給定過冷的溫度下進(jìn)行測(cè)量。在不同的壓力點(diǎn)中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多次試驗(yàn)取平均值的方式。每次所得的數(shù)值與平均值之間，必須保持在10%以下的偏差。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的過程中，應(yīng)當(dāng)保證被測(cè)蒸汽疏水閥保持在1.5%以內(nèi)的壓力波動(dòng)值和3攝氏度以內(nèi)的溫度波動(dòng)值[4]。在試驗(yàn)過程中，需要進(jìn)行記錄的數(shù)據(jù)主要包括被測(cè)蒸汽疏水閥進(jìn)口端的起始?jí)毫?、終止壓力、起始溫度、終止溫度，以及被測(cè)蒸汽疏水閥出口端的起始?jí)毫徒K止壓力。同時(shí)還需要記錄高壓罐的起始水位和終止水位、計(jì)量桶加水起始質(zhì)量和終止質(zhì)量。最后，還需要對(duì)試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行記錄。

（三）排水量的計(jì)算

在試驗(yàn)結(jié)果的記錄當(dāng)中，如果對(duì)高壓罐的起始水位和終止水位進(jìn)行了記錄，在計(jì)算熱凝結(jié)水排量的過程中，應(yīng)用了高壓罐內(nèi)徑、高壓罐中水的比體積、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、高壓罐的起始水位和終止水位等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。在試驗(yàn)過程中，如果采用計(jì)量桶加水的方式，并對(duì)起始質(zhì)量和終止質(zhì)量進(jìn)行記錄，則在計(jì)算熱凝結(jié)水排量的過程中，采用計(jì)量桶加水開始和加水終止時(shí)的質(zhì)量為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)論：蒸汽疏水閥是一個(gè)十分重要的零部件，在蒸汽使用設(shè)備中具有非常重要的作用。因此，在實(shí)際使用中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其容量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和試驗(yàn)，確保其能夠發(fā)揮出良好的性能，更加高效的排除設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)水，從而確保設(shè)備的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 李樹勛，趙子琴，張?jiān)讫?高溫高壓過熱蒸汽疏水閥消聲減振研究[J]. 振動(dòng)與沖擊，2011，10：116-121.

[2] 趙亮，王東林，韋華，席國(guó)潔.國(guó)內(nèi)蒸汽疏水閥使用現(xiàn)狀及其管理探討[J].石油化工設(shè)備，2010，02：48-51.

[3] 李樹勛，徐登偉，李確，王朝富.倒吊桶先導(dǎo)式蒸汽疏水閥的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2012，03：346-350.

[4] 李樹勛，胡建華，李連翠，徐曉剛，張興.超（超）臨界蒸汽疏水閥內(nèi)部空化模擬[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2013，05：145-153.