蒸汽疏水阀汽(气)锁防止研究

摘 要

摘要：分析了用汽设备中蒸汽疏水阀产生蒸汽锁、空气锁的原因，探讨了防止蒸汽锁、空气锁的措施。关键词：用汽设备；疏水阀；蒸汽锁；空气锁Research on Prevention of Vapor Lock and A
摘要：分析了用汽设备中蒸汽疏水阀产生蒸汽锁、空气锁的原因，探讨了防止蒸汽锁、空气锁的措施。
关键词：用汽设备；疏水阀；蒸汽锁；空气锁
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 疏水阀与汽(气)锁现象
    疏水阀自动排除用汽设备不断产生的凝结水，并阻止蒸汽随水排出，其作用为阻汽、通水、排空气。若凝结水和不凝性气体不能从用汽设备中迅速排出，易造成用汽设备的一部分空间被凝结水占据，进入的蒸汽量减少，导致用汽设备的传热面被凝结水占用，新进蒸汽不能与传热面接触，无法与被加热介质进行换热。尽管蒸汽在用汽设备中已经开始形成凝结水，但只有当疏水阀及通往疏水阀的疏水管道内的蒸汽凝结后，疏水阀才会再次打开。与用汽设备内的蒸汽相比，疏水阀及疏水管道内被锁闭的蒸汽凝结速率要慢得多，易导致用汽设备内充满凝结水，这些凝结水只能等到被锁闭的蒸汽凝结后才能排出。
    当疏水阀内蒸汽及不凝性气体不能及时排出时，则会形成汽(气)锁现象[1]。由蒸汽引起的称为蒸汽锁，由空气等不凝性气体引起的称为空气锁。这两种现象的机理类似，是由于蒸汽或不凝性气体在凝结水之前先进入了疏水阀，使阀门关闭[2～3]，导致用汽设备不能正常工作。
2 空气锁成因及改进措施
    空气锁的成因及解决空气锁的改进措施分别见图1、2。
 

    当疏水阀内不凝气体不能及时排出，即发生空气锁。对于安装了没有足够排气能力的圆盘式或倒吊桶式疏水阀的疏水系统，在用汽设备启动时大量的空气被凝结水锁闭在疏水阀内，从而导致空气锁出现。对于空气锁，可通过在疏水阀体与用汽设备间安装一条压力平衡管来解决。
3 蒸汽锁成因及改进措施
   对于蒸汽锁需根据具体情况采取相应的措施[4～5]。
   ① 长直疏水管道
当用汽设备启动后，先是蒸汽推动空气和凝结水至疏水阀。此时，疏水阀打开，排除凝结水和空气。紧接着蒸汽进入疏水阀，使阀门关闭。这时在长直疏水管道和疏水阀内部均充满蒸汽，而用汽设备产生的凝结水被蒸汽锁闭在疏水管道中，不能通过疏水阀排出。蒸汽锁现象直到疏水阀和疏水管道内的蒸汽凝结才可得到缓解，见图3。对于长直疏水管道出现的蒸汽锁现象，可尽量采用大管径疏水管道，并尽量缩短疏水阀前疏水管道的长度，使得凝结水自然流入疏水阀，见图4。
 

   ② 不正确倾斜疏水管道
当用汽设备产生凝结水后，若疏水管道的倾斜方向与凝结水依靠重力的自然流动方向相反，蒸汽将先进入疏水阀，易引发蒸汽锁，见图5。解决这种蒸汽锁的方法主要是改变疏水管道的倾斜方向，让凝结水可以依靠重力自然流动。从用汽设备到疏水阀的疏水管道沿凝结水流向应有一定坡度，且尽量少采用弯头，见图6。
 

   ③ 垂直提升管
   若疏水管道垂直提升，蒸汽则先进入疏水阀，进而发生蒸汽锁[6]，见图7。解决这种蒸汽锁的方法是改变疏水管道的结构，见图8。使得凝结水可以依靠重力自然流动，不易发生蒸汽锁。
 

   ④ 采用虹吸管疏水的用汽设备
   采用虹吸管疏水时(见图9)，用汽设备中的凝结水由蒸汽推动进入疏水管道，因此凝结水易与蒸汽一同进入疏水阀，导致蒸汽锁的产生。这时可通过使用蒸汽锁释放阀来释放部分蒸汽，确保混有蒸汽的凝结水能够无阻碍地连续流入疏水阀[7～8]。

   ⑤ 群组疏水
不同用汽设备产生的凝结水量是不相同的(见图10)，当图10中右侧最远端用汽设备产生的凝结水量逐渐减少时，蒸汽进入疏水阀，疏水阀关闭。此时，尽管另外两台用汽设备仍在产生凝结水，但是由于疏水阀已经关闭，凝结水无法排出，导致用汽设备内积水。对每台用汽设备分别安装疏水阀进行有效排除凝结水，而且不会受到其他用汽设备凝结水量的影响，见图11。
 

4 结论
    疏水阀汽(气)锁现象的产生不仅降低了蒸汽的利用率，而且降低了用汽设备的生产能力。通过分析可知，汽(气)锁往往不是疏水阀自身的故障，而是由于用汽设备的特殊结构和疏水管道安装不当造成的。汽(气)锁原因可归纳为两类：无法优先排除最接近疏水阀管道内的凝结水，蒸汽、不凝结性气体和凝结水同时从用汽设备流向疏水阀。只有采取相应的措施以及合理安装疏水阀，才能防止疏水阀汽(气)锁的发生。
参考文献：
[1] 林斌.蒸汽系统设计的探讨[J].煤气与热力，2004，24(5)：276-278.
[2] 蒋兴可.蒸汽疏水阀[M].北京：纺织工业出版社，1986：215-219.
[3] 软雄兵，杨德勇，马学兵.蒸汽凝结水回收方案探讨[J].暖通空调，2004，34(1)：43-44.
[4] 程代京，刘银河.蒸汽凝结水的回收及利用[M].北京：化学工业出版社，2007：114-115.
[5] 孔珑.流体力学[M].北京：高等教育出版社，2003：112-114.
[6] 高天敏则，平正登.凝结水回收与利用[M].李坤英，泽.北京：机械工业出版社，1992：56-59.
[7] 中井喜多雄.蒸汽疏水阀[M].李坤英，泽.北京：机械工业出版社，1989：275-280.
[8] 熊晖，朱继东.虹吸管排气设备适用条件探讨[J].中国给水排水，2005，21(7)：55-56.
 
 
(本文作者：李树勋1、2 赵子琴1、2 张元吉1、2 1.兰州理工大学 石油化工学院 甘肃兰州 730050；2.机械工业泵及特殊阀门工程研究中心 甘肃兰州 730050)