“滞流”现象及机械冷凝水泵、疏水阀泵的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇“滞流”现象及机械冷凝水泵、疏水阀泵的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】本文分析了生产过程中影响换热器换热效率的“滞流”现象发生的原理及后果，并着重介绍了应用冷凝水泵、疏水阀泵解决“滞流”问题的思路及方法。
【关键词】滞流；疏水阀泵；蒸汽；冷凝水
1 前言
在工业行业中，蒸汽常被用于加热产品或作为机械设备动力。随着使用蒸汽的设备越来越多，蒸汽疏水阀得以发展。“疏水阀”在JIS B 0100阀门专业术语中是这样定义的：一个能不需外界帮助，自动从设备或管道中排出冷凝水的装置。蒸汽疏水阀作为一种自动的阀门在工业应用中必不可少，需要有以下三个特点：快速、完全地排放冷凝水；长时间后不会泄漏蒸汽；能排放空气等不凝性气体。
蒸汽疏水阀中冷凝水排放是由于疏水阀入口和出口间存在压差。只有当入口压力高于出口压力时，疏水阀才能正常运行。当疏水阀的工作压差过低时，冷凝水无法通过疏水阀排放，并在换热器里积存，这一现象称为“滞流”。
2 “滞流”现象
当生产过程中出现：换热器管束经常破损；换热设备经常存在水锤声；加热不稳定等现象时，很有可能是“滞流”造成的。
“滞流”现象是疏水阀工作压差过低产生的。前面提到过，疏水阀只有在入口压力高于出口压力时才能正常运行。蒸汽系统通常是按照这个原则设计的，但如果使用了温度控制阀，则运行中压差可能会出现颠倒。
2.1“滞流”发生的原理
以换热器为例，通常其设计应满足预期最大负荷。换热器面积固定不变，但是负荷会随运行情况发生变化。如根据温度控制，当操作温度达到设定要求时，为维持操作温度，控制阀开度开始减小甚至完全关闭，此时换热器内压力下降，甚至发生疏水阀入口压力低于出口压力的情况，致使冷凝水积存、无法排放。
另外，在产品温度低于标准沸点时，设备内压力或会低于大气压力，形成真空；冷凝水管线背压增加，冷凝水会回流到设备中。
以上情况都会产生“滞流”现象。
2.2“滞流”造成的后果
“滞流”现象可通过改变疏水阀前后压差消除。但在压力提升的过程中，冷凝水会一直存留在换热器内，导致一系列严重后果。
2.2.1 水锤
冷凝水积存在换热器中无法及时排放，当蒸汽接触到积存的冷凝水时，冷凝水与蒸汽之间的温差会导致蒸汽发生瞬间冷凝，从而造成液滴剧烈碰撞，发生水锤。如果某处管壁较薄或者长期处于金属疲劳状态，则水锤的冲击力会对管束造成严重损害。
此外，水锤还会使垫片接口泄漏、管线阀门损坏、产生噪音。
2.2.2 温度波动
温度控制回路中容易发生“滞流”现象，为保证设定温度，控制阀需要不断开关，温度过高时控制阀关小，温度压力降低，此时易发生“滞流”，冷凝水的存在严重影响换热器的换热效果，温度降低甚至过低；此时，控制阀开大，蒸汽进入，温度压力升高，疏水阀可以正常工作，冷凝水排放，换热正常进行，温度又开始升高。在这样的控制过程中，温度压力始终处于一个频繁波动的过程无法稳定，这也势必会造成产品温度的波动，影响后续生产及产品质量。
2.3 防止“滞流”的方法
防止“滞流”就是要防止冷凝水在换热器中积存，仅靠更换疏水阀无法防止“滞流”。只有保证疏水阀入口压力始终大于出口压力，确保冷凝水顺利排出才能有效防止“滞流”。因此存在两种方式：（1）降低疏水阀出口压力；（2）升高疏水阀入口压力。
方法（1）可以通过安装真空泵将疏水阀出口管线的压力降至常压以下，维持疏水阀正常运行所需的压差。方法（2）则可以通过安装冷凝水泵或疏水阀泵来实现。这两种方法都可以防止“滞流”现象发生，具体则应视发生原因，设备安装环境及设备数量确定。
真空泵能提供低于常压的环境，适用设备内出现真空状态的情况，可同时支持多个设备，但存在安装维护复杂，需额外供电，机封易损等问题。而冷凝水泵和疏水阀泵以蒸汽或其他气体作为动力，自动运行，无气蚀，安装维护简便，能有效解决“滞流”问题。下面着重介绍机械冷凝水泵、疏水阀泵的工作原理及其应用。
3 冷凝水泵
机械冷凝水泵依靠蒸汽或压缩空气、氮气作为动力将蒸汽系统或冷凝水收集区内的冷凝水送回冷凝水回收系统。其适用于开放式系统，能有效的回收多个蒸汽使用设备排放的冷凝水，并回收冷凝水的热量；尤其适于安装位置较低、较集中的设备。
对于开放式系统需注意以下几点：每个用汽设备应单独安装疏水阀；为确保足够缓冲量，应保持冷凝水管线足够长，或增加一个冷凝水罐；
用汽设备出口管线必须与冷凝水泵或者冷凝水罐保持一定的水头，并加装破真空阀；需设置一根放空管，将闪蒸气排放至大气；
4 疏水阀泵
疏水阀泵是将疏水阀和冷凝水泵结合的产物，有的还带有止回阀和排气阀。其原理是：冷凝水进入疏水阀泵泵体，浮球会根据冷凝水水位操控球阀，使导孔关闭或开启。当压差足够时，冷凝水将会经过导孔排出，这时疏水阀泵以疏水阀模式运作；当压差不够高时，冷凝水将累积在疏水阀泵中使水位上升，当浮球到达它的上启动点，它会转换阀块开关状态，令排气阀关闭，动力蒸汽阀门打开。蒸汽提供的压力使疏水器泵内的冷凝水排出。当水位回落到下启动点，浮球的位置将转换阀块开关状态，令排气阀打开而蒸汽阀关闭。冷凝水进入疏水阀泵，开始新一轮的循环工作。泵操作期间，疏水器泵的上游供给管线会收集从上游而来的冷凝水。疏水阀泵在任何设备负荷下，均能保证用汽设备内不积存冷凝水。
疏水阀泵具有以下特点：
（1）力来源为蒸汽、氮气或压缩空气，无需电力，无需考虑防爆要求；
（2）会发生汽蚀；
（3）置疏水阀，适用于压力波动工况；
（4）可在线维护维修，提高了设备运行的可靠度、产品质量及成本效益；
（5）泵与疏水阀短时间自动切换，不必考虑疏水阀的选型；
（6）吸入水头要求低，可用于安装位置较低的设备。
因此，疏水阀泵特别适合换热器等封闭式系统的操作工况。
封闭式系统需注意以下几点：无闪蒸汽排放；储水罐体积比开放式系统储水罐小得多；如果冷凝水管长度有足够缓冲量，则可取消储水罐；排气管止逆阀可防止当设备出现真空时空气的进入。
5 总结
蒸汽疏水阀作为一种自动阀门在化工生产蒸汽应用过程中必不可少，但由于生产过程中负荷和操作的波动，导致压差变化产生“滞流”现象，导致疏水阀无法正常工作，用汽设备效率降低。化工生产过程中应该针对不同工况，合理分析，通过引入冷凝水泵或疏水阀泵，消除“滞流”现象，保证蒸汽的合理使用和冷凝水及时排放，确保生产顺利进行。
参考文献：
[1]Pressure Rating Standard for Steam Traps[S]. ANSI / FCI 69-1-1989.
[2]斯派莎克工程（中国）有限公司.蒸汽和冷凝水系统手册[M].上海： 上海科学技术文献出版社， 2010： 13.1.1-13.1.6.
[3]张志刚，郭明，吴高峰.热电蒸汽汽水换热器失流产生的原因及解决方法[J].第13届全国暖通空调技术信息网技术交流大会文集， 2005.