蒸汽疏水阀容量计算方法与试验研究

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[摘 要]蒸汽疏水阀是一个十分重要的零件，为了确保蒸汽疏水阀的性能与安全，需要对其容量进行计算。在计算过程中，蒸汽使用设备的容量以及安全率等，都是十分重要的参数。基于此，本文对蒸汽疏水阀的容量计算方法、试验方法等进行了研究，以确保蒸汽疏水阀的良好应用。

[关键词]蒸汽疏水阀 容量计算方法 试验方法

中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0363-01

前言：在使用蒸汽设备当中，蒸汽的潜热释放会凝结成水，在蒸汽管网系统中会造成设备局部温差、内壁腐蚀、水击等情况，同时也会对设备的热交换率造成影响。因此，在蒸汽使用设备中，必须及时将凝结水排除。采用蒸汽疏水阀，能够自动将凝结水排除，避免蒸汽发生泄漏。在实际应用中，蒸汽疏水阀的容量具有十分重要的意义，如果容量选择不当，将会造成严重的结构件腐蚀、设备性能下降等问题。因此，对其容量必须进行准确的计算和试验。

一、蒸汽疏水阀的容量计算方法

（一）安全率的确定

安全率指的是蒸汽疏水阀容量的确定过程中，即使确定的容量与设备实际产生的凝结水量发生误差，也能够确保蒸汽疏水阀正常运行的安全系数。对于安全率的确定，应当考虑到蒸汽疏水阀的形式与动作特点、蒸汽使用设备的负荷特性等方面的因素[1]。而在实际应用中，蒸汽疏水阀大多处于间断排放的状态，如果蒸汽疏水阀具有不同的形式，也就会具有不同的动作时间。在通常情况下，如果是蒸汽疏水阀具有间断动作，可以选取2到3的安全率。如果蒸汽疏水阀具有连续动作，则可采取1.5的安全率。

（二）设备凝结水负荷的计算

在蒸汽使用设备当中，主要是通过蒸汽对被加热物进行加热，而蒸汽向被加热物进行加热的过程中，蒸汽将会发生凝结，形成凝结水。转化为凝结水的蒸汽，在对被加热物进行加热的过程中，是使其达到预定温度所必须的蒸汽量。在凝结之后，蒸汽释放的热量与蒸汽使用设备的凝结水负荷、使用蒸汽压力下的潜热、工作条件下的饱和冷凝水焓值与饱和蒸气焓值等参数相关。而被加热物吸收的热量则与被加热物的流体比热容、流体重量、以及其被加热前后的温度相关。由热力学第一定律可知，在被加热物升温所吸收的热量，与蒸汽凝结释放的热量是相等的。

（三）蒸汽输送管凝结水量的计算

在设备正常运转的状态下，其负荷容量就是蒸汽使用设备的容量。在启动设备的时候，设备、被加热物都是常温，因此，蒸汽量在这一阶段的消耗量将会增加，同时也会产生大量的凝结水。为了防止蒸汽管道的表面散热，需要采取相应的保温措施[2]。在启动设备的过程中，蒸汽需要对管线及其保温层都进行预热。在实际计算当中，要对这一问题进行充分的考虑。如果设备处于持续运行的状态，无需进行过多的启停操作，那么可以利用旁通阀排放设备启动产生的凝结水，在这一情况下，蒸汽疏水阀的容量无需考虑设备启动的负荷特性。而如果设备需要经常进行启停操作，设备负荷变化明显，短时间内会形成大量凝结水，因而在计算中需要对设备启动负荷特性进行考虑。

（四）稳定散热产生凝结水量的计算

在蒸汽配管的过程中，通常都需要根据相应标准的规定，采取相应的措施进行保温，因此，在启动蒸汽配管并达到稳定运行状态之后，实际的散热损失比较小。在这种情况下，采用稳定状态下蒸汽配管由于散热而产生的凝结水量、单位长度的管道散热量、管道长度、管内蒸汽压相应的潜热等参数，对凝结水产生量进行计算。其中，管内蒸汽压力相应的潜热，选取的是在工作条件下，饱和冷凝水焓值、饱和蒸气焓值之间的差值。

二、蒸汽疏水阀的容量试验方法

（一）试验装置

在通常情况下，可将疏水阀出口端连接大气，进行热凝结水排量试验。在整套试验系统中，包括了高压罐、压力测量装置、承重装置、温度测量装置、调节阀等部分[3]。在被测蒸汽疏水阀进口端测压点与进口端测温点之间，应当保持10倍管径以内的距离。在被测蒸汽疏水阀与其进口端测压点之间，应保持20倍管径以内的距离。对于被测疏水阀进口端的压力和温度测量，应采用两套系统进行测量。

（二）试验条件与记录

在测定蒸汽疏水阀凝结水排量的过程中，在工作压力范围内，应当选取几个不同的点，在给定过冷的温度下进行测量。在不同的压力点中，应当进行多次试验取平均值的方式。每次所得的数值与平均值之间，必须保持在10%以下的偏差。在对数据进行读取的过程中，应当保证被测蒸汽疏水阀保持在1.5%以内的压力波动值和3摄氏度以内的温度波动值[4]。在试验过程中，需要进行记录的数据主要包括被测蒸汽疏水阀进口端的起始压力、终止压力、起始温度、终止温度，以及被测蒸汽疏水阀出口端的起始压力和终止压力。同时还需要记录高压罐的起始水位和终止水位、计量桶加水起始质量和终止质量。最后，还需要对试验的持续时间进行记录。

（三）排水量的计算

在试验结果的记录当中，如果对高压罐的起始水位和终止水位进行了记录，在计算热凝结水排量的过程中，应用了高压罐内径、高压罐中水的比体积、试验持续时间、高压罐的起始水位和终止水位等参数进行计算。在试验过程中，如果采用计量桶加水的方式，并对起始质量和终止质量进行记录，则在计算热凝结水排量的过程中，采用计量桶加水开始和加水终止时的质量为参数进行计算。

结论：蒸汽疏水阀是一个十分重要的零部件，在蒸汽使用设备中具有非常重要的作用。因此，在实际使用中，应当对其容量进行准确的计算和试验，确保其能够发挥出良好的性能，更加高效的排除设备运行产生的蒸汽凝结水，从而确保设备的运行安全。

参考文献

[1] 李树勋，赵子琴，张云龙.高温高压过热蒸汽疏水阀消声减振研究[J]. 振动与冲击，2011，10：116-121.

[2] 赵亮，王东林，韦华，席国洁.国内蒸汽疏水阀使用现状及其管理探讨[J].石油化工设备，2010，02：48-51.

[3] 李树勋，徐登伟，李确，王朝富.倒吊桶先导式蒸汽疏水阀的设计与数值模拟[J].排灌机械工程学报，2012，03：346-350.

[4] 李树勋，胡建华，李连翠，徐晓刚，张兴.超（超）临界蒸汽疏水阀内部空化模拟[J].四川大学学报（工程科学版），2013，05：145-153.