暖通工程師《基礎(chǔ)知識(shí)》復(fù)習(xí)資料（1）

疏水閥的結(jié)構(gòu)形式與工作原理

疏水閥在蒸汽加熱系統(tǒng)中起到阻汽排水作用，選擇合適的疏水閥，可使蒸汽加熱設(shè)備達(dá)到最高工作效率。要想達(dá)到最理想的效果，就要對(duì)各種類型疏水閥的工作性能、特點(diǎn)進(jìn)行全面的了解。

疏水閥的品種很多，各有不同的性能。選用疏水閥時(shí)，首先應(yīng)選其特性能滿足蒸汽加熱設(shè)備的最佳運(yùn)行，然后才考慮其他客觀條件，這樣選擇你所需要的疏水閥才是正確和有效的。

疏水閥要能“識(shí)別”蒸汽和凝結(jié)水，才能起到阻汽排水作用。“識(shí)別”蒸汽和凝結(jié)水基于三個(gè)原理：密度差、溫度差和相變。于是就根據(jù)三個(gè)原理制造出三種類型的疏水閥，分類為機(jī)械型、熱靜力型、熱動(dòng)力型。

一、機(jī)械型疏水閥

機(jī)械型也稱浮子型，是利用凝結(jié)水與蒸汽的密度差，通過(guò)凝結(jié)水液位變化，使浮子升降帶動(dòng)閥瓣開(kāi)啟或關(guān)閉，達(dá)到阻汽排水目的。機(jī)械型疏水閥的過(guò)冷度小，不受工作壓力和溫度變化的影響，有水即排，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。最大背壓率為80%，工作質(zhì)量高，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥。

機(jī)械型疏水閥有自由浮球式、自由半浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等

1、自由浮球式疏水閥：

自由浮球式疏水閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部只有一個(gè)活動(dòng)部件精細(xì)研磨的不銹鋼空心浮球，既是浮子又是啟閉件，無(wú)易損零件，使用壽命很長(zhǎng)，“銀球”牌疏水閥內(nèi)部帶有Y系列自動(dòng)排空氣裝置，非常靈敏，能自動(dòng)排空氣，工作質(zhì)量高。

設(shè)備剛啟動(dòng)工作時(shí)，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)Y系列自動(dòng)排空氣裝置排出，低溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥內(nèi)，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，閥門開(kāi)啟，凝結(jié)水迅速排出，蒸汽很快進(jìn)入設(shè)備，設(shè)備迅速升溫，Y系列自動(dòng)排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動(dòng)排空氣裝置關(guān)閉。疏水閥開(kāi)始正常工作，浮球隨凝結(jié)水液位升降，阻汽排水。自由浮球式疏水閥的閥座總處于液位以下，形成水封，無(wú)蒸汽泄漏，節(jié)能效果好。最小工作壓力0.01Mpa，從0.01Mpa至最高使用壓力范圍之內(nèi)不受溫度和工作壓力波動(dòng)的影響，連續(xù)排水。能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過(guò)冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。背壓率大于85%，是生產(chǎn)工藝加熱設(shè)備最理想的疏水閥之一。

2、自由半浮球式疏水閥：

自由半浮球式疏水閥只有一個(gè)半浮球式的球桶為活動(dòng)部件，開(kāi)口朝下，球桶即是啟閉件，又是密封件。整個(gè)球面都可為密封，使用壽命很長(zhǎng)，能抗水擊，沒(méi)有易損件，無(wú)故障，經(jīng)久耐用，無(wú)蒸汽泄漏。背壓率大于80%，能排飽和溫度凝結(jié)水，最小過(guò)冷度為0℃，加熱設(shè)備里不存水，能使加熱設(shè)備達(dá)到最佳換熱效率。

當(dāng)裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水經(jīng)過(guò)發(fā)射管進(jìn)入疏水閥內(nèi)，閥內(nèi)的雙金屬片排空元件把球桶彈開(kāi)，閥門開(kāi)啟，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入球桶內(nèi)，球桶產(chǎn)生向上浮力，同時(shí)閥內(nèi)的溫度升高，雙金屬片排空元件收縮，球桶漂向閥口，閥門關(guān)閉。當(dāng)球桶內(nèi)的蒸汽變成凝結(jié)水，球桶失去浮力往下沉，閥門開(kāi)啟，凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽再進(jìn)入球桶之內(nèi)，閥門再關(guān)閉，間斷和連續(xù)工作。

3、杠桿浮球式疏水閥：

杠桿浮球式疏水閥基本特點(diǎn)與自由浮球式相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是浮球連接杠桿帶動(dòng)閥芯，隨凝結(jié)水的液位升降進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥門。杠桿浮球式疏水閥利用雙閥座增加凝結(jié)水排量，可達(dá)到體積小排量大，最大疏水量達(dá)100噸/小時(shí)，是大型加熱設(shè)備最理想的疏水閥。

4、倒吊桶式疏水閥：

倒吊桶式疏水閥內(nèi)部是一個(gè)倒吊桶為液位敏感件，吊桶開(kāi)口向下，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥芯開(kāi)閉閥門。倒吊桶式疏水閥能排空氣，不怕水擊，抗污性能好。過(guò)冷度小，漏汽率小于3%，最大背壓率為75%，連接件比較多，靈敏度不如自由浮球式疏水閥。因倒吊桶式疏水閥是靠蒸汽向上浮力關(guān)閉閥門，工作壓差小于0.1MPA時(shí)，不適合選用。

當(dāng)裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)的空氣和低溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥內(nèi)，倒吊桶靠自身重量下墜，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥芯開(kāi)啟閥門，空氣和低溫凝結(jié)水迅速排出。當(dāng)蒸汽進(jìn)入倒吊桶內(nèi)，倒吊桶的蒸汽產(chǎn)生向上浮力，倒吊桶上升連接杠桿帶動(dòng)閥芯關(guān)閉閥門。倒吊桶上開(kāi)有一小孔，當(dāng)一部份蒸汽從小孔排出，另一部份蒸汽產(chǎn)生凝結(jié)水，倒吊桶失去浮力，靠自身重量向下沉，倒吊桶連接杠桿帶動(dòng)閥芯開(kāi)啟閥門，循環(huán)工作，間斷排水。

5、組合式過(guò)熱蒸汽疏水閥：

組合式過(guò)熱蒸汽疏水閥有兩個(gè)隔離的閥腔，由兩根不銹鋼管連通上下閥腔，它是由浮球式和倒吊桶式疏水閥的組合，該閥結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，在過(guò)熱、高壓、小負(fù)荷的工作狀況下，能夠及時(shí)地排放過(guò)熱蒸汽消失時(shí)形成的凝結(jié)水，有效地阻止過(guò)熱蒸汽泄漏，工作質(zhì)量高。最高允許溫度為600℃，閥體為全不銹鋼，閥座為硬質(zhì)合金鋼，使用壽命長(zhǎng)，是過(guò)熱蒸汽專用疏水閥，取得兩項(xiàng)國(guó)家專利，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入下閥腔，副閥的浮球隨液位上升，浮球封閉進(jìn)汽管孔。凝結(jié)水經(jīng)進(jìn)水導(dǎo)管上升到主閥腔，倒吊桶靠自重下墜，帶動(dòng)閥芯打開(kāi)主閥門，排放凝結(jié)水。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位下降時(shí)，浮球隨液位下降，副閥打開(kāi)。蒸汽從進(jìn)汽管進(jìn)入上主閥腔內(nèi)的倒吊桶里，倒吊桶產(chǎn)生向上的浮力，倒吊桶帶動(dòng)閥芯關(guān)閉主閥門。當(dāng)副閥腔的凝結(jié)水液位再升高時(shí)，下一個(gè)循環(huán)周期又開(kāi)始，間斷排水。

二、熱靜力型疏水閥

這類疏水閥是利用蒸汽和凝結(jié)水的溫差引起感溫元件的變形或膨脹帶動(dòng)閥芯啟閉閥門。熱靜力型疏水閥的過(guò)冷度比較大，一般過(guò)冷度為15度到40度，它能利用凝結(jié)水中的一部分顯熱，閥前始終存有高溫凝結(jié)水，無(wú)蒸汽泄漏，節(jié)能效果顯著。是在蒸汽管道，伴熱管線、小型加熱設(shè)備，采暖設(shè)備，溫度要求不高的小型加熱設(shè)備上，最理想的疏水閥.

熱靜力型疏水閥有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式

1、膜盒式疏水閥：

膜盒式疏水閥的主要?jiǎng)幼髟墙饘倌ず?，膜盒?nèi)充有一種汽化溫度比水的飽和溫度低的液體，有開(kāi)閥溫度低于飽和溫度15℃和30℃兩種可供選擇。膜盒式疏水閥的反應(yīng)特別靈敏，不怕凍，體積小，耐過(guò)熱，任意位置都可安裝。背壓率大于80%，能排不凝結(jié)氣體，膜盒堅(jiān)固，使用壽命長(zhǎng)，維修方便，使用范圍很廣。

裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，膜盒內(nèi)的液體處于冷凝狀態(tài)，閥門處于開(kāi)啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，膜盒內(nèi)充液開(kāi)始蒸發(fā)，膜盒內(nèi)壓力上升，膜片帶動(dòng)閥芯向關(guān)閉方向移動(dòng)，在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開(kāi)始關(guān)閉。膜盒隨蒸汽溫度變化控制閥門開(kāi)關(guān)，起到阻汽排水作用。

2、波紋管式疏水閥：

波紋管式疏水閥的閥芯不銹鋼波紋管內(nèi)充一種汽化溫度低于水飽和溫度的液體。隨蒸汽溫度變化控制閥門開(kāi)關(guān)，該閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過(guò)冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度15℃-40℃。背壓率大于70%，不怕凍，體積小，任意位置都可安裝，能排不凝結(jié)氣體，使用壽命長(zhǎng)。

當(dāng)裝置啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，波紋管內(nèi)液體處于冷凝狀態(tài)，閥芯在彈簧的彈力下，處于開(kāi)啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，波紋管內(nèi)充液開(kāi)始蒸發(fā)膨脹，內(nèi)壓增高，變形伸長(zhǎng)，帶動(dòng)閥芯向關(guān)閉方向移動(dòng)，在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開(kāi)始關(guān)閉，隨蒸汽溫度變化控制閥門開(kāi)關(guān)，阻汽排水。

3、雙金屬片式疏水閥：

雙金屬片疏水閥的主要部件是雙金屬片感溫元件，隨蒸汽溫度升降受熱變形，推動(dòng)閥芯開(kāi)關(guān)閥門。雙金屬片式疏水閥設(shè)有調(diào)整螺栓，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)使用溫度，一般過(guò)冷度調(diào)整范圍低于飽和溫度15℃-30℃，背壓率大于70%，能排不凝結(jié)氣體，不怕凍，體積小，能抗水擊，耐高壓，任意位置都可安裝。雙金屬片有疲勞性，需要經(jīng)常調(diào)整。

當(dāng)裝置剛啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)低溫冷凝水，雙金屬片是平展的，閥芯在彈簧的彈力下，閥門處于開(kāi)啟位置。當(dāng)冷凝水溫度漸漸升高，雙金屬片感溫起元件開(kāi)始彎曲變形，并把閥芯推向關(guān)閉位置。在冷凝水達(dá)到飽和溫度之前，疏水閥開(kāi)始關(guān)閉。雙金屬片隨蒸汽溫度變化控制閥門開(kāi)關(guān)，阻汽排水。

三、熱動(dòng)力型疏水閥

這類疏水閥根據(jù)相變?cè)?，靠蒸汽和凝結(jié)水通過(guò)時(shí)的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動(dòng)閥片開(kāi)關(guān)閥門。因熱動(dòng)力式疏水閥的工作動(dòng)力來(lái)源于蒸汽，所以蒸汽浪費(fèi)比較大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐水擊、最大背為50%，有噪音，閥片工作頻繁，使用壽命短。

熱動(dòng)力型疏水閥有熱動(dòng)力式(圓盤式)、脈沖式、孔板式

1、熱動(dòng)力式疏水閥：

熱動(dòng)力式疏水閥內(nèi)有一個(gè)活動(dòng)閥片，既是敏感件又是動(dòng)作執(zhí)行件。根據(jù)蒸汽和凝結(jié)水通過(guò)時(shí)的流速和體積變化的不同熱力學(xué)原理，使閥片上下產(chǎn)生不同壓差，驅(qū)動(dòng)閥片開(kāi)關(guān)閥門。漏汽率3%，過(guò)冷度為8℃-15℃。

當(dāng)裝置啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)冷卻凝結(jié)水，凝結(jié)水靠工作壓力推開(kāi)閥片，迅速排放。當(dāng)凝結(jié)水排放完畢，蒸汽隨后排放，因蒸汽比凝結(jié)水的體積和流速大，使閥片上下產(chǎn)生壓差，閥片在蒸汽流速的吸力下迅速關(guān)閉。當(dāng)閥片關(guān)閉時(shí)，閥片受到兩面壓力，閥片下面的受力面積小于上面的受力面積，因疏水閥汽室里面的壓力來(lái)源于蒸汽壓力，所以閥片上面受力大于下面，閥片緊緊關(guān)閉。當(dāng)疏水閥汽室里面的蒸汽降溫成凝結(jié)水，汽室里面的壓力消失。凝結(jié)水靠工作壓力推開(kāi)閥片，凝結(jié)水又繼續(xù)排放，循環(huán)工作，間斷排水。

2、圓盤式蒸汽保溫型疏水閥：

圓盤式蒸汽保溫型疏水閥的工作原理和熱動(dòng)力式疏水閥相同，它在熱動(dòng)力式疏水閥的汽室外面增加一層外殼。外殼內(nèi)室和蒸汽管道相通，利用管道自身蒸汽對(duì)疏水閥的主汽室進(jìn)行保溫。使主汽室的溫度不易降溫，保持汽壓，疏水閥緊緊關(guān)閉。當(dāng)管線產(chǎn)生凝結(jié)水，疏水閥外殼降溫，疏水閥開(kāi)始排水;在過(guò)熱蒸汽管線上如果沒(méi)有凝結(jié)水產(chǎn)生，疏水閥不會(huì)開(kāi)啟，工作質(zhì)量高。閥體為合金鋼，閥芯為硬質(zhì)合金，該閥最高允許溫度為550℃，經(jīng)久耐用，使用壽命長(zhǎng)，是高壓、高溫過(guò)熱蒸汽專用疏水閥。

3、脈沖式疏水閥：

脈沖式疏水閥有兩個(gè)孔板根據(jù)蒸汽壓降變化調(diào)節(jié)閥門開(kāi)關(guān)，即使閥門完全關(guān)閉入口和出口也是通過(guò)第一、第二個(gè)小孔相通，始終處于不完全關(guān)閉狀態(tài)，蒸汽不斷溢出，漏汽量大。該疏水閥動(dòng)作頻率很高，磨損厲害、壽命較短。體積小、耐水擊，能排出空氣和飽和溫度水，接近連續(xù)排水，最大背壓25%，因此使用者很少。

4、孔板式疏水閥：

孔板式疏水閥是根據(jù)不同的排水量，選擇不同孔徑的孔板，達(dá)到控制排水量的目的。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇不合適會(huì)出現(xiàn)排水不及或大量跑汽，不適用于間歇生產(chǎn)的用汽設(shè)備或冷凝水量波動(dòng)大的用汽設(shè)備。