特殊閥門的選用

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    特殊閥門的選用

    1、疏水閥的選用

    疏水閥是從貯有蒸汽的密閉容器內(nèi)自動排出凝結(jié)水，同時保持不泄漏新鮮蒸汽的一種自制裝置，在必要時也允許蒸汽按照預(yù)定的流量通過。在現(xiàn)代社會中，蒸汽廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活設(shè)施中，無論在蒸汽的輸送管道系統(tǒng)，還是利用蒸汽來進(jìn)行加熱、干燥、保溫、消毒、蒸煮、濃縮、換熱、采暖、空調(diào)等工藝過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水，都需要通過蒸汽疏水閥排除干凈，而不允許蒸汽泄漏掉。按照啟閉件的驅(qū)動方式，蒸汽疏水閥可分為三類：由凝結(jié)水液位變化驅(qū)動的機械型蒸汽疏水閥；由凝結(jié)水溫度變化驅(qū)動的熱靜力型蒸汽疏水閥；由凝結(jié)水動態(tài)特性驅(qū)動的熱動力型蒸汽疏水閥。

    機械型蒸汽疏水閥：這類疏水閥主要有密閉浮子式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式等。這類型式的蒸汽疏水閥的工作原理運用了古老的阿基米德原理，性能可靠，能排除飽和水；但是體積比較大，較笨重。又由于顛簸搖擺的環(huán)境對其阻汽排水性能有相當(dāng)?shù)挠绊?，因此，不能適應(yīng)火車、輪船及有較大震動的裝置上使用。

    熱靜力型蒸汽疏水閥：這類疏水閥主要有蒸汽壓力式蒸汽疏水閥、雙金屬片式或熱彈性元件式蒸汽疏水閥、液體或固體膨脹式蒸汽疏水閥。這類疏水閥幾乎與機械型疏水閥同時出現(xiàn)，最初是金屬膨脹式蒸汽疏水閥，利用閥桿材料冷縮熱脹的物理性能和凝結(jié)水溫度的變化而實現(xiàn)阻汽排水作用。但是這種型式的蒸汽疏水閥不能適應(yīng)蒸汽壓力變化較大和凝結(jié)水量穩(wěn)的場合，后來研制出利用液體膨脹的壓力平衡波紋管式蒸汽疏水閥，以上的問題得到了初步解決。隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雙金屬片得到了廣泛應(yīng)用，研制出了雙金屬片式蒸汽疏水閥，它是利用雙金屬片受到溫度變化而產(chǎn)生的變形實現(xiàn)阻汽排水作用的。這種疏水閥體積小、重量輕，能排除大量空氣，但是成本高。

    熱動力型蒸汽疏水閥：這類疏水閥有圓盤式蒸汽疏水閥、脈沖式蒸汽疏水閥、迷宮式蒸汽疏水閥、孔板式蒸汽疏水閥。圓盤式蒸汽疏水閥是利用蒸汽的流速與凝結(jié)水流速的差別而實現(xiàn)阻汽排水動作，這種蒸汽疏水閥體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，但排空氣性能較差。脈沖式蒸汽疏水閥也具有體積小、重量輕的特點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高、價格貴。
疏水閥的選用依據(jù)：

    ①根據(jù)實際使用工況確定蒸汽疏水閥入口與出口的壓差。蒸汽疏水閥的入口壓力是指閥入口處的最低工作壓力；疏水閥出口壓力是閥后可能的最高工作背壓。疏水閥的公稱壓力、公稱尺寸、最高允許壓力、最高允許溫度、最高工作壓力、最低工作壓力、最高背壓率、凝結(jié)水排量等應(yīng)符合蒸汽管網(wǎng)的工況條件。選用蒸汽疏水閥還應(yīng)考慮 “疏水閥的額定排水量等于蒸汽使用設(shè)備的凝結(jié)水產(chǎn)生量乘以選用倍率”，倍率選用見表1-25。

    ②根據(jù)工藝條件確定在正常工作時可能產(chǎn)生的凝結(jié)水量，乘以修正系數(shù)，對照疏水閥的排水量選擇某一型號的疏水閥。

    ③疏水閥種類多，其結(jié)構(gòu)原理不同，所以應(yīng)根據(jù)不同的使用場合選用不同的結(jié)構(gòu)形式（見表1-26）。

    a．需要立即排除凝結(jié)水的場合，如蒸汽透平、蒸汽泵、蒸汽主管線等，不宜采用有過冷度的疏水閥，如脈沖式疏水閥和恒溫型波紋管式疏水閥。

    b．凝結(jié)水低于額定最大排水量15%時，不應(yīng)選用脈沖式疏水閥，因為在這種條件下，新鮮蒸汽容易從排泄孔流失。

    c.辦公、學(xué)校、科研及住宅區(qū)周圍附近，需要安靜的環(huán)境，不宜選用噪聲大的熱動力式疏水閥，應(yīng)選用恒溫型疏水閥和浮球式疏水閥，因為它們動作遲緩，沖擊力小。

    d.間隙操作的室內(nèi)蒸汽加熱設(shè)備和管道，需選用排氣性能好的疏水閥，如倒吊桶式或恒溫型疏水閥。

    e．室外工作的疏水閥，一般不宜選用機械型疏水閥，需要選用時，應(yīng)有防凍保護(hù)口。

    f．用汽裝置不允許積存凝結(jié)水，應(yīng)選用能連續(xù)排出凝結(jié)水的疏水閥，如浮球式疏水閥。

    g．在既要求排出凝結(jié)水，又要求及時排除不凝性氣體的場合，應(yīng)選用有排水、排氣雙重功能的疏水閥。

    h．在蒸汽管網(wǎng)中，若需要利用工作背壓回收凝結(jié)水時，應(yīng)選用背壓率高的疏水閥，如機械型疏水閥。

    2、安全閥的選用

    安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力而是利用介質(zhì)的壓力排出一額定數(shù)量的流體，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門再行關(guān)閉并阻止介質(zhì)繼續(xù)流出。安全閥用于鍋爐、壓力容器和其他受壓設(shè)備上，作為防超壓的安全保護(hù)裝置。對于一些重要的受壓系統(tǒng)，有時需設(shè)置兩種以上的超壓保護(hù)裝置，在此種情況下，安全閥往往作為最后的一道保護(hù)裝置，因而其可靠性對設(shè)備和人身的安全具有特別重要的意義。

    安全閥的技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了漫長的過程，從排量較小的微啟式發(fā)展到大排量的全啟式，從重錘式(靜重式)發(fā)展到杠桿重錘式、彈簧式，繼直接作用式之后又出現(xiàn)非直接作用的先導(dǎo)式。

    常用的安全閥按其結(jié)構(gòu)形式有直接載荷式安全閥、帶動力輔助裝置的安全閥、帶補充載荷的安全閥、先導(dǎo)式安全閥。

    在現(xiàn)代工業(yè)中，重錘式安全閥、杠桿重錘式安全閥由于其載荷大小有限，對振動敏感以及回座壓力較低等原因，其使用范圍已愈來愈小。而彈簧直接載荷式安全閥和先導(dǎo)式安全閥因為具有不能相互取代的各自特點，兩者都同時得到發(fā)展。

    ①杠桿重錘式安全閥?？恳苿又劐N位置或改變重錘重量來調(diào)節(jié)壓力。這種安全閥只能固定在設(shè)備上，重錘本身重量一般不超過60kg，以免操作困難。鑄鐵材料制造的杠桿重錘式安全閥適用于公稱壓力PN≤16、介質(zhì)溫度t≤200℃的工作條件下。碳素鋼材料制造的杠桿重錘式安全閥適用于公稱壓力PN≤40、介質(zhì)溫度t≤425℃的工作條件下。杠桿重錘式安全閥主要用于水、蒸汽等工作介質(zhì)。

    ②彈簧直接載荷式安全閥。是利用壓縮彈簧的力以平衡閥瓣的壓力，并使其密封。彈簧直接載荷式安全閥具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏、可靠性好等優(yōu)點。但因依靠彈簧加載，其載荷大小受到限制，因而不能用于很高壓力和很大口徑的場合。此外，當(dāng)被防護(hù)系統(tǒng)正常運行時，這種安全閥關(guān)閉件密封面上的比壓力決定于閥門整定壓力同系統(tǒng)正常運行壓力之差，是一個不大的值，所以要達(dá)到良好的密封就比較困難。特別是當(dāng)閥門關(guān)閉件為金屬密封面和當(dāng)閥門整定壓力同系統(tǒng)正常運行壓力比較接近時更是如此。這時為了保證必需的密封性往往需要采取特殊的結(jié)構(gòu)型式和進(jìn)行極精細(xì)的加工和裝配。彈簧直接載荷式安全閥有封閉式和不封閉式兩種。一般易燃、易爆或有毒介質(zhì)選用封閉式。蒸汽或惰性氣體等可選用不封閉式。彈簧直接載荷式安全閥有的帶扳手，有的不帶扳手。扳手的作用是檢查閥瓣的靈敏度。

    ③先導(dǎo)式安全閥。是一種依靠從導(dǎo)閥排出介質(zhì)來驅(qū)動或控制的安全閥，該導(dǎo)閥本身應(yīng)是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的直接載荷式安全閥。由于先導(dǎo)式安全閥的主閥通常利用工作介質(zhì)壓力加載，其載荷大小不受限制，因而可用于高壓、大口徑的場合。同時，因其主閥可設(shè)計成依靠工作介質(zhì)壓力密封的形式，或者可以對閥瓣施加直接載荷式安全閥大得多的載荷，因而主閥的密封性容易得到保證。此外，這類安全閥的動作可以較少受背壓變化的影響，但是先導(dǎo)式安全閥的可靠性同主閥和導(dǎo)閥兩者有關(guān)，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了提高可靠性，規(guī)范往往要求采用多重先導(dǎo)控制管路。這樣就更增加了整個保護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度?；谏鲜鲈颍葘?dǎo)式安全閥與彈簧直接載荷式安全閥無論在流程工業(yè)還是在電力工業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用，并各自發(fā)展、共同構(gòu)成了安全閥結(jié)構(gòu)發(fā)展的主流。

    安全閥的選用是一個較復(fù)雜的問題，它的工作壓力取決于公稱壓力，它的工作溫度取決于使用溫度范圍，這是一般的選用常識。首先，根據(jù)工況條件決定安全閥材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式。再通過計算，計算出安全閥定壓值，決定彈簧或杠桿調(diào)壓的范圍，通過計算確定安全閥排泄量所需的噴嘴直徑。

    而對于有毒、易燃、易爆介質(zhì)除非有特殊要求，一律選用不帶扳手的，若需要帶扳手時則應(yīng)選用封閉式帶扳手的安全閥。當(dāng)介質(zhì)為空氣、水蒸氣及要求安全閥作定期開啟檢驗時，應(yīng)選用帶扳手的不封閉式安全閥。

    介質(zhì)溫度大于300℃時應(yīng)帶散熱片的安全閥。

    介質(zhì)腐蝕較嚴(yán)重或者背壓波動較大的條件下，應(yīng)選用平衡型安全閥。

    空氣或其他氣體介質(zhì)用安全閥，一般選用全啟式彈簧安全閥，液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全閥，一般選用全啟式內(nèi)裝安全閥。

    排泄量大的安全閥，需要大的噴嘴直徑，使用的重錘或彈簧受到限制，難以滿足要求，應(yīng)選用雙座安全閥或先導(dǎo)式（脈沖式）安全閥。

    蒸汽鍋爐安全閥，一般選用全啟式彈簧安全閥，超高壓和亞臨界壓力鍋爐，目前越來越多地選用帶有外加負(fù)載的彈簧安全閥。

    如果噴嘴（閥座）口徑一定時，需要介質(zhì)排泄量大而快，應(yīng)選用全啟式安全閥，它不但排泄量大，而且回座性能好．適于氣體和液體介質(zhì)。如果液體管道和設(shè)備使用安全閥排泄量不大，要求不高時，應(yīng)選用微啟式彈簧安全閥，因為微啟式安全閥結(jié)構(gòu)簡單．成本低，維修和試驗都方便。

    當(dāng)介質(zhì)經(jīng)由安全閥排放時，其壓力降低，體積膨脹，流速增加，故安全閥的出口通徑大于進(jìn)口通徑。對于微啟式安全閥，其出口通徑等于進(jìn)口通徑，這是因為其排量小，又常用于液體介質(zhì)。而全啟式安全閥的排量大，多用于氣體介質(zhì)，故其出口通徑一般比公稱通徑大一級。

    煉油裝置根據(jù)它們的特殊條件，大部分選用彈簧式安全閥，而彈簧式安全閥中，大部分采用全啟式安全閥。

    3、減壓閥的選用

    減壓閥是通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到減壓的目的，并依靠介質(zhì)本身的能量控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定的自動閥門。

    減壓閥分直接作用式和先導(dǎo)式兩種。

    （1）直接作用式

    直接作用式減壓閥是用壓縮彈簧、重物或重力杠桿以及壓縮空氣加載，通過膜片、活塞或波紋管直接進(jìn)行壓力控制的閥門。這種閥門結(jié)構(gòu)簡單、耐用。在比較惡劣的工況下，只要維護(hù)得當(dāng)，也能有很長的壽命。雖然直接作用式的壓力調(diào)節(jié)不像先導(dǎo)式那么精確，但是造價低?？梢詮V泛地用于不必要做精確控制的場合。

    常用的直接作用式減壓閥按照結(jié)構(gòu)形式分有：彈簧薄膜式減壓閥、活塞式減壓閥、波紋管式減壓閥和杠桿式減壓閥。

    ①彈簧薄膜式減壓閥是采用膜片作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。它的靈敏度高，宜用于溫度和壓力不高的水和空氣介質(zhì)管道上。

    ②活塞式減壓閥是采用活塞作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。由于活塞在汽缸中承受的摩擦力較大，靈敏度不及薄膜式減壓閥。因此，適用于承受溫度、壓力較高的以蒸汽和空氣等為工作介質(zhì)的管道和設(shè)備上。

    ③波紋管式減壓閥是采用波紋管作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。它宜用于介質(zhì)參數(shù)不高的蒸汽和空氣等潔凈介質(zhì)的管道上。不能用于液體的減壓。更不能用于含有固體顆粒介質(zhì)的管道上。因此，宜在波紋管減壓閥前加過濾器。在選用減壓閥時，應(yīng)該注意不得超過減壓閥的減壓范圍。并保證在合理情況下使用。

    ④杠桿式減壓閥是采用重物或重力杠桿作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。這種形式結(jié)構(gòu)簡單、耐用，但不精確。目前較少采用。

    （2）先導(dǎo)式

    先導(dǎo)式減壓閥是由主閥和導(dǎo)閥組成，出口壓力的變化通過導(dǎo)閥放大控制主閥動作的減壓閥。在此類閥中，導(dǎo)閥的作用是輔助控制主閥或者完全控制主閥。導(dǎo)閥本身可以是一個小型的直接作用式減壓閥。此類閥門精確的控制方式取決于它的特定的結(jié)構(gòu)。而實質(zhì)上，導(dǎo)閥工作的目的是以維持預(yù)定壓力下的流量的方法來調(diào)節(jié)主閥的開啟量。先導(dǎo)式減壓閥的壓力控制精度非常精確，且結(jié)構(gòu)緊湊，對于功能相同的減壓閥來說，通常先導(dǎo)式比直接作用式結(jié)構(gòu)小得多。在這種形式中，導(dǎo)閥和主閥可以是整體的，也可以是適用于遠(yuǎn)距離壓力信號控制的單獨的裝置，它還能作遠(yuǎn)距離開關(guān)控制，也就是由控制中心控制的成套系統(tǒng)中的部件。另外，通過安裝適當(dāng)型式的導(dǎo)閥能夠獲得由溫度直接控制的設(shè)備。由于先導(dǎo)式減壓閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要經(jīng)常保養(yǎng)及清潔的工作條件。清潔工作條件常在閥門入口處裝過濾器。

    常用的先導(dǎo)式減壓閥按照結(jié)構(gòu)形式分有：先導(dǎo)活塞式減壓閥、先導(dǎo)波紋管式減壓閥和先導(dǎo)薄膜式減壓閥。

    減壓閥選用時應(yīng)該注意的幾個問題。減壓閥應(yīng)用范圍廣泛，包括蒸汽、壓縮空氣、工業(yè)用氣、水、油和其他液體介質(zhì)均可使用。因而，鑒于許多可能的結(jié)構(gòu)變化，當(dāng)考慮到選用減壓閥的時候，其中最主要的就是閥的確切性能，首先應(yīng)該充分進(jìn)行檢測，以保證良好的使用效果。在檢測時，減壓閥應(yīng)該能滿足如下性能要求：

    ①在給定的彈簧壓力級范圍內(nèi)，出口壓力在最大值與最小值之間應(yīng)該能連續(xù)調(diào)整，不得有卡阻和異常振動；

    ②對于彈性密封結(jié)構(gòu)，其滲漏量按表1-27規(guī)定。對于金屬-金屬密封結(jié)構(gòu)，允許滲漏量不大于最大流量的0.5％；

    ③出口流量變化時，減壓閥不得有異常動作，其出口壓力負(fù)偏差值：對直接作用式減壓閥不大于出口壓力的20％；對先導(dǎo)式減壓閥不大于出口壓力的10％。

    ④進(jìn)口壓力變化時，減壓閥不得有異常振動，其出口壓力偏差值：對直接作用式減壓閥不大于出口壓力的10％；對先導(dǎo)式減壓閥不大于出口壓力的5％；

    ⑤出口壓力表的升值，彈性密封應(yīng)為零，金屬-金屬密封不超過0.2 MPa/min。

    對于閑置不用的減壓閥，調(diào)節(jié)彈簧使其處于自由狀態(tài)。進(jìn)口和出口端應(yīng)用堵蓋封閉。

    減壓閥的流量與流體的性質(zhì)和壓力比有關(guān)。壓力比愈小，流量愈大；但當(dāng)壓力比減少到某一數(shù)值時，流量不再隨壓力比減小而增加。

    減壓閥產(chǎn)品規(guī)格中所列閥孔面積為最大截面積，而在工作狀態(tài)下的流道面積要小于此值，選用時應(yīng)該比計算的閥孔面積稍大些。