特殊阀门的选用

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    特殊阀门的选用

    1、疏水阀的选用

    疏水阀是从贮有蒸汽的密闭容器内自动排出凝结水，同时保持不泄漏新鲜蒸汽的一种自制装置，在必要时也允许蒸汽按照预定的流量通过。在现代社会中，蒸汽广泛地应用于工业生产和生活设施中，无论在蒸汽的输送管道系统，还是利用蒸汽来进行加热、干燥、保温、消毒、蒸煮、浓缩、换热、采暖、空调等工艺过程中所产生的凝结水，都需要通过蒸汽疏水阀排除干净，而不允许蒸汽泄漏掉。按照启闭件的驱动方式，蒸汽疏水阀可分为三类：由凝结水液位变化驱动的机械型蒸汽疏水阀；由凝结水温度变化驱动的热静力型蒸汽疏水阀；由凝结水动态特性驱动的热动力型蒸汽疏水阀。

    机械型蒸汽疏水阀：这类疏水阀主要有密闭浮子式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式等。这类型式的蒸汽疏水阀的工作原理运用了古老的阿基米德原理，性能可靠，能排除饱和水；但是体积比较大，较笨重。又由于颠簸摇摆的环境对其阻汽排水性能有相当的影响，因此，不能适应火车、轮船及有较大震动的装置上使用。

    热静力型蒸汽疏水阀：这类疏水阀主要有蒸汽压力式蒸汽疏水阀、双金属片式或热弹性元件式蒸汽疏水阀、液体或固体膨胀式蒸汽疏水阀。这类疏水阀几乎与机械型疏水阀同时出现，最初是金属膨胀式蒸汽疏水阀，利用阀杆材料冷缩热胀的物理性能和凝结水温度的变化而实现阻汽排水作用。但是这种型式的蒸汽疏水阀不能适应蒸汽压力变化较大和凝结水量稳的场合，后来研制出利用液体膨胀的压力平衡波纹管式蒸汽疏水阀，以上的问题得到了初步解决。随着材料科学技术的发展，双金属片得到了广泛应用，研制出了双金属片式蒸汽疏水阀，它是利用双金属片受到温度变化而产生的变形实现阻汽排水作用的。这种疏水阀体积小、重量轻，能排除大量空气，但是成本高。

    热动力型蒸汽疏水阀：这类疏水阀有圆盘式蒸汽疏水阀、脉冲式蒸汽疏水阀、迷宫式蒸汽疏水阀、孔板式蒸汽疏水阀。圆盘式蒸汽疏水阀是利用蒸汽的流速与凝结水流速的差别而实现阻汽排水动作，这种蒸汽疏水阀体积小、重量轻、结构简单，但排空气性能较差。脉冲式蒸汽疏水阀也具有体积小、重量轻的特点，但结构复杂，制造精度要求高、价格贵。
疏水阀的选用依据：

    ①根据实际使用工况确定蒸汽疏水阀入口与出口的压差。蒸汽疏水阀的入口压力是指阀入口处的最低工作压力；疏水阀出口压力是阀后可能的最高工作背压。疏水阀的公称压力、公称尺寸、最高允许压力、最高允许温度、最高工作压力、最低工作压力、最高背压率、凝结水排量等应符合蒸汽管网的工况条件。选用蒸汽疏水阀还应考虑 “疏水阀的额定排水量等于蒸汽使用设备的凝结水产生量乘以选用倍率”，倍率选用见表1-25。

    ②根据工艺条件确定在正常工作时可能产生的凝结水量，乘以修正系数，对照疏水阀的排水量选择某一型号的疏水阀。

    ③疏水阀种类多，其结构原理不同，所以应根据不同的使用场合选用不同的结构形式（见表1-26）。

    a．需要立即排除凝结水的场合，如蒸汽透平、蒸汽泵、蒸汽主管线等，不宜采用有过冷度的疏水阀，如脉冲式疏水阀和恒温型波纹管式疏水阀。

    b．凝结水低于额定最大排水量15%时，不应选用脉冲式疏水阀，因为在这种条件下，新鲜蒸汽容易从排泄孔流失。

    c.办公、学校、科研及住宅区周围附近，需要安静的环境，不宜选用噪声大的热动力式疏水阀，应选用恒温型疏水阀和浮球式疏水阀，因为它们动作迟缓，冲击力小。

    d.间隙操作的室内蒸汽加热设备和管道，需选用排气性能好的疏水阀，如倒吊桶式或恒温型疏水阀。

    e．室外工作的疏水阀，一般不宜选用机械型疏水阀，需要选用时，应有防冻保护口。

    f．用汽装置不允许积存凝结水，应选用能连续排出凝结水的疏水阀，如浮球式疏水阀。

    g．在既要求排出凝结水，又要求及时排除不凝性气体的场合，应选用有排水、排气双重功能的疏水阀。

    h．在蒸汽管网中，若需要利用工作背压回收凝结水时，应选用背压率高的疏水阀，如机械型疏水阀。

    2、安全阀的选用

    安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力而是利用介质的压力排出一额定数量的流体，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后，阀门再行关闭并阻止介质继续流出。安全阀用于锅炉、压力容器和其他受压设备上，作为防超压的安全保护装置。对于一些重要的受压系统，有时需设置两种以上的超压保护装置，在此种情况下，安全阀往往作为最后的一道保护装置，因而其可靠性对设备和人身的安全具有特别重要的意义。

    安全阀的技术发展经过了漫长的过程，从排量较小的微启式发展到大排量的全启式，从重锤式(静重式)发展到杠杆重锤式、弹簧式，继直接作用式之后又出现非直接作用的先导式。

    常用的安全阀按其结构形式有直接载荷式安全阀、带动力辅助装置的安全阀、带补充载荷的安全阀、先导式安全阀。

    在现代工业中，重锤式安全阀、杠杆重锤式安全阀由于其载荷大小有限，对振动敏感以及回座压力较低等原因，其使用范围已愈来愈小。而弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀因为具有不能相互取代的各自特点，两者都同时得到发展。

    ①杠杆重锤式安全阀。靠移动重锤位置或改变重锤重量来调节压力。这种安全阀只能固定在设备上，重锤本身重量一般不超过60kg，以免操作困难。铸铁材料制造的杠杆重锤式安全阀适用于公称压力PN≤16、介质温度t≤200℃的工作条件下。碳素钢材料制造的杠杆重锤式安全阀适用于公称压力PN≤40、介质温度t≤425℃的工作条件下。杠杆重锤式安全阀主要用于水、蒸汽等工作介质。

    ②弹簧直接载荷式安全阀。是利用压缩弹簧的力以平衡阀瓣的压力，并使其密封。弹簧直接载荷式安全阀具有结构简单、反应灵敏、可靠性好等优点。但因依靠弹簧加载，其载荷大小受到限制，因而不能用于很高压力和很大口径的场合。此外，当被防护系统正常运行时，这种安全阀关闭件密封面上的比压力决定于阀门整定压力同系统正常运行压力之差，是一个不大的值，所以要达到良好的密封就比较困难。特别是当阀门关闭件为金属密封面和当阀门整定压力同系统正常运行压力比较接近时更是如此。这时为了保证必需的密封性往往需要采取特殊的结构型式和进行极精细的加工和装配。弹簧直接载荷式安全阀有封闭式和不封闭式两种。一般易燃、易爆或有毒介质选用封闭式。蒸汽或惰性气体等可选用不封闭式。弹簧直接载荷式安全阀有的带扳手，有的不带扳手。扳手的作用是检查阀瓣的灵敏度。

    ③先导式安全阀。是一种依靠从导阀排出介质来驱动或控制的安全阀，该导阀本身应是符合标准要求的直接载荷式安全阀。由于先导式安全阀的主阀通常利用工作介质压力加载，其载荷大小不受限制，因而可用于高压、大口径的场合。同时，因其主阀可设计成依靠工作介质压力密封的形式，或者可以对阀瓣施加直接载荷式安全阀大得多的载荷，因而主阀的密封性容易得到保证。此外，这类安全阀的动作可以较少受背压变化的影响，但是先导式安全阀的可靠性同主阀和导阀两者有关，而且结构比较复杂，为了提高可靠性，规范往往要求采用多重先导控制管路。这样就更增加了整个保护系统的复杂程度。基于上述原因，先导式安全阀与弹簧直接载荷式安全阀无论在流程工业还是在电力工业中都有着广泛的应用，并各自发展、共同构成了安全阀结构发展的主流。

    安全阀的选用是一个较复杂的问题，它的工作压力取决于公称压力，它的工作温度取决于使用温度范围，这是一般的选用常识。首先，根据工况条件决定安全阀材质和结构形式。再通过计算，计算出安全阀定压值，决定弹簧或杠杆调压的范围，通过计算确定安全阀排泄量所需的喷嘴直径。

    而对于有毒、易燃、易爆介质除非有特殊要求，一律选用不带扳手的，若需要带扳手时则应选用封闭式带扳手的安全阀。当介质为空气、水蒸气及要求安全阀作定期开启检验时，应选用带扳手的不封闭式安全阀。

    介质温度大于300℃时应带散热片的安全阀。

    介质腐蚀较严重或者背压波动较大的条件下，应选用平衡型安全阀。

    空气或其他气体介质用安全阀，一般选用全启式弹簧安全阀，液化石油气汽车槽车或液化石油气铁路罐车用安全阀，一般选用全启式内装安全阀。

    排泄量大的安全阀，需要大的喷嘴直径，使用的重锤或弹簧受到限制，难以满足要求，应选用双座安全阀或先导式（脉冲式）安全阀。

    蒸汽锅炉安全阀，一般选用全启式弹簧安全阀，超高压和亚临界压力锅炉，目前越来越多地选用带有外加负载的弹簧安全阀。

    如果喷嘴（阀座）口径一定时，需要介质排泄量大而快，应选用全启式安全阀，它不但排泄量大，而且回座性能好．适于气体和液体介质。如果液体管道和设备使用安全阀排泄量不大，要求不高时，应选用微启式弹簧安全阀，因为微启式安全阀结构简单．成本低，维修和试验都方便。

    当介质经由安全阀排放时，其压力降低，体积膨胀，流速增加，故安全阀的出口通径大于进口通径。对于微启式安全阀，其出口通径等于进口通径，这是因为其排量小，又常用于液体介质。而全启式安全阀的排量大，多用于气体介质，故其出口通径一般比公称通径大一级。

    炼油装置根据它们的特殊条件，大部分选用弹簧式安全阀，而弹簧式安全阀中，大部分采用全启式安全阀。

    3、减压阀的选用

    减压阀是通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的，并依靠介质本身的能量控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定的自动阀门。

    减压阀分直接作用式和先导式两种。

    （1）直接作用式

    直接作用式减压阀是用压缩弹簧、重物或重力杠杆以及压缩空气加载，通过膜片、活塞或波纹管直接进行压力控制的阀门。这种阀门结构简单、耐用。在比较恶劣的工况下，只要维护得当，也能有很长的寿命。虽然直接作用式的压力调节不像先导式那么精确，但是造价低。可以广泛地用于不必要做精确控制的场合。

    常用的直接作用式减压阀按照结构形式分有：弹簧薄膜式减压阀、活塞式减压阀、波纹管式减压阀和杠杆式减压阀。

    ①弹簧薄膜式减压阀是采用膜片作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。它的灵敏度高，宜用于温度和压力不高的水和空气介质管道上。

    ②活塞式减压阀是采用活塞作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。由于活塞在汽缸中承受的摩擦力较大，灵敏度不及薄膜式减压阀。因此，适用于承受温度、压力较高的以蒸汽和空气等为工作介质的管道和设备上。

    ③波纹管式减压阀是采用波纹管作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。它宜用于介质参数不高的蒸汽和空气等洁净介质的管道上。不能用于液体的减压。更不能用于含有固体颗粒介质的管道上。因此，宜在波纹管减压阀前加过滤器。在选用减压阀时，应该注意不得超过减压阀的减压范围。并保证在合理情况下使用。

    ④杠杆式减压阀是采用重物或重力杠杆作敏感元件来带动阀瓣运动的减压阀。这种形式结构简单、耐用，但不精确。目前较少采用。

    （2）先导式

    先导式减压阀是由主阀和导阀组成，出口压力的变化通过导阀放大控制主阀动作的减压阀。在此类阀中，导阀的作用是辅助控制主阀或者完全控制主阀。导阀本身可以是一个小型的直接作用式减压阀。此类阀门精确的控制方式取决于它的特定的结构。而实质上，导阀工作的目的是以维持预定压力下的流量的方法来调节主阀的开启量。先导式减压阀的压力控制精度非常精确，且结构紧凑，对于功能相同的减压阀来说，通常先导式比直接作用式结构小得多。在这种形式中，导阀和主阀可以是整体的，也可以是适用于远距离压力信号控制的单独的装置，它还能作远距离开关控制，也就是由控制中心控制的成套系统中的部件。另外，通过安装适当型式的导阀能够获得由温度直接控制的设备。由于先导式减压阀结构复杂，因此需要经常保养及清洁的工作条件。清洁工作条件常在阀门入口处装过滤器。

    常用的先导式减压阀按照结构形式分有：先导活塞式减压阀、先导波纹管式减压阀和先导薄膜式减压阀。

    减压阀选用时应该注意的几个问题。减压阀应用范围广泛，包括蒸汽、压缩空气、工业用气、水、油和其他液体介质均可使用。因而，鉴于许多可能的结构变化，当考虑到选用减压阀的时候，其中最主要的就是阀的确切性能，首先应该充分进行检测，以保证良好的使用效果。在检测时，减压阀应该能满足如下性能要求：

    ①在给定的弹簧压力级范围内，出口压力在最大值与最小值之间应该能连续调整，不得有卡阻和异常振动；

    ②对于弹性密封结构，其渗漏量按表1-27规定。对于金属-金属密封结构，允许渗漏量不大于最大流量的0.5％；

    ③出口流量变化时，减压阀不得有异常动作，其出口压力负偏差值：对直接作用式减压阀不大于出口压力的20％；对先导式减压阀不大于出口压力的10％。

    ④进口压力变化时，减压阀不得有异常振动，其出口压力偏差值：对直接作用式减压阀不大于出口压力的10％；对先导式减压阀不大于出口压力的5％；

    ⑤出口压力表的升值，弹性密封应为零，金属-金属密封不超过0.2 MPa/min。

    对于闲置不用的减压阀，调节弹簧使其处于自由状态。进口和出口端应用堵盖封闭。

    减压阀的流量与流体的性质和压力比有关。压力比愈小，流量愈大；但当压力比减少到某一数值时，流量不再随压力比减小而增加。

    减压阀产品规格中所列阀孔面积为最大截面积，而在工作状态下的流道面积要小于此值，选用时应该比计算的阀孔面积稍大些。