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蒸汽系统知识培训杨村2蒸汽控制系统介绍目录•第一部分蒸汽系统经常出现的故障分析•第二部分蒸汽系统原理3蒸汽输送经常出现异常的现象及其成因•一.水锤31.蒸汽管道冷凝水产生的原因(1).保温(2).长度(3).自身压力变化2.蒸汽管道水锤产生的原因(1).蒸汽流速过快,冷凝水受到蒸汽流速的影响,导致冷凝水像海浪一样产生波峰.。当管道上升或拐弯时,波峰撞击管壁导致水锤。蒸汽的流向冷凝水产生的波峰冷凝水产生的波峰撞击管壁44a.蒸汽管道过滤器安装错误如在水平的管路上装蒸汽用过滤器,如左图所示,会在运行非常短的时间后,在其过滤网的突出部分就会充满水,只有在水面上很少的过滤网继续运行。这样安装会减少蒸汽流量并且形成水击。蒸汽过滤器正确安装为侧装。蒸汽蒸汽冷凝水过滤网过滤器错误的安装方式冷凝水b.蒸汽管道安装错误当蒸汽口径改变时,应该采用异型接头（偏心变径）。如果采用同心变径,会在变径接口处积水,形成水阻导致水锤和蒸汽流量变小。不正确的安装方式正确的安装方式(2).蒸汽阀门安装及管道安装错误55(3).蒸汽管道爬升随着生产的需要，有时蒸汽管路爬升，需要越过小山坡或障碍物。例：蒸汽管道经过复杂的地形，标高不断发生变化。这时蒸汽管线要上升，但随着蒸汽冷凝变成水，冷凝水会向下自流，会与蒸汽流向相反，导致蒸汽管路有反向力产生水锤。在管路当中任何低点或拐弯处都应加装疏水井，建议在实际的管道安装中，如下图所示。蒸汽管路冷凝水回路(3).蒸汽管道爬升6水锤6(4).锅炉运行压力低于管路设计压力“设备是低压设备，用多少压力，锅炉就烧多少压力，不用原先设计的减压设备，这样做可以吗？”回答是否定的。在操作上是可以的，但在系统运行上是不可行的。当压力低时，锅炉水表面会产生更多的自由水滴，所以有更大可能输送湿蒸汽。湿蒸汽会导致蒸汽带水严重，在流速快时会对管路及阀门表面产生冲蚀，减少管路及阀门的使用寿命；更重要的是降低蒸汽设备的换热效率，例如一个水箱需要加热，正常需要蒸汽量为500公斤，20分钟加热完成，但在换热效率低时可能需要的蒸汽量为700公斤，要30分钟加热完成。由此可见，要想节省能源就需要提高蒸汽压力或加汽水分离器。通常情况下，蒸汽系统设备应是“高压输送低压使用”,是按照锅炉的额定压力进行输送,到设备前在进行减压。这样，锅炉可通过较小口径的蒸汽主管输送较干燥的蒸汽，所以在较长的管路中它的投资较小。若在已建好的管路中可减少产生的水锤及提高蒸汽的输送量，大大缓解下游蒸汽量不足的现象。7如何防止水锤71.蒸汽管道疏水构造的设计根据实验证明，任何蒸汽主管排水的最佳位置是平均间隔为40~50米应该设立排水点。在设计中自然形成的任何低点都应设立类似的排水点。例如：管道爬升；管道下降和直角拐弯处等。但在实际情况，应考虑到设备初期的投资和设备的长期维护可延长排水点，最好不要超过80米，并且在设备前端加装汽水分离器等大功能主管道排水设施。排水点的构造是很重要的。在一根大口径管上焊一根15毫米或20毫米的小管来排水的做法是常犯的错误，这样排水是绝对无用的。就像汽车在公路上跑，路上有一个小坑，汽车的速度很快，面对小坑一掠而过。同样，蒸汽的流速很快，推着冷凝水经过小管时只有非常小的一部分水从排水管排出。88疏水设备唯有设计大口径排水才能充分的排水，理想的做法是使排水井的直径和母管的直径相同。但实际上对100毫米口径以下的主管采用相同的直径。为了节约用地允许在150毫米的管线上采用100毫米的排水管，200毫米的管线上采用150毫米的排水管，依此类推。设计图如下：截止阀蒸汽热动力疏水器止回阀疏水设备992.汽水分离器的使用有些大型用户为了减少管路的初期投资和管路的维护，在管路进厂之前和设备之前安装了汽水分离器。汽水分离器的作用是使蒸汽管道中的冷凝水从管道中分离，提高蒸汽的品质，增加蒸汽设备的换热效率。节省蒸汽使用量。可以减少因冷凝水引起的水锤。也可以降低冷凝水对蒸汽设备的冲蚀。与主管道疏水装置相比其优点主要是：减少人员在恶劣的环境下进行设备的检修和日常维护。疏水器应采用大排量型号，例如浮球式疏水器，但在室外安装时应做保温已避免设备的冰冻损坏。注意，安装了汽水分离器并不代表就不安装主管道疏水装置，只是可以延长疏水装置的间距。汽水分离器组最好采用如下图的布置。汽水分离器系统浮球疏水阀排气阀蒸汽蒸汽变径变径疏水阀组截止阀截止阀过滤器止回阀汽水分离器冷凝水10103.蒸汽主管道末端疏水在蒸汽管道末端不应直接连到蒸汽设备，最好接出一段疏水井把冷凝水排出。如果末端直接连到蒸汽设备，那么，管道末端的冷凝水全都会进入设备，造成设备压力不够换热量不足。流量加大促使流速加快，很容易形成水锤，促使蒸汽设备损坏。下图为蒸汽主管道末端疏水。截止阀蒸汽主管道末端热动力疏水器止回阀11114.蒸汽支管设计当蒸汽主管分出几条支路时，应采用“管道上勾管”，这样可以防止冷凝水进入蒸汽设备，保证当设备开启时压力不会有太大变化，能够防止水锤的产生。下图为蒸汽支管设计图。蒸汽支管蒸汽主管蒸汽主管里的冷凝水12125.疏水器的选择(1).疏水器的种类总共有五种疏水阀：1)热动力式2)波纹管恒温（热静力）式、3)双金属式、4)浮球式、5)倒吊桶式。其中浮球式疏水阀分为2种：半浮球式（性能较好）、自由浮球式。(2).各种疏水器的工作原理(实物对照）13•1)热动力式•热动力式疏水器的结构图13隔热罩防气锁碟片螺纹，法兰，焊接连接可选排污阀硬质不锈钢碟片三孔冷凝水出口内置不锈钢过滤网涂镍表面123414热动力疏水阀的性能对比表名称优点缺点冷凝水排放特征热动力疏水阀1.结构结实、简单,寿命长;2.操作压力范围大,不需要调整疏水阀;3.抗水锤、振动、腐蚀、抗冰冻,可适应过热蒸汽;4.只有一个活动部件-不锈钢盘片,操作可靠,维修少,同时盘片还有止回作用;5.根据其特有声音就可判断工作是否正常.1.过低的进口压力和过高的背压将使疏水阀无法工作;2.暴露在低温环境下,易造成阀门开关频繁,减少寿命,需加隔热罩;3.如阀门不含排空装置,则容易发生气阻.喷排式,在每次排水的间隔时间内阀门是关闭的.热动力疏水阀公称通径为15、20、25毫米，结构简单，造价底，能耐水锤、不怕冷冻，可制成高压型，用途最为广泛的其中之一。允许压差范围为0.25至42巴，但其排水是间断的，不适合背压过高和连续排水的工况。热动力时间10—15秒间隔15•2)热静力式15热静力疏水阀结构图三种不同凝结水排放温度的液囊可供选择防腐蚀的316L不锈钢液囊无石棉垫片锻钢阀体和阀盖可选内置过滤网型号内置防冲蚀导向挡板12316热静力式疏水阀的性能对比表名称优点缺点冷凝水排放特征热静力疏水阀1.体积小,重量轻,排量较大;2.阀是常开的,在开机时能排除大量的空气;3.不锈钢组件可以抗腐蚀,耐水锤和过热,抗冰冻;4.据工作压力变化而自动调节,无需随压力的变化而对疏水阀进行调节.冷凝水排出温度低于饱和温度，为使蒸汽空间保持流畅，必须在此种疏水阀前有一段冷却段。在中/高负荷压力时呈喷排式,排放间隔时阀门关闭;在低负荷时则缓和滴排.热静力式疏水阀公称通径为15、20毫米，允许压差范围为0.5至45巴，最大排量为3184公斤/时，其特点能连续排水、排空气，并可以单独作为排气阀使用。但其过冷度较大，内件耐压强度较底，不适于制成高压型，也不耐水击。热静力时间17•3)双金属式17双金属疏水阀示意图123双金属片铸铁、球铁、碳钢阀体不锈钢阀座及阀杆1818双金属疏水阀的性能对比表名称优点缺点冷凝水排放特征双金属疏水阀1.结实可靠,易于安装维修;2.双金属组件有很大的工作范围;3.耐水锤、腐蚀、过热和防冰冻;4.具有良好的排气性能.5.基本遵循饱和曲线排水,排水温度可以调节；6.排水温度低于饱和温度,可利用部分显热;7.阀座的反制作用可起止回阀作用,防止冷凝水倒灌.8.耐压可达630Bar,适用范围广。1。双金属对温度感应时间较长;2.冷凝水温度必须低于饱和温度才能排放.连续滴水式排水.在高负荷时呈喷排式.双金属式疏水阀公称通径为15、20、25、32、40、50毫米，允许压差范围为1.0至156巴，其特点是能连续排水，也能很好地排除空气，结构比较坚固，耐水击。双金属时间19•4)浮球式19浮球式疏水阀结构图热静力排空装置不锈钢浮球铸铁、球墨铸铁阀体2020浮球式疏水阀工作原理1231.开始时，空气通过热静力排空装置排出；冷凝水进入阀体，使浮球上升，使排空装置关闭，空气无法通过；2.浮球升起，排水阀打开，排空阀关闭，冷凝水以饱和温度排出；3.蒸汽到达疏水阀，浮球下降，阀门关闭。热静力排空阀2121浮球式疏水阀的性能对比表名称优点缺点冷凝水排放特征浮球疏水阀1.在饱和温度下能连续排水,且排量较大;2.能适应蒸汽压力的变化;3.有自动排空装置,具有良好的排气功能;4.可解除蒸汽汽锁的现象；5.可用在背压变化或背压较高的设备上。1。在暴露状态下易结冰,需进行保护.2。内部件精密，在安装前需加过滤器随冷凝水量变化作连续排放.浮球式疏水阀公称通径为15、20、25、40、50、65毫米,允许压差范围为0.02至46巴，最大排量为33000公斤/时，其特点是能连续排水，且排量大，用途广泛，过冷度可认为是零。但因其内件球体是空心的，所以不耐水击，体积也略大。浮球时间22•5)倒吊桶式22倒吊桶式疏水阀结构图不锈钢内部件与阀盖相连，减化维修螺纹连接内置不锈钢过滤网水封可选排污阀型号2323倒吊桶疏水阀的性能对比表名称优点缺点冷凝水排放特征倒吊桶疏水阀1.阀体结实,结构简单,可耐水锤,具有很长的寿命;2.如在入口加止回阀,可适应与过热蒸汽排气时间较长喷排式,在每次排水的间隔时间内阀门是关闭的.在低负荷时,呈滴水式.倒吊桶疏水阀公称通径为15、20、25、40毫米，允许压差范围为0至17巴，最大排量为2000公斤/时，其特点是，结构简单，坚固，可制成高压型，且耐水击，排量也较大，但其体积也较大。倒吊桶时间243蒸汽压力控制•一.为什么用蒸汽减压阀“高压输送，低压使用”截止阀过滤器截止阀旁通阀减压阀过滤器排空气阀汽水分离器变径截止阀变径截止阀蒸汽止回阀冷凝水浮球疏水器安全阀过滤器的正确安装压力表压力表蒸汽•二.蒸汽减压阀的一般原理•一般的减压阀：“增速减压”，减压阀及减压阀下游口径不变。•先进的减压阀：“扩容减压”，减压阀比上游管径小，下游管径比上游管径大。25三.蒸汽减压阀的优点热量总值不变，能使蒸汽更加干燥。提高蒸汽品质，提高蒸汽设备的换热效率。四.蒸汽减压阀的种类1.自力式减压阀2.先导式减压阀3.隔膜式减压阀4.电动控制减压阀5.气动控制减压阀26261.自力式减压阀自立式减压阀的结构图压力调节杆压力调节弹簧不锈钢阀座及阀杆铸铁阀体，螺纹连接压力密封隔膜片27当高压蒸汽P1进入减压阀，通过调整压力调节杆，调节压力调节弹簧，使出口压力P2达到设定的压力，从而达到减压的目的。1.自力式减压阀自立式减压阀工作原理P1P228282.先导式减压阀先导式减压阀的结构图经过改良的导阀连接铜管不锈钢阀座和阀芯不锈钢回复弹簧过滤器带除污功能导阀安装位置结实坚韧的球墨铸铁阀体主阀隔膜片自清洁阀杆P1P2压力控制管下游压力感应管压力调节头导阀头及阀座主阀膜片控制孔先导式减压阀工作原理29293.隔膜式减压阀隔膜式减压阀工作原理铸铁、球铁、碳钢阀体，法兰连接压力调节弹簧不锈钢阀芯、阀座平衡波纹管组件弹簧挡板隔膜罐P1P2减压阀水封罐304.电/气动控制减压阀电/气动控制减压阀ARI-Premio型电动阀ARI电动执行器德国ARI气动控制阀气动执行器及定位器此类产品的特点是动作灵敏，控制精度高，适合于蒸汽负荷剧烈变化的场合和上游压力变化较大时。31315.各种减压阀的性能比较名称优点缺点自力式减压阀结构简单，造价低减压范围小，精度差，不能稳压，当下游蒸汽设备停用时，下游压力会升高。先导式减压阀压力控制较精确，具有稳压功能，可进行多种组合，对温度、压力进行双重控制。结构较为复杂，上游压力波动超过30%时，对压力的反应较慢。隔膜