杠桿浮球式蒸汽疏水閥的設計
1、概述
杠桿浮球式蒸汽疏水閥排量大，不受壓力和溫度的影響，隨冷凝水量自動調節(jié)開度，連續(xù)排水，設備不存水，有水即排，靈敏度高，最小過冷度為0℃，能使加熱設備達到最佳換熱效果。但是，杠桿浮球式蒸汽疏水閥體積較大，浮子是空心密閉件，容易受到進口水流的沖擊而破壞，疏水口在閥門底端，容易堵塞，閥瓣與閥座存在集中磨損，影響使用壽命。根據(jù)現(xiàn)場工況的需求，設計了一種體積小，排量大的新型杠桿浮球式蒸汽疏水閥。
2、設計參數(shù)
閥體材質球墨鑄鐵ASTM A395
設計壓力1.6 MPa
最大排量1 200 kg /h
設計溫度300 ℃
工作壓差0.45 MPa、1 MPa、1.4 MPa
連接方式螺紋和法蘭連接
3、工作原理
新型杠桿浮球式蒸汽疏水閥( 圖1) 由扭簧、排氣閥、閥體和浮球組件等組成。當蒸汽系統(tǒng)運行時，空氣會在蒸汽之前進入疏水閥內，此時，浮球在其最低位置，閥門關閉。較低的系統(tǒng)壓力強迫空氣通過熱靜力排氣閥排出。接著冷的凝結水隨著空氣進入疏水閥，冷凝水液面逐漸升高，浮球向上浮起，同時，浮球通過杠桿帶動閥瓣打開，使冷凝水通過閥孔排出疏水閥。當蒸汽進入疏水閥時，閥體中液位逐漸下降，隨之浮球就會帶動閥瓣關閉，相應的溫度使熱靜力排空氣閥膨脹關閉，防止蒸汽逸出。隨著空氣在疏水閥內的聚集，溫度會降到飽和蒸汽溫度以下，壓力平衡使熱靜力排空氣閥打開并排放空氣。
1. 排污塞2. 閥體3. 浮球組件4. 防腐蝕罩5. 閥座6. 扭簧7. 排空氣閥
圖1 新型杠桿浮球式蒸汽疏水閥
4、設計計算
4.1、浮球壁厚
由于浮球是空心的密閉球體，在高溫和外壓的作用下往往由于壁薄，浮球失穩(wěn)而壓壞，致使疏水閥失效。但浮球壁太厚，又會減小浮球應有的浮力，影響疏水閥的開啟能力和疏水效果。為了防止在外壓作用下球殼的失穩(wěn)，應使球殼的許用壓力[P]大于或等于計算壓力Pc( [P]≥Pc) 。浮球壁厚按照外壓容器殼體壁厚的計算方法采用圖算法。( 1) 假設浮球的有效壁厚為δе，壁厚系數(shù)A 為
A = 0. 125 /( R /δе) ( 1)
式中R———浮球的外半徑，mm( 2) 疏水閥浮球的材料為304SS，根據(jù)圖2 找出系數(shù)A( 中間溫度值用內插法) 和系數(shù)B，則許用外壓力[P]為
5、結構設計
( 1) 采用內置熱靜力排空氣裝置，能夠快速的排放初始空氣，啟動快，工作穩(wěn)定。熱靜力排氣閥的操作溫度比飽和溫度低幾度，所以其可以通過一個完全獨立的閥孔自動的排放空氣而沒有冷滯后或空氣阻，即使在蒸汽壓力波動的情況下也能迅速隨冷凝水流量變化自行調節(jié)。
( 2) 閥蓋采用多導流孔的形式鑄造，可實現(xiàn)多種流通方式，可提供從右至左水平連接、從左至右水平連接以及垂直向下的連接方向。連接方向可根據(jù)工況需要在線改變，只需松開閥蓋螺栓，取出閥蓋，按所需要方向調整，安裝時注意更換新墊片。
( 3) 閥體設計為鑄有擋板結構的內腔。防止浮球受到水錘沖擊，使浮球的耐水擊破壞力增強，同時延長疏水閥整體使用壽命。
( 4) 閥瓣和閥座采用431 不銹鋼材料，單獨磨削加工后配研。球形閥瓣和閥座形成了完整的環(huán)形接觸，所有的關閉力都集中在較窄的密封環(huán)線上，從而加強了密封性能。隨著使用時間的增長，實際磨損使閥孔直徑略微增加，球形閥瓣逐漸的陷入到閥座中，其密封性能為更好。
( 5) 在閥嘴流道底部增加防腐蝕罩結構可以減小水流的沖刷，延長疏水閥的使用壽命。
( 6) 當浮力平衡條件不能滿足的情況下，為保證現(xiàn)有的結構形式尺寸不變，只有通過附加力來滿足受力平衡。在支點處增加扭簧，用扭簧力滿足浮力平衡條件。
F1 × L1≥η( F2 × L2 + F3 × L3 + F)
式中F———扭簧力，N
( 7) 閥嘴設計在閥蓋的側面而不是底面，工作時不受到污物影響，可以遠離沉積在底部的大顆粒污物。沉積污物可擰開閥體底部的排污塞由排污孔排出。
( 8) 全部零部件都設計安裝在閥蓋上，進出口流道設計在閥體上。疏水閥無需從配管上卸下，就可維修保養(yǎng)，簡單方便。
6、結語
新型杠桿浮球式蒸汽疏水閥結構簡單，體積小，排量大，能長期無故障的使用�？蓮V泛用于工業(yè)蒸汽加熱設備，及空調設備、干燥機和各種大型熱交換器等。
參考文獻
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