某船供熱系統冷凝水對蒸汽減壓閥穩定工作的影響及對策研究

曾慶鎖

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動，甚至穩壓調節功能喪失，一直是某船供熱系統中長期存在的問題。該文通過對減壓結構及其相關作用的研究，結合閥門自身結構的特點，對故障原因進行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經閥口節流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧進行調節。順時針旋轉調節螺栓，調節彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開度使P2增大。若反時針旋轉調節螺栓，閥口的開度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內壓力升高，在膜片上產生的推力相應增大，此推力破壞了原來力的平衡，使膜片向上移動，在膜片上移的同時，因復位彈簧的作用，使閥芯也向上移動，關小進氣閥口，節流作用加大，使輸出壓力下降，直至達到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來值。若輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進氣閥口開大，節流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩壓調節功能機理分析

（1）由于鍋爐水質較差，減壓閥內部產生的凝水使閥門活塞環，導閥膜片等摩擦部件工作環境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導閥膜片失去彈性，活塞環卡死等故障。該船減壓閥中最容易產生故障的是導閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進行研磨和更換，其次是活塞環卡死，造成減壓閥壓力調節功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復位，在管理中造成很大的不便。

（2）當冷凝水侵入到活塞汽腔時，由于水不可壓縮的特性，主閥復位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當出口壓力低于設定值時，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內的壓力向下移動，使氣腔內壓力升高，直到達到新的受力平衡。冷凝水的存在相當于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問題解決對策和方法

蒸汽經過減壓閥的流動過程，是絕熱節流過程。這種絕熱節流過程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動過程。蒸汽節流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經過減壓閥后，非但不會產生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說冷凝水的產生來自系統，而且是唯一的。這樣，對于防止和減少冷凝水進入減壓閥的措施方法也變得簡單了。

3.1 改善鍋爐運行狀態，提高鍋爐產生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態水的含量

鍋爐運行時為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過大，應避免高水位運行，并嚴格控制水質，同時鍋爐向外供應蒸汽量的增加不宜過快，以防止汽包內壓力驟降，水面下產生“自蒸發”現象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質，降低凝水對減壓閥內部件的危害性

天然水中含有各種雜質，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經處理，就用來作為鍋爐給水，不僅對鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質被蒸汽帶進管路系統，形成水垢，促使電化學腐蝕作用加強，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環境進行熱交換產生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細，排水效率低，效果不理想，而且無法排除系統內產生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個閥門，運行一段時間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

加設汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對減壓裝置的穩定工作，使用壽命是一個重要的保障措施。綜觀現有汽水分離器產品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規格齊全。凝水滯留對一個蒸汽供熱系統來講是有百害而無一利的，減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

3.5 減壓閥的選用注意事項

根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應該比設備耗汽量大10%～20%為宜，千萬不要出現“大馬拉小車的情況”，否則，對減壓工況的穩定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設置一個獨立排放口，用于設備啟動時排水，蒸汽過濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻

[1] 陸耀慶.采暖通風設計手冊[M].中國建筑工業出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動，甚至穩壓調節功能喪失，一直是某船供熱系統中長期存在的問題。該文通過對減壓結構及其相關作用的研究，結合閥門自身結構的特點，對故障原因進行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經閥口節流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧進行調節。順時針旋轉調節螺栓，調節彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開度使P2增大。若反時針旋轉調節螺栓，閥口的開度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內壓力升高，在膜片上產生的推力相應增大，此推力破壞了原來力的平衡，使膜片向上移動，在膜片上移的同時，因復位彈簧的作用，使閥芯也向上移動，關小進氣閥口，節流作用加大，使輸出壓力下降，直至達到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來值。若輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進氣閥口開大，節流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩壓調節功能機理分析

（1）由于鍋爐水質較差，減壓閥內部產生的凝水使閥門活塞環，導閥膜片等摩擦部件工作環境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導閥膜片失去彈性，活塞環卡死等故障。該船減壓閥中最容易產生故障的是導閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進行研磨和更換，其次是活塞環卡死，造成減壓閥壓力調節功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復位，在管理中造成很大的不便。

（2）當冷凝水侵入到活塞汽腔時，由于水不可壓縮的特性，主閥復位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當出口壓力低于設定值時，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內的壓力向下移動，使氣腔內壓力升高，直到達到新的受力平衡。冷凝水的存在相當于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問題解決對策和方法

蒸汽經過減壓閥的流動過程，是絕熱節流過程。這種絕熱節流過程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動過程。蒸汽節流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經過減壓閥后，非但不會產生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說冷凝水的產生來自系統，而且是唯一的。這樣，對于防止和減少冷凝水進入減壓閥的措施方法也變得簡單了。

3.1 改善鍋爐運行狀態，提高鍋爐產生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態水的含量

鍋爐運行時為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過大，應避免高水位運行，并嚴格控制水質，同時鍋爐向外供應蒸汽量的增加不宜過快，以防止汽包內壓力驟降，水面下產生“自蒸發”現象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質，降低凝水對減壓閥內部件的危害性

天然水中含有各種雜質，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經處理，就用來作為鍋爐給水，不僅對鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質被蒸汽帶進管路系統，形成水垢，促使電化學腐蝕作用加強，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環境進行熱交換產生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細，排水效率低，效果不理想，而且無法排除系統內產生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個閥門，運行一段時間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

加設汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對減壓裝置的穩定工作，使用壽命是一個重要的保障措施。綜觀現有汽水分離器產品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規格齊全。凝水滯留對一個蒸汽供熱系統來講是有百害而無一利的，減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

3.5 減壓閥的選用注意事項

根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應該比設備耗汽量大10%～20%為宜，千萬不要出現“大馬拉小車的情況”，否則，對減壓工況的穩定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設置一個獨立排放口，用于設備啟動時排水，蒸汽過濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻

[1] 陸耀慶.采暖通風設計手冊[M].中國建筑工業出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽減壓閥出口壓力頻繁超范圍波動，甚至穩壓調節功能喪失，一直是某船供熱系統中長期存在的問題。該文通過對減壓結構及其相關作用的研究，結合閥門自身結構的特點，對故障原因進行分析并提出解決方法，供同行借鑒。

關鍵詞：蒸汽減壓閥 凝水 解決方法

中圖分類號：TU833 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 減壓閥的工作原理

如圖1所示，壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經閥口節流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧進行調節。順時針旋轉調節螺栓，調節彈簧及膜片使閥芯下移，增大閥口的開度使P2增大。若反時針旋轉調節螺栓，閥口的開度減小，P2隨之減小。

若P1瞬時升高，P2將隨之升高，使膜片氣室內壓力升高，在膜片上產生的推力相應增大，此推力破壞了原來力的平衡，使膜片向上移動，在膜片上移的同時，因復位彈簧的作用，使閥芯也向上移動，關小進氣閥口，節流作用加大，使輸出壓力下降，直至達到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來值。若輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降、膜片下移，閥芯隨之下移，進氣閥口開大，節流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來值（如圖1）。

2 冷凝水破壞穩壓調節功能機理分析

（1）由于鍋爐水質較差，減壓閥內部產生的凝水使閥門活塞環，導閥膜片等摩擦部件工作環境極其惡劣，極易老化、銹蝕，因而造成導閥膜片失去彈性，活塞環卡死等故障。該船減壓閥中最容易產生故障的是導閥膜片，曾在碼頭停泊期間多次進行研磨和更換，其次是活塞環卡死，造成減壓閥壓力調節功能喪失，需要人為從閥門外部用力敲擊才能使閥門復位，在管理中造成很大的不便。

（2）當冷凝水侵入到活塞汽腔時，由于水不可壓縮的特性，主閥復位彈簧完全失去了作用。正常工況下，當出口壓力低于設定值時，活塞在平衡力的作用下克服活塞氣腔內的壓力向下移動，使氣腔內壓力升高，直到達到新的受力平衡。冷凝水的存在相當于縮小氣腔容積，破壞閥門的工作能力。

3 問題解決對策和方法

蒸汽經過減壓閥的流動過程，是絕熱節流過程。這種絕熱節流過程是不可逆的絕熱膨脹等焓流動過程。蒸汽節流后焓值不變，比容和熵都有所增加，溫度略有下降。蒸汽經過減壓閥后，非但不會產生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以說冷凝水的產生來自系統，而且是唯一的。這樣，對于防止和減少冷凝水進入減壓閥的措施方法也變得簡單了。

3.1 改善鍋爐運行狀態，提高鍋爐產生蒸汽的干度，減少蒸汽中液態水的含量

鍋爐運行時為了防止由汽包引出的飽和蒸汽濕度過大，應避免高水位運行，并嚴格控制水質，同時鍋爐向外供應蒸汽量的增加不宜過快，以防止汽包內壓力驟降，水面下產生“自蒸發”現象，從而使氣泡增多，水位虛假上升，分離高度減小，飽和蒸汽濕度急劇增加。

3.2 改善鍋爐工作水質，降低凝水對減壓閥內部件的危害性

天然水中含有各種雜質，尤其是帶有腐蝕性的鹽類，如果未經處理，就用來作為鍋爐給水，不僅對鍋爐本體造成極大危害，而且部分雜質被蒸汽帶進管路系統，形成水垢，促使電化學腐蝕作用加強，加速受熱面管子的破壞和閥件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一種好的做法

蒸汽熱源到各用汽終端，沿程一般幾十米，加上設備用汽的間斷性，蒸汽管路不斷與環境進行熱交換產生凝水，這部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路來解決的。由于我們選用的疏水管口徑都比較細，排水效率低，效果不理想，而且無法排除系統內產生的較大的銹渣。

如圖2所示，在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管，管徑粗，集水能力強，疏水管從凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比，推薦為1/2～2/3。凝水管末端推薦加裝一個閥門，運行一段時間之后從此處排除積聚的銹渣（如圖2）。

3.4 減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

加設汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給，對減壓裝置的穩定工作，使用壽命是一個重要的保障措施。綜觀現有汽水分離器產品，從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從形式上看有臥式、立式，品種多樣，規格齊全。凝水滯留對一個蒸汽供熱系統來講是有百害而無一利的，減壓裝置汽水分離器的設置至關重要

3.5 減壓閥的選用注意事項

根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應使其大于最高輸出壓力0.1 MPa。減壓閥的流量應該比設備耗汽量大10%～20%為宜，千萬不要出現“大馬拉小車的情況”，否則，對減壓工況的穩定也有影響。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。此外在汽水分離器凝水排放口下端必須設置一個獨立排放口，用于設備啟動時排水，蒸汽過濾器緊貼減壓閥安裝。

參考文獻

[1] 陸耀慶.采暖通風設計手冊[M].中國建筑工業出版社，1987.endprint