高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥

2013-05-25 方瑞紅甘肅紅峰機(jī)械有限責(zé)任公司

　　介紹了高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥的技術(shù)參數(shù)、工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，論述了新式SCCV 關(guān)閉系統(tǒng)、鐘形罩尺寸和質(zhì)量、殼體結(jié)構(gòu)、活塞雙向受力面積比等先進(jìn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品已獲國(guó)家專利( 專利號(hào): ZL 200820007613.8) 。

1、概述

　　杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥是一種自力式控制類閥門，此類閥門常安裝在中壓的蒸汽加熱設(shè)備及蒸汽管網(wǎng)上，能及時(shí)自動(dòng)排放不斷產(chǎn)生的凝結(jié)水，與需要加熱的物體進(jìn)行熱交換，釋放大量的潛熱，提高工藝設(shè)備的熱效率。但是杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥在高溫高壓下開關(guān)動(dòng)作不正常。為此研制了一種工作范圍大、穩(wěn)定性好和可靠性高的雙閥座截止型自動(dòng)定心自動(dòng)關(guān)閥的固定支點(diǎn)高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥( 簡(jiǎn)稱疏水閥) 。

2、技術(shù)參數(shù)

　　公稱通經(jīng)50mm；公稱壓力PN420；最高工作壓力19.0 MPa；最低工作壓力0.05 MPa；工作介質(zhì)凝結(jié)水、飽和蒸汽、過熱蒸汽；工作溫度360℃；最高允許溫度550℃；最高背壓率≥90%；有負(fù)荷漏氣率≤2%；熱凝結(jié)水最大排量9000kg /h

3、工作原理

　　疏水閥由閥體、閥蓋、止回閥、鐘形罩、固定支點(diǎn)杠桿、活塞組件和關(guān)閉系統(tǒng)等零部件組成( 圖1) 。

疏水閥

1. 閥體　2. 止回閥閥座　3. 鋼球　4. 鐘形罩　5. 固定支點(diǎn)杠桿　6. 副閥連接桿　7. 壓蓋　8. 主閥瓣　9. 小閥蓋　10. 主閥座　11. 副閥座　12. 副閥瓣　13. 閥導(dǎo)承　14. 活塞　15. 汽缸室c　16. 下密封副b

圖1 疏水閥

　　(1) 開始通汽

　　當(dāng)疏水閥安裝在管線上后，蒸汽通過工作介質(zhì)首先進(jìn)入止回閥閥座，頂開鋼球，此時(shí)鐘形罩處于閥體的底部，主閥座呈開啟位置，低溫凝結(jié)水迅速排放，與此同時(shí)排放空氣。

　　(2) 關(guān)閉狀態(tài)

　　在低溫凝結(jié)水快排盡時(shí)，蒸汽進(jìn)入鐘形罩內(nèi)腔。當(dāng)鐘形罩內(nèi)腔上部充汽高度超過力矩平衡態(tài)所需充汽高度后，鐘形罩所受的浮力大于重力，鐘形罩加速上升，帶動(dòng)固定支點(diǎn)杠桿驅(qū)動(dòng)主閥瓣和副閥瓣向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)主閥瓣與主閥座關(guān)閉。當(dāng)閥導(dǎo)承上部錐面接觸副閥座后，副閥瓣在向上運(yùn)動(dòng)的慣性作用下，在高溫凝結(jié)水高速流出的吸附力和閥體內(nèi)介質(zhì)壓力的作用下，利用錐面自動(dòng)定心，自動(dòng)關(guān)閉副閥座的孔，閥門呈關(guān)閉狀態(tài)，鋼球下落與止回閥閥座密封。

　　(3) 小排量狀態(tài)

　　隨著鐘形罩內(nèi)腔蒸汽凝結(jié)成水和蒸汽通過排氣小孔排出而減少，鐘形罩的重力大于浮力時(shí)，通過杠桿帶動(dòng)副閥瓣下沉，這時(shí)副閥座( 主閥瓣內(nèi)腔錐孔為副閥座) 開啟，主閥座在汽缸室c( 主閥瓣內(nèi)腔大孔) 的壓力下仍關(guān)閉，鋼球上升打開止回閥座，閥門呈小排量狀態(tài)。

　　(4) 大排量狀態(tài)

　　隨著鐘形罩內(nèi)部蒸汽繼續(xù)減少，鐘形罩繼續(xù)下沉，帶動(dòng)下密封副b( 副閥連接桿的大直徑底面緊貼壓蓋上部) 關(guān)閉，此時(shí)汽缸室c( 主閥瓣內(nèi)腔大孔) 通過副閥孔與閥后低壓區(qū)相通，主閥瓣受介質(zhì)壓力的作用下沉，打開主閥座孔，閥處于大排量狀態(tài)，進(jìn)入新的循環(huán)自動(dòng)工作。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1、關(guān)閉系統(tǒng)

　　疏水閥采用新式SCCV 關(guān)閉系統(tǒng)，系統(tǒng)由鐘形罩部件、螺栓、固定支點(diǎn)杠桿、銷軸、開口銷、副閥連接桿、彈性圓柱銷、導(dǎo)承帽、閥導(dǎo)承、副閥瓣、主閥瓣(內(nèi)腔加工成副閥座) 、連接器和壓蓋等組成。該系統(tǒng)能自動(dòng)補(bǔ)償杠桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的誤差，避免關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的剛性碰撞，使閥瓣在關(guān)閉過程中具有緩沖作用，減少了副閥瓣和副閥座的磨損，延長(zhǎng)使用壽命，在疏水閥使用初期和磨損后關(guān)閉可靠，開關(guān)動(dòng)作靈敏，在壓差小于0. 05MPa 下也能正常動(dòng)作。該系統(tǒng)對(duì)凝結(jié)水負(fù)荷的變化適應(yīng)性能好，同時(shí)具有熱靜力型的一些特點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生超出規(guī)定的動(dòng)作，提高疏水閥的耐用性和排除凝結(jié)水效率，從而達(dá)到熱的有效利用，節(jié)約了蒸汽。

4.2、鐘形罩

　　鐘形罩是疏水閥重要?jiǎng)恿υ�，其關(guān)系到是否準(zhǔn)確地啟閉閥門，決定著疏水閥的性能。利用臨界開啟時(shí)的力平衡方程式進(jìn)行計(jì)算，選擇鐘形罩質(zhì)量和尺寸，采用較長(zhǎng)和較重的鐘形罩配合較大杠桿比和較大活塞面積比，以增大閥瓣的開啟力，滿足高溫

　　高壓大排量蒸汽疏水閥的高技術(shù)參數(shù)要求。配用合適的副閥孔、主閥孔和杠桿比，保證在0.05 ～19.0MPa 工作壓差范圍內(nèi)疏水閥開關(guān)動(dòng)作正�？煽�。為了防止“空氣氣堵”現(xiàn)象產(chǎn)生，鐘形罩上部設(shè)置了較大的空氣排放口，以便迅速的排除空氣及其他不可凝氣體。

4.3、殼體

　　采用工作介質(zhì)水平方向從閥體下部側(cè)進(jìn)、從閥蓋上部豎直向上方向排出的鉻鉬釩鍛鋼殼體角式結(jié)構(gòu)方式。閥體和閥蓋壁厚、閥體內(nèi)腔及中法蘭外徑和厚度均按高壓PN420 設(shè)計(jì)計(jì)算校核。閥體采用分體式嵌入焊接結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，閥體與閥蓋密封面

　　之間裝有耐高溫高壓的齒形密封墊，采用高性能等級(jí)的等長(zhǎng)雙頭螺栓和螺母緊固。雙頭螺栓和螺母的規(guī)格和數(shù)量通過設(shè)計(jì)計(jì)算校核確定，中法蘭的外徑和厚度采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭參照法設(shè)計(jì)，閥體壁厚及壓力等級(jí)符合GB /T 12224 -2005 的規(guī)定。閥體材質(zhì)鉻鉬釩鍛鋼滿足高溫高壓的需求，連接形式采用承插焊連接結(jié)構(gòu)。

4.4、活塞

　　活塞是疏水閥雙閥座壓力差的傳感機(jī)構(gòu)，選用迷宮密封結(jié)構(gòu)增加泄漏中的阻力，使造成泄漏的壓差急驟損失，可以迅速的打開主閥座。通過計(jì)算采用活塞雙向受力面積比大于80，克服了高溫高壓下凝結(jié)水粘性對(duì)活塞的吸附，保證在工作壓差19. 0MPa 高參數(shù)下疏水閥動(dòng)作正常，可靠性高。

5、特點(diǎn)

　　由于疏水閥采用角式鉻鉬釩鍛鋼焊接殼體，疏水閥腔內(nèi)除止回閥組件外的其他零件以不同的連接方式安裝在閥蓋上，便于更換或維修時(shí)快速拆裝。新式SCCV 關(guān)閉系統(tǒng)提高了密封可靠性和使用壽命。采用較長(zhǎng)、較重的鐘形罩，配備較大杠桿比的杠桿機(jī)構(gòu)和較大活塞面積比的新活塞，增大了閥門的開啟力，達(dá)到高溫、高壓大排量疏水閥的高技術(shù)參數(shù)。采用面積比較大的新活塞機(jī)構(gòu)，增大了主閥瓣的開閥力，保證了疏水閥動(dòng)作正常，性能穩(wěn)定。

6、結(jié)語(yǔ)

　　高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥吸收了差壓式和杠桿式鐘形浮子式疏水閥的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)更加完善，性能更加優(yōu)良，能及時(shí)排除凝結(jié)水，蒸汽泄漏損失小，汽水分離可靠，有負(fù)荷漏汽率< 2%。背壓率>90%，有利于凝結(jié)水回收。鐘形罩上部設(shè)計(jì)空氣排

　　放口，能消除空氣氣堵和蒸汽汽鎖，動(dòng)作靈敏可靠，噪聲小，使用壽命長(zhǎng)。滿足了大型石油化工和火力發(fā)電等行業(yè)對(duì)高參數(shù)蒸汽疏水閥的使用要求。