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冷凝水对蒸汽减压阀稳定工作的影响(一)

1 减压阀的结构与冷凝水积滞的可能性
应该讲,减压阀是一种较为复杂的阀门,结构繁杂,阀内套阀(一只阀中有二只功能截然不同的导阀和主阀)必须详细地来了解一下他们的结构和相关作用。以目前最常用的国产y43h系列活塞式减压阀和进口的导阀型减压阀为例,进行对比介绍。
1.1 主要结构及相关区别
从图中可以看出,无论国产还是进口,结构虽然有所不同,但都是由调节弹簧组件、导阀组件、主阀组件及调节通道四大部分组成的。
1.1.1 调节弹簧组件和导阀组件:除了导阀的阀芯形状的区别外(一个是锥台,一个是球体)相差无几。
1.1.2 主阀组件:结构上完全相反
国产主阀的阀芯布置在阀座的下面,进气方向为低进高出,呈横s形;
进口主阀的阀芯布置在阀座的上面,进气方向为高进低出,呈反横s形。
1.1.3 压力调节通道(图1中的α、β、γ,图2中的a、b、c)布置形式不同
国产阀压力调节通道都预置在阀体内部(内置式),进口阀压力调节通道都是用铜管连接在阀体外面(外置式)。
1.1.4 β通道和b通道的功能区别
国产β通道是从导阀的环形汽腔直接通向下面的活塞气缸上腔,只有连接的功能。
进口b通道是从主供汽通道分流连接到下游出口的阀体上(一个很细的孔),这个通道作用很特殊,它不仅仅与主隔膜下腔形成压差,有助于主阀膜片的运动,同时也能排走一部分余压蒸汽及冷凝水到下游出口管段,更有利于主阀的迅速关闭。
v 国产阀,只要当导阀被开启后,冷凝水就会很快从α通道进入导阀上部的环形汽腔,β通道及活塞汽缸上腔,随着活塞的下行,冷凝水越积越多,直至活塞行程到达下死点时至,在此过程中汽缸变成了“水缸”了。国产阀,由于结构特点盛水容积相对较小,所以只要小量的凝水就能充盈这些部位。
进口阀,当导阀开启后,冷凝水一般都沉积在汽缸、活塞汽缸上腔及主隔膜片下腔这些主阀运动的原动机构,及β、a、b通道这些压力传输系统。由此可见由于减压阀自身结构的特点,阀内冷凝水的积滞是必然的,而且都是阀门工作核心部位。
2 从减压阀的工作原理来分析冷凝水对稳压调节功能的破坏性
要深入探讨冷凝水对减压阀稳压调节功能的影响,首先,必须了解减压阀的工作原理及相互关系。
2.1 国产减压阀的工作原理
导阀的开启都是利用顶部的调节螺栓顺时针方向拧动,使弹簧缩产生的弹力,使导阀膜片向下凹陷,作用在导阀连杆上的力,使之向下位移打开导阀。当导阀开启后,上游进汽管段a腔的蒸汽通过α通道(供汽调节通道),经过导阀进入导阀环形汽腔,由β通道直接送到下面的活塞汽缸上腔。在a腔蒸汽不断的供给下,压力持续升高,推动活塞下行打开主阀,这时蒸汽源源不断从a腔流至b腔。当下游出口管段b腔负荷满足的情况下,余多的蒸汽又使b腔内的压力不断升高。不断升高的压力通过γ通道(压力感应通道)反馈到导阀膜片下腔,使导阀膜片向上突起,克服了上部调节弹簧的压力,导阀被关小或关闭。从而,关小或关闭来自上游α通道的蒸汽源。当活塞汽缸上腔压力下降时,在下面复位弹簧的作用下,主阀被关小或关闭,这时b腔内的压力开始下降,这样周而复始达到调压的目的。
2.2 进口减压阀的工作原理
当导阀打开以后,从图2中可以看出,上游管段a腔的蒸汽迅速进入内部过滤罩,通过导阀到达a通道(供汽调节通道),当a通道充满蒸汽后直接被送至主阀膜片下腔,同时一部分蒸汽通过b通道(压力控制通道)被分流进入b腔。主阀膜片下腔在a通道蒸汽不断地供给下,主伐膜片受压后向上突起,所产生的推力推动主阀杆向上运动,打开主阀,同样蒸汽源源不断地从a腔流向b腔。当下游出口管段负荷满足的情况下,余多的蒸汽同样也使b腔内的压力不断升高,不断升高的压力通过c通道(压力感应通道)传输到导阀膜片下汽腔,此时导阀膜片向上突起,克服上部调节弹簧的压力,导阀被关小或关闭,减小和切断来自a腔的蒸汽。当主阀膜片下腔压力逐步减小后,上部主阀弹簧发生作用,使主伐阀芯下行回座,主阀被关小或关闭(多余的蒸汽同时通过b通道释放进入b腔,主阀被迅速关闭),使得b腔的压力不断下降,这样来实现调节的。(导阀打开的原理,进口阀和国产阀相同,略)
2.3 冷凝水破坏稳压调节功能机理的分析
当下游压力升高(b腔内)需要压力下调时。正常情况下b腔超高的压力,通过压力感应通道(γ)传至导阀,使导阀关小或关闭,从而关小和切断来自a腔的汽源。当冷凝水侵入到汽缸、环形汽腔时,由于水不可压缩的特性,此时,主阀复位弹簧完全失去了作用,活塞不能上行,主阀无法关闭,入口(a腔)的蒸汽仍源源不断,通过常开状态的主阀流入b腔。使之压力超高而失控。 同例,看进口阀(见图2)当系统冷凝水充满a、b通道及主隔膜下腔时。来自a腔蒸汽的推力下,主阀膜片处于向上鼓起状态。同样,是水不可压缩特性,使上部复位弹簧无法下行回座,主阀也同样处于常开状态,稳调节功能遭到破坏。
这里,要强调一点的是,虽然,减压阀属于比例调节阀,但是,当冷凝水充满了阀内这些核心工作部位时,比例调节性质完全改变了,其关键的问题,在于运动部件的摩擦阻力的作用及动作顺序先后的时间差,决定了主阀运动具有滞后性。(导阀动作在先,主阀尾随在后)当接受来自γ及c通道超压讯息后,首先,关小或关闭导阀。这样,切断了阀内冷凝水的退路,显然,活塞和主阀膜片就无法运动。
综合上述的分析和探讨,很明确,系统冷凝水对供热工程百害而无一利。由此结论,系统冷凝水是破坏蒸汽减压阀稳压调节功能的最基本的原因。

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