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    特殊閥門的選用

    1、疏水閥的選用

    疏水閥是從貯有蒸汽的密閉容器內自動排出凝結水，同時保持不泄漏新鮮蒸汽的一種自制裝置，在必要時也允許蒸汽按照預定的流量通過。在現代社會中，蒸汽廣泛地應用于工業生產和生活設施中，無論在蒸汽的輸送管道系統，還是利用蒸汽來進行加熱、干燥、保溫、消毒、蒸煮、濃縮、換熱、采暖、空調等工藝過程中所產生的凝結水，都需要通過蒸汽疏水閥排除干凈，而不允許蒸汽泄漏掉。按照啟閉件的驅動方式，蒸汽疏水閥可分為三類：由凝結水液位變化驅動的機械型蒸汽疏水閥；由凝結水溫度變化驅動的熱靜力型蒸汽疏水閥；由凝結水動態特性驅動的熱動力型蒸汽疏水閥。

    機械型蒸汽疏水閥：這類疏水閥主要有密閉浮子式、敞口向上浮子式、敞口向下浮子式等。這類型式的蒸汽疏水閥的工作原理運用了古老的阿基米德原理，性能可靠，能排除飽和水；但是體積比較大，較笨重。又由于顛簸搖擺的環境對其阻汽排水性能有相當的影響，因此，不能適應火車、輪船及有較大震動的裝置上使用。

    熱靜力型蒸汽疏水閥：這類疏水閥主要有蒸汽壓力式蒸汽疏水閥、雙金屬片式或熱彈性元件式蒸汽疏水閥、液體或固體膨脹式蒸汽疏水閥。這類疏水閥幾乎與機械型疏水閥同時出現，最初是金屬膨脹式蒸汽疏水閥，利用閥桿材料冷縮熱脹的物理性能和凝結水溫度的變化而實現阻汽排水作用。但是這種型式的蒸汽疏水閥不能適應蒸汽壓力變化較大和凝結水量穩的場合，后來研制出利用液體膨脹的壓力平衡波紋管式蒸汽疏水閥，以上的問題得到了初步解決。隨著材料科學技術的發展，雙金屬片得到了廣泛應用，研制出了雙金屬片式蒸汽疏水閥，它是利用雙金屬片受到溫度變化而產生的變形實現阻汽排水作用的。這種疏水閥體積小、重量輕，能排除大量空氣，但是成本高。

    熱動力型蒸汽疏水閥：這類疏水閥有圓盤式蒸汽疏水閥、脈沖式蒸汽疏水閥、迷宮式蒸汽疏水閥、孔板式蒸汽疏水閥。圓盤式蒸汽疏水閥是利用蒸汽的流速與凝結水流速的差別而實現阻汽排水動作，這種蒸汽疏水閥體積小、重量輕、結構簡單，但排空氣性能較差。脈沖式蒸汽疏水閥也具有體積小、重量輕的特點，但結構復雜，制造精度要求高、價格貴。
疏水閥的選用依據：

    ①根據實際使用工況確定蒸汽疏水閥入口與出口的壓差。蒸汽疏水閥的入口壓力是指閥入口處的最低工作壓力；疏水閥出口壓力是閥后可能的最高工作背壓。疏水閥的公稱壓力、公稱尺寸、最高允許壓力、最高允許溫度、最高工作壓力、最低工作壓力、最高背壓率、凝結水排量等應符合蒸汽管網的工況條件。選用蒸汽疏水閥還應考慮 “疏水閥的額定排水量等于蒸汽使用設備的凝結水產生量乘以選用倍率”，倍率選用見表1-25。

    ②根據工藝條件確定在正常工作時可能產生的凝結水量，乘以修正系數，對照疏水閥的排水量選擇某一型號的疏水閥。

    ③疏水閥種類多，其結構原理不同，所以應根據不同的使用場合選用不同的結構形式（見表1-26）。

    a．需要立即排除凝結水的場合，如蒸汽透平、蒸汽泵、蒸汽主管線等，不宜采用有過冷度的疏水閥，如脈沖式疏水閥和恒溫型波紋管式疏水閥。

    b．凝結水低于額定最大排水量15%時，不應選用脈沖式疏水閥，因為在這種條件下，新鮮蒸汽容易從排泄孔流失。

    c.辦公、學校、科研及住宅區周圍附近，需要安靜的環境，不宜選用噪聲大的熱動力式疏水閥，應選用恒溫型疏水閥和浮球式疏水閥，因為它們動作遲緩，沖擊力小。

    d.間隙操作的室內蒸汽加熱設備和管道，需選用排氣性能好的疏水閥，如倒吊桶式或恒溫型疏水閥。

    e．室外工作的疏水閥，一般不宜選用機械型疏水閥，需要選用時，應有防凍保護口。

    f．用汽裝置不允許積存凝結水，應選用能連續排出凝結水的疏水閥，如浮球式疏水閥。

    g．在既要求排出凝結水，又要求及時排除不凝性氣體的場合，應選用有排水、排氣雙重功能的疏水閥。

    h．在蒸汽管網中，若需要利用工作背壓回收凝結水時，應選用背壓率高的疏水閥，如機械型疏水閥。

    2、安全閥的選用

    安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力而是利用介質的壓力排出一額定數量的流體，以防止系統內壓力超過預定的安全值。當壓力恢復正常后，閥門再行關閉并阻止介質繼續流出。安全閥用于鍋爐、壓力容器和其他受壓設備上，作為防超壓的安全保護裝置。對于一些重要的受壓系統，有時需設置兩種以上的超壓保護裝置，在此種情況下，安全閥往往作為最后的一道保護裝置，因而其可靠性對設備和人身的安全具有特別重要的意義。

    安全閥的技術發展經過了漫長的過程，從排量較小的微啟式發展到大排量的全啟式，從重錘式(靜重式)發展到杠桿重錘式、彈簧式，繼直接作用式之后又出現非直接作用的先導式。

    常用的安全閥按其結構形式有直接載荷式安全閥、帶動力輔助裝置的安全閥、帶補充載荷的安全閥、先導式安全閥。

    在現代工業中，重錘式安全閥、杠桿重錘式安全閥由于其載荷大小有限，對振動敏感以及回座壓力較低等原因，其使用范圍已愈來愈小。而彈簧直接載荷式安全閥和先導式安全閥因為具有不能相互取代的各自特點，兩者都同時得到發展。

    ①杠桿重錘式安全閥。靠移動重錘位置或改變重錘重量來調節壓力。這種安全閥只能固定在設備上，重錘本身重量一般不超過60kg，以免操作困難。鑄鐵材料制造的杠桿重錘式安全閥適用于公稱壓力PN≤16、介質溫度t≤200℃的工作條件下。碳素鋼材料制造的杠桿重錘式安全閥適用于公稱壓力PN≤40、介質溫度t≤425℃的工作條件下。杠桿重錘式安全閥主要用于水、蒸汽等工作介質。

    ②彈簧直接載荷式安全閥。是利用壓縮彈簧的力以平衡閥瓣的壓力，并使其密封。彈簧直接載荷式安全閥具有結構簡單、反應靈敏、可靠性好等優點。但因依靠彈簧加載，其載荷大小受到限制，因而不能用于很高壓力和很大口徑的場合。此外，當被防護系統正常運行時，這種安全閥關閉件密封面上的比壓力決定于閥門整定壓力同系統正常運行壓力之差，是一個不大的值，所以要達到良好的密封就比較困難。特別是當閥門關閉件為金屬密封面和當閥門整定壓力同系統正常運行壓力比較接近時更是如此。這時為了保證必需的密封性往往需要采取特殊的結構型式和進行極精細的加工和裝配。彈簧直接載荷式安全閥有封閉式和不封閉式兩種。一般易燃、易爆或有毒介質選用封閉式。蒸汽或惰性氣體等可選用不封閉式。彈簧直接載荷式安全閥有的帶扳手，有的不帶扳手。扳手的作用是檢查閥瓣的靈敏度。

    ③先導式安全閥。是一種依靠從導閥排出介質來驅動或控制的安全閥，該導閥本身應是符合標準要求的直接載荷式安全閥。由于先導式安全閥的主閥通常利用工作介質壓力加載，其載荷大小不受限制，因而可用于高壓、大口徑的場合。同時，因其主閥可設計成依靠工作介質壓力密封的形式，或者可以對閥瓣施加直接載荷式安全閥大得多的載荷，因而主閥的密封性容易得到保證。此外，這類安全閥的動作可以較少受背壓變化的影響，但是先導式安全閥的可靠性同主閥和導閥兩者有關，而且結構比較復雜，為了提高可靠性，規范往往要求采用多重先導控制管路。這樣就更增加了整個保護系統的復雜程度。基于上述原因，先導式安全閥與彈簧直接載荷式安全閥無論在流程工業還是在電力工業中都有著廣泛的應用，并各自發展、共同構成了安全閥結構發展的主流。

    安全閥的選用是一個較復雜的問題，它的工作壓力取決于公稱壓力，它的工作溫度取決于使用溫度范圍，這是一般的選用常識。首先，根據工況條件決定安全閥材質和結構形式。再通過計算，計算出安全閥定壓值，決定彈簧或杠桿調壓的范圍，通過計算確定安全閥排泄量所需的噴嘴直徑。

    而對于有毒、易燃、易爆介質除非有特殊要求，一律選用不帶扳手的，若需要帶扳手時則應選用封閉式帶扳手的安全閥。當介質為空氣、水蒸氣及要求安全閥作定期開啟檢驗時，應選用帶扳手的不封閉式安全閥。

    介質溫度大于300℃時應帶散熱片的安全閥。

    介質腐蝕較嚴重或者背壓波動較大的條件下，應選用平衡型安全閥。

    空氣或其他氣體介質用安全閥，一般選用全啟式彈簧安全閥，液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全閥，一般選用全啟式內裝安全閥。

    排泄量大的安全閥，需要大的噴嘴直徑，使用的重錘或彈簧受到限制，難以滿足要求，應選用雙座安全閥或先導式（脈沖式）安全閥。

    蒸汽鍋爐安全閥，一般選用全啟式彈簧安全閥，超高壓和亞臨界壓力鍋爐，目前越來越多地選用帶有外加負載的彈簧安全閥。

    如果噴嘴（閥座）口徑一定時，需要介質排泄量大而快，應選用全啟式安全閥，它不但排泄量大，而且回座性能好．適于氣體和液體介質。如果液體管道和設備使用安全閥排泄量不大，要求不高時，應選用微啟式彈簧安全閥，因為微啟式安全閥結構簡單．成本低，維修和試驗都方便。

    當介質經由安全閥排放時，其壓力降低，體積膨脹，流速增加，故安全閥的出口通徑大于進口通徑。對于微啟式安全閥，其出口通徑等于進口通徑，這是因為其排量小，又常用于液體介質。而全啟式安全閥的排量大，多用于氣體介質，故其出口通徑一般比公稱通徑大一級。

    煉油裝置根據它們的特殊條件，大部分選用彈簧式安全閥，而彈簧式安全閥中，大部分采用全啟式安全閥。

    3、減壓閥的選用

    減壓閥是通過改變節流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到減壓的目的，并依靠介質本身的能量控制與調節系統的調節，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內保持恒定的自動閥門。

    減壓閥分直接作用式和先導式兩種。

    （1）直接作用式

    直接作用式減壓閥是用壓縮彈簧、重物或重力杠桿以及壓縮空氣加載，通過膜片、活塞或波紋管直接進行壓力控制的閥門。這種閥門結構簡單、耐用。在比較惡劣的工況下，只要維護得當，也能有很長的壽命。雖然直接作用式的壓力調節不像先導式那么精確，但是造價低。可以廣泛地用于不必要做精確控制的場合。

    常用的直接作用式減壓閥按照結構形式分有：彈簧薄膜式減壓閥、活塞式減壓閥、波紋管式減壓閥和杠桿式減壓閥。

    ①彈簧薄膜式減壓閥是采用膜片作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。它的靈敏度高，宜用于溫度和壓力不高的水和空氣介質管道上。

    ②活塞式減壓閥是采用活塞作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。由于活塞在汽缸中承受的摩擦力較大，靈敏度不及薄膜式減壓閥。因此，適用于承受溫度、壓力較高的以蒸汽和空氣等為工作介質的管道和設備上。

    ③波紋管式減壓閥是采用波紋管作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。它宜用于介質參數不高的蒸汽和空氣等潔凈介質的管道上。不能用于液體的減壓。更不能用于含有固體顆粒介質的管道上。因此，宜在波紋管減壓閥前加過濾器。在選用減壓閥時，應該注意不得超過減壓閥的減壓范圍。并保證在合理情況下使用。

    ④杠桿式減壓閥是采用重物或重力杠桿作敏感元件來帶動閥瓣運動的減壓閥。這種形式結構簡單、耐用，但不精確。目前較少采用。

    （2）先導式

    先導式減壓閥是由主閥和導閥組成，出口壓力的變化通過導閥放大控制主閥動作的減壓閥。在此類閥中，導閥的作用是輔助控制主閥或者完全控制主閥。導閥本身可以是一個小型的直接作用式減壓閥。此類閥門精確的控制方式取決于它的特定的結構。而實質上，導閥工作的目的是以維持預定壓力下的流量的方法來調節主閥的開啟量。先導式減壓閥的壓力控制精度非常精確，且結構緊湊，對于功能相同的減壓閥來說，通常先導式比直接作用式結構小得多。在這種形式中，導閥和主閥可以是整體的，也可以是適用于遠距離壓力信號控制的單獨的裝置，它還能作遠距離開關控制，也就是由控制中心控制的成套系統中的部件。另外，通過安裝適當型式的導閥能夠獲得由溫度直接控制的設備。由于先導式減壓閥結構復雜，因此需要經常保養及清潔的工作條件。清潔工作條件常在閥門入口處裝過濾器。

    常用的先導式減壓閥按照結構形式分有：先導活塞式減壓閥、先導波紋管式減壓閥和先導薄膜式減壓閥。

    減壓閥選用時應該注意的幾個問題。減壓閥應用范圍廣泛，包括蒸汽、壓縮空氣、工業用氣、水、油和其他液體介質均可使用。因而，鑒于許多可能的結構變化，當考慮到選用減壓閥的時候，其中最主要的就是閥的確切性能，首先應該充分進行檢測，以保證良好的使用效果。在檢測時，減壓閥應該能滿足如下性能要求：

    ①在給定的彈簧壓力級范圍內，出口壓力在最大值與最小值之間應該能連續調整，不得有卡阻和異常振動；

    ②對于彈性密封結構，其滲漏量按表1-27規定。對于金屬-金屬密封結構，允許滲漏量不大于最大流量的0.5％；

    ③出口流量變化時，減壓閥不得有異常動作，其出口壓力負偏差值：對直接作用式減壓閥不大于出口壓力的20％；對先導式減壓閥不大于出口壓力的10％。

    ④進口壓力變化時，減壓閥不得有異常振動，其出口壓力偏差值：對直接作用式減壓閥不大于出口壓力的10％；對先導式減壓閥不大于出口壓力的5％；

    ⑤出口壓力表的升值，彈性密封應為零，金屬-金屬密封不超過0.2 MPa/min。

    對于閑置不用的減壓閥，調節彈簧使其處于自由狀態。進口和出口端應用堵蓋封閉。

    減壓閥的流量與流體的性質和壓力比有關。壓力比愈小，流量愈大；但當壓力比減少到某一數值時，流量不再隨壓力比減小而增加。

    減壓閥產品規格中所列閥孔面積為最大截面積，而在工作狀態下的流道面積要小于此值，選用時應該比計算的閥孔面積稍大些。