蒸汽疏水閥是用于蒸汽供熱設(shè)備和蒸汽管道上，能自動(dòng)地排除蒸汽使用設(shè)備和管道中的冷凝水、空氣及其它不可凝結(jié)的氣體，并能防止蒸汽泄漏的自動(dòng)閥門。蒸汽廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活設(shè)施中，無(wú)論在蒸汽的輸送管道系統(tǒng)，還是利用蒸汽來(lái)進(jìn)行加熱、干燥、保溫、消毒、蒸煮、濃縮、換熱、采暖、空調(diào)等工藝，過(guò)程中所產(chǎn)生的冷凝水都需要通過(guò)蒸汽疏水閥排除，而不允許蒸汽泄漏。 蒸汽疏水閥性能的優(yōu)劣，對(duì)于蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行，用汽設(shè)備熱效率的提高及能源的合理利用等方面具有至關(guān)重要的作用。

    特別是在煤、石油及天然氣等一次能源日益減少的情況下，世界各國(guó)政府都將節(jié)約能源和開(kāi)發(fā)新能源作為重要的國(guó)策。而蒸汽疏水閥在蒸汽使用系統(tǒng)的節(jié)能方面起著不可忽視的關(guān)鍵作用。 據(jù)我國(guó)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)蒸汽疏水閥擁有量約為432.4萬(wàn)臺(tái)，大約有80%的產(chǎn)品達(dá)不到現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漏汽量小于3%的要求，其泄漏率大都在10%左右，這樣一臺(tái)蒸汽疏水閥就耍浪費(fèi) 4.44噸標(biāo)煤，全國(guó)正在使用的達(dá)不到現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的疏水閥就要浪費(fèi)1432.33萬(wàn)噸標(biāo)煤，折合人民幣186203萬(wàn)元，這是一筆相當(dāng)可觀的數(shù)字，由此可見(jiàn)蒸汽疏水閥的節(jié)能作用之大，及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位之重要是不可等閑視之的。

    隨著國(guó)外能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇和現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)熱能充分利用的要求日益提高，蒸汽疏水閥的研究工作在國(guó)外更是得到了廣泛的開(kāi)展。國(guó)外蒸汽疏水閥生產(chǎn)廠家為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要，研制工作更加深入，生產(chǎn)發(fā)展很快。本文將結(jié)合斯派莎克（Spirax Sarco）公司的蒸汽疏水閥的產(chǎn)品系列介紹各種類型的蒸汽疏水閥和它們的適用場(chǎng)合。

    當(dāng)蒸汽冷凝時(shí)，它會(huì)釋放出汽化的能量（潛熱能）而形成冷凝水。冷凝水只含有飽和溫度下水所含有的能量（顯熱能）。但是為了確保蒸汽系統(tǒng)中維持zui大的熱傳導(dǎo)效率，此冷凝水必須排出系統(tǒng)之外，另外從鍋爐中產(chǎn)生的一些不凝性氣體和空氣以及蒸汽系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)管道內(nèi)的空氣也必須排出蒸汽系統(tǒng)，但同時(shí)必須保留有用的蒸汽，這些功能就是由一種自動(dòng)裝置 - 蒸汽疏水閥來(lái)完成。

    英國(guó)斯派莎克公司作為蒸汽疏水閥市場(chǎng)的者，自1910年既開(kāi)始生產(chǎn)和銷售蒸汽疏水閥，是一家專業(yè)從事向蒸汽用戶提供知識(shí)、服務(wù)和產(chǎn)品的節(jié)能公司。該公司產(chǎn)品系列品種齊全，廣泛應(yīng)用于蒸汽系統(tǒng)，其中蒸汽疏水閥是斯派莎克zui重要的產(chǎn)品系列，如TD熱動(dòng)力蒸汽疏水閥長(zhǎng)久以來(lái)已成為‘可靠的疏水閥的化身，其各種類型的疏水閥的泄漏率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的3%。

   蒸汽疏水閥有各種不同的疏水方式，有些是感應(yīng)密度的變化（如機(jī)械式）而動(dòng)作，有些是感應(yīng)溫度的變化而動(dòng)作排放，而有些是受通過(guò)它們的熱態(tài)冷凝水本身的靜壓及動(dòng)壓之變化而感應(yīng)開(kāi)關(guān)的。目前疏水閥在世界范圍內(nèi)，按工作原理劃分，主要有三大類

    1、械型蒸汽疏水閥：利用冷凝水與蒸汽之間的密度差來(lái)操作的。

    機(jī)械類疏水閥的*大類是浮球式疏水閥，目前上主導(dǎo)的產(chǎn)品為杠桿式浮球疏水閥，其工作原理如圖1所示。疏水閥除了排水阻汽功能外，要求具有良好的排空氣性能，所有的斯派莎克浮球式蒸汽疏水閥均帶有熱靜力派空氣裝置TV，作為標(biāo)準(zhǔn)配置。有些疏水閥除了排空氣裝置以外，還帶有蒸汽汽鎖釋放裝置，主要應(yīng)用于發(fā)生蒸汽堵塞冷凝水無(wú)法到達(dá)疏水閥的場(chǎng)合即所謂的蒸汽汽鎖情況，如使用虹吸管排除冷凝水（旋轉(zhuǎn)滾筒設(shè)備）或疏水閥前有一段長(zhǎng)管道時(shí)。

    浮球式蒸汽疏水閥在冷凝水產(chǎn)生后立刻排出冷凝水，能夠根據(jù)壓力和負(fù)載的變化迅速排出大量的冷凝水，當(dāng)對(duì)于其它類型的同口徑疏水閥排量大，因此它于換熱要求高、設(shè)備不允許積水的各種換熱設(shè)備以及帶自動(dòng)溫度控制的設(shè)備的*選擇。同時(shí)該類型的疏水閥出口總是浸沒(méi)在冷凝水中，具有真正意義上排水阻汽的功能。斯派莎克可以提供各種型號(hào)的浮球式蒸汽疏水閥能滿足各種制程工藝的需要，主要型號(hào)FT14，F(xiàn)T43，F(xiàn)T44，F(xiàn)T47，F(xiàn)T46，F(xiàn)TC32，F(xiàn)T12，F(xiàn)T450等。

圖1 浮球式蒸汽疏水閥的工作過(guò)程

    機(jī)械式疏水閥的另外一種主要形式為倒吊桶疏水閥，其工作過(guò)程如圖2所示。倒吊桶疏水閥可以使用于高壓的應(yīng)用。倒吊桶中的空氣如不排除就會(huì)阻礙疏水閥的正常工作，而倒吊桶疏水閥的排氣非常緩慢，所以對(duì)于大量空氣存在的場(chǎng)合就需要單獨(dú)的熱靜力排空氣閥，否則會(huì)造成設(shè)備積水，影響傳熱效率。因此通常建議安裝單獨(dú)的排空氣閥以保證設(shè)備迅速有效的起動(dòng)。很多倒吊桶疏水閥需要配置一個(gè)止回閥以防止在壓力突然變化或過(guò)熱時(shí)失去水封（閃蒸現(xiàn)象）。水封是保證倒吊桶疏水閥避免泄漏蒸汽的關(guān)鍵之一。倒吊桶疏水閥同樣在蒸汽的飽和溫度下排放冷凝水。

    所有的機(jī)械式蒸汽疏水閥在疏水閥關(guān)閉以后，閥體內(nèi)存有一定的冷凝水，因此這種疏水閥可能會(huì)受到冷凍的危害，如果安裝在低溫的室外環(huán)境中，閥體需要保溫。

圖2 倒吊桶式蒸汽疏水閥的工作過(guò)程

    2、熱靜力式蒸汽疏水閥

    熱靜力式蒸汽疏水閥根據(jù)蒸汽和過(guò)冷態(tài)冷凝水或空氣/蒸汽混合物之間的溫度差來(lái)工作。它可用于允許過(guò)冷臺(tái)冷凝水存在的設(shè)備，可利用冷凝水中的顯熱能。

    圖3為壓力平衡式熱靜力蒸汽疏水閥的工作過(guò)程，這種疏水閥有一個(gè)填充液體的不銹鋼密封囊，其填充液體的蒸發(fā)溫度低于飽和蒸汽溫度。選擇不同的填充液體，冷凝水的排放溫度不同，一般低于蒸汽飽和溫度5-10度。壓力平衡式疏水閥可根據(jù)壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，其排水溫度保持與飽和溫度曲線一起變化。同時(shí)該疏水閥在冷態(tài)時(shí)是常開(kāi)的，排空氣性能好。

圖3 熱靜力蒸汽疏水閥-壓力平衡式疏水閥的工作過(guò)程

    雙金屬蒸汽疏水閥的工作原理是*的雙金屬片的感溫特性來(lái)工作。其工作過(guò)程如圖4所示。雙金屬的工作曲線近于蒸汽飽和曲線，雙金屬疏水閥一般低于蒸汽飽和溫度25-30度時(shí)排放冷凝水以充分利用冷凝水中的顯熱。雙金屬蒸汽疏水閥容易受背壓大小的影響，背壓增大將降低排放溫度，增加了設(shè)備的積水量。

圖4 熱靜力蒸汽疏水閥-雙金屬式疏水閥的工作過(guò)程

    熱靜力蒸汽疏水閥的優(yōu)點(diǎn)在于：體積小，重量輕，同時(shí)有較大的冷凝水排量，冷態(tài)時(shí)*打開(kāi)，排空氣性能好，安裝于室外不會(huì)受到冰凍損壞，耐水錘、腐蝕。是伴熱以及非關(guān)鍵蒸汽設(shè)備的理想選擇。

    熱靜力蒸汽疏水閥的缺點(diǎn)在于：低于蒸汽飽和溫度排放冷凝水，因此不能用于要求立即排放冷凝水的加熱設(shè)備，為了避免換熱設(shè)備的積水，熱靜力疏水閥前必須安裝1-2米的冷卻管。雙金屬式疏水閥對(duì)溫度變化的反應(yīng)相對(duì)較慢。

    斯派莎克壓力平衡式熱靜力蒸汽疏水閥的主要型號(hào)有：BPT13，BPC32，MST21，BTM7等。
    斯派莎克雙金屬式蒸汽疏水閥的主要型號(hào)有：SMC32，SM45，HP45，HP80/100，ABL等.

    3、熱動(dòng)力蒸汽疏水閥（圓盤式蒸汽疏水閥）

    熱動(dòng)力蒸汽疏水閥（在國(guó)內(nèi)又稱為圓盤式蒸汽疏水閥）由于其結(jié)構(gòu)緊湊、原理簡(jiǎn)單、工作可靠等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外被廣泛使用，甚至達(dá)到被“濫用"的程度。熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的工作原理如下圖所示。它是根據(jù)低速冷凝水與高速閃蒸蒸汽之間的“動(dòng)力"壓差來(lái)工作，整個(gè)工作過(guò)程只有一個(gè)活動(dòng)部件 – 不銹鋼碟片，它具有良好的關(guān)緊力并可以防止冷凝水回流回設(shè)備，確保設(shè)備的zui大工作效率。

圖5 熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的工作過(guò)程

    1.起機(jī)時(shí)，進(jìn)口壓力作用于碟片下部，頂起碟片，空氣和較冷的冷凝水立即排出。
    2.當(dāng)僅低于蒸汽溫度的熱冷凝水流經(jīng)疏水閥時(shí)，壓力降低產(chǎn)生閃蒸蒸汽。高速的閃蒸蒸汽在碟片下方產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)，使碟片靠近閥座。
    3.同時(shí)，集聚在碟片上方的閃蒸蒸汽也使碟片壓緊閥座內(nèi)環(huán)及外環(huán)。  
    4.由于頂蓋的散熱，碟片上方的閃蒸蒸汽冷凝，壓力下降，碟片再次升起，排出冷凝水。工作循環(huán)不斷重復(fù)。
 

    由于熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的工作原理要求進(jìn)入疏水閥的壓力不低于一定的值，同時(shí)疏水閥的背壓一般不能高于進(jìn)口壓力的50%（斯派莎克熱動(dòng)力疏水閥出口背壓zui高可以達(dá)到80%），否則疏水閥將不能正常工作。另外，熱動(dòng)力疏水閥為間歇式排放。因此，熱動(dòng)力疏水閥一般不能使用于對(duì)加熱效率高同時(shí)帶有溫度控制設(shè)備的換熱器的應(yīng)用。熱動(dòng)力疏水閥一般應(yīng)用于定壓系統(tǒng)的冷凝水排放，如蒸汽主管道、拌熱管線、壓燙機(jī)等的應(yīng)用。

    熱動(dòng)力蒸汽疏水閥在關(guān)閉過(guò)程中，閥芯和閥座之間有強(qiáng)烈的沖擊，如果閥芯和閥座的材質(zhì)選擇不當(dāng)、加工處理不合理，很容易造成閥芯和閥座的磨損，大大降低疏水閥的使用壽命。斯派莎克的熱動(dòng)力疏水閥的閥芯和閥座采用特殊的材質(zhì)并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的熱處理，同時(shí)在具有*的三孔式冷凝水出口，確保碟片在關(guān)閉過(guò)程的平穩(wěn)工作，避免不均勻磨損，提高使用壽命。

    總的來(lái)說(shuō)，熱動(dòng)力蒸汽疏水閥具有體積小、重量輕，自動(dòng)運(yùn)行于其工作壓力范圍，無(wú)須調(diào)節(jié)，可用于高壓和過(guò)熱系統(tǒng)中，不受水錘和冰凍的損壞，可任意方向安裝，僅有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，維修簡(jiǎn)單，可廣泛使用于定壓的冷凝水排放。

    熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的確定在于無(wú)法用于過(guò)低進(jìn)口壓力或過(guò)高背壓的場(chǎng)合，排空氣性能較差，但使用帶防氣阻碟片可有效排除空氣。
斯派莎克熱動(dòng)力蒸汽疏水閥的主要型號(hào)有：TD16，TD42，TD45，TD52，TD62，TD120等。

    三、蒸汽疏水閥的選型

    由于各種型式的蒸汽疏水閥各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和不同的適用條件，因此多年以來(lái)各種型式的蒸汽疏水閥長(zhǎng)期并存，應(yīng)用于蒸汽系統(tǒng)的各種設(shè)備中，沒(méi)有一種的疏水閥。如從工作原理來(lái)看，浮球式蒸汽疏水閥幾乎可用于每一種應(yīng)用中，但事實(shí)上并非如此，在安裝空間較小的蒸汽主管上通常安裝熱動(dòng)力型蒸汽疏水閥，而對(duì)于要求過(guò)冷態(tài)排水以充分利用冷凝水中顯熱的應(yīng)用中，浮球式蒸汽疏水閥則是不合適的。

    蒸汽疏水閥的簡(jiǎn)單技術(shù)使得用戶常嘗試用一種疏水閥滿足所有的要求，譬如只用浮球式蒸汽疏水閥，但應(yīng)用要求以及設(shè)備性能的不同意味著一種疏水閥不可能滿足所有的應(yīng)用，否則就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。

    因此為確保蒸汽疏水閥的正確選擇，應(yīng)考慮以下因素：

    除以上因素外，我們同時(shí)應(yīng)考慮其它因素，如環(huán)境溫度是否會(huì)低于零度？冷凍會(huì)對(duì)疏水閥造成一定的損害，尤其是黃銅或鑄鐵材質(zhì)的疏水閥。系統(tǒng)中是否存在嚴(yán)重振動(dòng)影響疏水閥的工作？起機(jī)/運(yùn)行階段系統(tǒng)中會(huì)存在多少空氣？

    圖6給出了應(yīng)用于蒸汽系統(tǒng)中的一般疏水閥選型圖表，這里提供了兩種方案以利于選擇，但*種方案總是*選擇（括號(hào)內(nèi)為第二選擇）。

蒸汽疏水閥選型圖表

圖6蒸汽疏水閥的選型指南

FT–浮球式疏水閥  BP–壓力平衡式疏水閥  TD–熱動(dòng)力疏水閥
SM–雙金屬疏水閥  IB–倒吊桶疏水閥   AV– 自動(dòng)排空氣閥

    四、蒸汽疏水閥的安裝

    在選擇了正確的疏水閥的型號(hào)和口徑以后，正確的安裝能確保疏水閥zui有效的工作。蒸汽疏水閥僅僅是整個(gè)蒸汽疏水站的重要部分之一，蒸汽疏水站中各個(gè)部件的正確安裝與否都會(huì)對(duì)整體運(yùn)行有影響。

圖7蒸汽疏水閥站

    蒸汽疏水閥安裝時(shí)應(yīng)遵循以下各項(xiàng)原則：

    ●所有的疏水閥均有小的排放口，如管道中的雜質(zhì)、焊渣等進(jìn)入疏水閥，就很容易引起堵塞，從而導(dǎo)致疏水閥的泄漏或損害，因此需要在疏水閥上游安裝Y形過(guò)濾器。
    ●對(duì)于非直接排向大氣的系統(tǒng)，在疏水閥的上游應(yīng)安裝Spiratec檢測(cè)裝置以便于監(jiān)測(cè)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)疏水閥失靈或設(shè)備積水情況。有些情況下在疏水閥下游安裝觀視鏡來(lái)代替Spiratec檢測(cè)裝置。如安裝觀視鏡應(yīng)安裝于離噴排式疏水閥（如熱動(dòng)力疏水閥）下游至少一米處。
    ●當(dāng)排水管中存在背壓，為防止疏水閥進(jìn)口壓力降低或停機(jī)時(shí)蒸汽空間積水，應(yīng)在疏水閥下游安裝止回閥。
    ●旁通忘記關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致蒸汽泄漏或疏水閥故障，并增加冷凝水管道的壓力，從而影響其它疏水閥的工作，因此我們不建議安裝旁通。
    ●疏水閥的安裝位置應(yīng)低于用汽設(shè)備的出口，在疏水閥的進(jìn)口和設(shè)備出口之間應(yīng)有150mm左右的下降管。
    ●應(yīng)確保疏水閥正確的安裝方向，尤其對(duì)于有垂直升降機(jī)構(gòu)的機(jī)械式疏水閥（如浮球式和倒吊桶式疏水閥），如安裝方向不正確會(huì)導(dǎo)致疏水閥的磨損、失效及泄漏蒸汽。
    ●熱動(dòng)力蒸汽疏水閥雖然能在任何安裝方位工作，但安裝于水平管道能獲得zui大的使用壽命。
    ●有些用戶為節(jié)約費(fèi)用，使用一個(gè)疏水閥來(lái)排放多個(gè)設(shè)備的冷凝水，這被稱為群組疏水。但實(shí)際上由于各設(shè)備不同的工作情況，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)積水現(xiàn)象，因此應(yīng)避免群組疏水。
    ●對(duì)帶溫度控制的換熱設(shè)備，應(yīng)盡量避免冷凝水排放管向上的提升，因?yàn)樵谙到y(tǒng)負(fù)荷降低時(shí)換熱器內(nèi)的壓力降低而不足于把冷凝水排放出去，從而使設(shè)備產(chǎn)生積水、水錘等現(xiàn)象。
    ●疏水閥應(yīng)盡可能接近被疏水設(shè)備的出口以防止出現(xiàn)蒸汽汽鎖。當(dāng)冷凝水出口和疏水閥之間的管道中充滿蒸汽時(shí)，冷凝水將無(wú)法到達(dá)疏水閥，從而造成汽鎖，設(shè)備積水，影響工作效率。
    ●如果熱靜力疏水閥用于蒸汽空間不允許積水的場(chǎng)合，需要在疏水閥上游加裝一段冷卻段，一般為2米左右。
    ●倒吊桶疏水閥應(yīng)用于過(guò)熱蒸汽或系統(tǒng)壓力波動(dòng)很大的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在進(jìn)口安裝止回閥以避免失去水封而泄漏蒸汽。
    ●在一些應(yīng)用中，倒吊桶疏水閥因?yàn)椴荒苎杆倥懦諝鈺?huì)導(dǎo)致預(yù)熱時(shí)間加長(zhǎng)和設(shè)備積水，應(yīng)安裝一單獨(dú)的排空閥可保證設(shè)備有效的運(yùn)行。
    ●如果雙金屬疏水閥安裝于有背壓的系統(tǒng)中，背壓的變化會(huì)影響冷凝水的排放溫度，背壓增大排放溫度下降，會(huì)增加設(shè)備積水的可能。
    ●機(jī)械式疏水閥安裝于室外低溫環(huán)境應(yīng)加于保溫。

    五、蒸汽疏水閥的監(jiān)測(cè)

    以下的原因可能會(huì)引起疏水閥的失效：

    ●如同所有的機(jī)械機(jī)構(gòu)一樣，蒸汽疏水閥也不可避免會(huì)遇到磨損的問(wèn)題，而無(wú)法發(fā)揮正常功能。
    ●鍋爐水處理不好，鍋爐水過(guò)高的TDS值會(huì)使鍋爐水?dāng)y帶物進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，會(huì)減小或堵塞疏水閥排放口，請(qǐng)記住一個(gè)15mm口徑的疏水閥其排放孔通常在3mm左右。
    ●管道的雜質(zhì)、系統(tǒng)的水錘或腐蝕等都會(huì)對(duì)疏水閥造成致命的損害。
    ●另外，如果疏水閥選型、安裝不當(dāng)同樣會(huì)使疏水閥不能正常工作。

   蒸汽疏水閥的失效表現(xiàn)為泄漏蒸汽或無(wú)法排水。疏水閥泄漏蒸汽會(huì)造成能源的浪費(fèi)，無(wú)法保證穩(wěn)定的壓力和溫度，增加冷凝水管道的壓力而影響其它設(shè)備的工作性能，對(duì)設(shè)備造成沖蝕等。而疏水閥的堵塞會(huì)導(dǎo)致設(shè)備積水，造成溫度控制不正確、損壞產(chǎn)品質(zhì)量、減少熱輸出、水錘損壞設(shè)備等。

    為了維持疏水閥的正常工作，日常的維護(hù)比不可少，如在定期檢修，更換內(nèi)部件等，沒(méi)有什么方法能夠替代疏水閥的維護(hù)工作，但可以通過(guò)有效的檢測(cè)方法來(lái)提高維護(hù)效率。

    以下是一些常用的檢測(cè)方法：

    ●在蒸汽疏水閥上噴水
    ●觀察疏水閥排放至大氣中的狀況
    ●使用觀視鏡
    ●使用溫度測(cè)量?jī)x表
    ●使用超聲波檢測(cè)儀
    ●使用導(dǎo)電率檢測(cè)儀

    由于篇幅限制，本文不對(duì)以上方法展開(kāi)詳細(xì)的討論。

    和整個(gè)蒸汽系統(tǒng)相比，蒸汽疏水閥是很小的部件，但疏水閥工作是否正常對(duì)蒸汽系統(tǒng)的能源消耗取致關(guān)重要的作用。通常在一個(gè)系統(tǒng)的改造中，疏水閥的費(fèi)用占7%-10%，而其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能效果達(dá)到40%以上的貢獻(xiàn)。為了提高系統(tǒng)的效率，針對(duì)不同的應(yīng)用和工況，工程師們應(yīng)選擇質(zhì)量可靠、型號(hào)合適的蒸汽疏水閥，并應(yīng)正確安裝，注意日常的維護(hù)和定期的檢測(cè)。