高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥

2013-05-25 方瑞紅甘肅紅峰機械有限責任公司

　　介紹了高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥的技術參數、工作原理和技術特點，論述了新式SCCV 關閉系統、鐘形罩尺寸和質量、殼體結構、活塞雙向受力面積比等先進結構的設計。該產品已獲國家專利( 專利號: 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備及蒸汽管網上，能及時自動排放不斷產生的凝結水，與需要加熱的物體進行熱交換，釋放大量的潛熱，提高工藝設備的熱效率。但是杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥在高溫高壓下開關動作不正常。為此研制了一種工作范圍大、穩定性好和可靠性高的雙閥座截止型自動定心自動關閥的固定支點高壓杠桿活塞鐘形浮子式疏水閥( 簡稱疏水閥) 。

2、技術參數

　　公稱通經50mm；公稱壓力PN420；最高工作壓力19.0 MPa；最低工作壓力0.05 MPa；工作介質凝結水、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%；有負荷漏氣率≤2%；熱凝結水最大排量9000kg /h

3、工作原理

　　疏水閥由閥體、閥蓋、止回閥、鐘形罩、固定支點杠桿、活塞組件和關閉系統等零部件組成( 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

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

　　(2) 關閉狀態

　　在低溫凝結水快排盡時，蒸汽進入鐘形罩內腔。當鐘形罩內腔上部充汽高度超過力矩平衡態所需充汽高度后，鐘形罩所受的浮力大于重力，鐘形罩加速上升，帶動固定支點杠桿驅動主閥瓣和副閥瓣向上運動，推動主閥瓣與主閥座關閉。當閥導承上部錐面接觸副閥座后，副閥瓣在向上運動的慣性作用下，在高溫凝結水高速流出的吸附力和閥體內介質壓力的作用下，利用錐面自動定心，自動關閉副閥座的孔，閥門呈關閉狀態，鋼球下落與止回閥閥座密封。

　　(3) 小排量狀態

　　隨著鐘形罩內腔蒸汽凝結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，通過杠桿帶動副閥瓣下沉，這時副閥座( 主閥瓣內腔錐孔為副閥座) 開啟，主閥座在汽缸室c( 主閥瓣內腔大孔) 的壓力下仍關閉，鋼球上升打開止回閥座，閥門呈小排量狀態。

　　(4) 大排量狀態

　　隨著鐘形罩內部蒸汽繼續減少，鐘形罩繼續下沉，帶動下密封副b( 副閥連接桿的大直徑底面緊貼壓蓋上部) 關閉，此時汽缸室c( 主閥瓣內腔大孔) 通過副閥孔與閥后低壓區相通，主閥瓣受介質壓力的作用下沉，打開主閥座孔，閥處于大排量狀態，進入新的循環自動工作。

4、結構設計

4.1、關閉系統

　　疏水閥采用新式SCCV 關閉系統，系統由鐘形罩部件、螺栓、固定支點杠桿、銷軸、開口銷、副閥連接桿、彈性圓柱銷、導承帽、閥導承、副閥瓣、主閥瓣(內腔加工成副閥座) 、連接器和壓蓋等組成。該系統能自動補償杠桿機構產生的誤差，避免關閉時產生的剛性碰撞，使閥瓣在關閉過程中具有緩沖作用，減少了副閥瓣和副閥座的磨損，延長使用壽命，在疏水閥使用初期和磨損后關閉可靠，開關動作靈敏，在壓差小于0. 05MPa 下也能正常動作。該系統對凝結水負荷的變化適應性能好，同時具有熱靜力型的一些特點，不會產生超出規定的動作，提高疏水閥的耐用性和排除凝結水效率，從而達到熱的有效利用，節約了蒸汽。

4.2、鐘形罩

　　鐘形罩是疏水閥重要動力元件，其關系到是否準確地啟閉閥門，決定著疏水閥的性能。利用臨界開啟時的力平衡方程式進行計算，選擇鐘形罩質量和尺寸，采用較長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參數要求。配用合適的副閥孔、主閥孔和杠桿比，保證在0.05 ～19.0MPa 工作壓差范圍內疏水閥開關動作正常可靠。為了防止“空氣氣堵”現象產生，鐘形罩上部設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

　　采用工作介質水平方向從閥體下部側進、從閥蓋上部豎直向上方向排出的鉻鉬釩鍛鋼殼體角式結構方式。閥體和閥蓋壁厚、閥體內腔及中法蘭外徑和厚度均按高壓PN420 設計計算校核。閥體采用分體式嵌入焊接結構，經濟實用，閥體與閥蓋密封面

　　之間裝有耐高溫高壓的齒形密封墊，采用高性能等級的等長雙頭螺栓和螺母緊固。雙頭螺栓和螺母的規格和數量通過設計計算校核確定，中法蘭的外徑和厚度采用標準法蘭參照法設計，閥體壁厚及壓力等級符合GB /T 12224 -2005 的規定。閥體材質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構。

4.4、活塞

　　活塞是疏水閥雙閥座壓力差的傳感機構，選用迷宮密封結構增加泄漏中的阻力，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水粘性對活塞的吸附，保證在工作壓差19. 0MPa 高參數下疏水閥動作正常，可靠性高。

5、特點

　　由于疏水閥采用角式鉻鉬釩鍛鋼焊接殼體，疏水閥腔內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，便于更換或維修時快速拆裝。新式SCCV 關閉系統提高了密封可靠性和使用壽命。采用較長、較重的鐘形罩，配備較大杠桿比的杠桿機構和較大活塞面積比的新活塞，增大了閥門的開啟力，達到高溫、高壓大排量疏水閥的高技術參數。采用面積比較大的新活塞機構，增大了主閥瓣的開閥力，保證了疏水閥動作正常，性能穩定。