高压杠杆活塞钟形浮子式疏水阀

2013-05-25 方瑞红甘肃红峰机械有限责任公司

　　介绍了高压杠杆活塞钟形浮子式疏水阀的技术参数、工作原理和技术特点，论述了新式SCCV 关闭系统、钟形罩尺寸和质量、壳体结构、活塞双向受力面积比等先进结构的设计。该产品已获国家专利( 专利号: ZL 200820007613.8) 。

1、概述

　　杠杆活塞钟形浮子式疏水阀是一种自力式控制类阀门，此类阀门常安装在中压的蒸汽加热设备及蒸汽管网上，能及时自动排放不断产生的凝结水，与需要加热的物体进行热交换，释放大量的潜热，提高工艺设备的热效率。但是杠杆活塞钟形浮子式疏水阀在高温高压下开关动作不正常。为此研制了一种工作范围大、稳定性好和可靠性高的双阀座截止型自动定心自动关阀的固定支点高压杠杆活塞钟形浮子式疏水阀( 简称疏水阀) 。

2、技术参数

　　公称通经50mm；公称压力PN420；最高工作压力19.0 MPa；最低工作压力0.05 MPa；工作介质凝结水、饱和蒸汽、过热蒸汽；工作温度360℃；最高允许温度550℃；最高背压率≥90%；有负荷漏气率≤2%；热凝结水最大排量9000kg /h

3、工作原理

　　疏水阀由阀体、阀盖、止回阀、钟形罩、固定支点杠杆、活塞组件和关闭系统等零部件组成( 图1) 。

疏水阀

1. 阀体　2. 止回阀阀座　3. 钢球　4. 钟形罩　5. 固定支点杠杆　6. 副阀连接杆　7. 压盖　8. 主阀瓣　9. 小阀盖　10. 主阀座　11. 副阀座　12. 副阀瓣　13. 阀导承　14. 活塞　15. 汽缸室c　16. 下密封副b

图1 疏水阀

　　(1) 开始通汽

　　当疏水阀安装在管线上后，蒸汽通过工作介质首先进入止回阀阀座，顶开钢球，此时钟形罩处于阀体的底部，主阀座呈开启位置，低温凝结水迅速排放，与此同时排放空气。

　　(2) 关闭状态

　　在低温凝结水快排尽时，蒸汽进入钟形罩内腔。当钟形罩内腔上部充汽高度超过力矩平衡态所需充汽高度后，钟形罩所受的浮力大于重力，钟形罩加速上升，带动固定支点杠杆驱动主阀瓣和副阀瓣向上运动，推动主阀瓣与主阀座关闭。当阀导承上部锥面接触副阀座后，副阀瓣在向上运动的惯性作用下，在高温凝结水高速流出的吸附力和阀体内介质压力的作用下，利用锥面自动定心，自动关闭副阀座的孔，阀门呈关闭状态，钢球下落与止回阀阀座密封。

　　(3) 小排量状态

　　随着钟形罩内腔蒸汽凝结成水和蒸汽通过排气小孔排出而减少，钟形罩的重力大于浮力时，通过杠杆带动副阀瓣下沉，这时副阀座( 主阀瓣内腔锥孔为副阀座) 开启，主阀座在汽缸室c( 主阀瓣内腔大孔) 的压力下仍关闭，钢球上升打开止回阀座，阀门呈小排量状态。

　　(4) 大排量状态

　　随着钟形罩内部蒸汽继续减少，钟形罩继续下沉，带动下密封副b( 副阀连接杆的大直径底面紧贴压盖上部) 关闭，此时汽缸室c( 主阀瓣内腔大孔) 通过副阀孔与阀后低压区相通，主阀瓣受介质压力的作用下沉，打开主阀座孔，阀处于大排量状态，进入新的循环自动工作。

4、结构设计

4.1、关闭系统

　　疏水阀采用新式SCCV 关闭系统，系统由钟形罩部件、螺栓、固定支点杠杆、销轴、开口销、副阀连接杆、弹性圆柱销、导承帽、阀导承、副阀瓣、主阀瓣(内腔加工成副阀座) 、连接器和压盖等组成。该系统能自动补偿杠杆机构产生的误差，避免关闭时产生的刚性碰撞，使阀瓣在关闭过程中具有缓冲作用，减少了副阀瓣和副阀座的磨损，延长使用寿命，在疏水阀使用初期和磨损后关闭可靠，开关动作灵敏，在压差小于0. 05MPa 下也能正常动作。该系统对凝结水负荷的变化适应性能好，同时具有热静力型的一些特点，不会产生超出规定的动作，提高疏水阀的耐用性和排除凝结水效率，从而达到热的有效利用，节约了蒸汽。

4.2、钟形罩

　　钟形罩是疏水阀重要动力元件，其关系到是否准确地启闭阀门，决定着疏水阀的性能。利用临界开启时的力平衡方程式进行计算，选择钟形罩质量和尺寸，采用较长和较重的钟形罩配合较大杠杆比和较大活塞面积比，以增大阀瓣的开启力，满足高温

　　高压大排量蒸汽疏水阀的高技术参数要求。配用合适的副阀孔、主阀孔和杠杆比，保证在0.05 ～19.0MPa 工作压差范围内疏水阀开关动作正常可靠。为了防止“空气气堵”现象产生，钟形罩上部设置了较大的空气排放口，以便迅速的排除空气及其他不可凝气体。

4.3、壳体

　　采用工作介质水平方向从阀体下部侧进、从阀盖上部竖直向上方向排出的铬钼钒锻钢壳体角式结构方式。阀体和阀盖壁厚、阀体内腔及中法兰外径和厚度均按高压PN420 设计计算校核。阀体采用分体式嵌入焊接结构，经济实用，阀体与阀盖密封面

　　之间装有耐高温高压的齿形密封垫，采用高性能等级的等长双头螺栓和螺母紧固。双头螺栓和螺母的规格和数量通过设计计算校核确定，中法兰的外径和厚度采用标准法兰参照法设计，阀体壁厚及压力等级符合GB /T 12224 -2005 的规定。阀体材质铬钼钒锻钢满足高温高压的需求，连接形式采用承插焊连接结构。

4.4、活塞

　　活塞是疏水阀双阀座压力差的传感机构，选用迷宫密封结构增加泄漏中的阻力，使造成泄漏的压差急骤损失，可以迅速的打开主阀座。通过计算采用活塞双向受力面积比大于80，克服了高温高压下凝结水粘性对活塞的吸附，保证在工作压差19. 0MPa 高参数下疏水阀动作正常，可靠性高。

5、特点

　　由于疏水阀采用角式铬钼钒锻钢焊接壳体，疏水阀腔内除止回阀组件外的其他零件以不同的连接方式安装在阀盖上，便于更换或维修时快速拆装。新式SCCV 关闭系统提高了密封可靠性和使用寿命。采用较长、较重的钟形罩，配备较大杠杆比的杠杆机构和较大活塞面积比的新活塞，增大了阀门的开启力，达到高温、高压大排量疏水阀的高技术参数。采用面积比较大的新活塞机构，增大了主阀瓣的开阀力，保证了疏水阀动作正常，性能稳定。