蒸汽疏水阀的功能及故障分析_吴健

经验交流 文章编号: 1001 0874( 2011) 01 0100 02 蒸汽疏水阀的功能及故障分析蒸汽疏水阀的功能及故障分析 吴健 ( 杭州职业技术学院，浙江 杭州 310018) 中图分类号: TK411 + . 5文献标识码: B 1概述 疏水阀又名阻汽排水阀， 全称为全自动蒸汽疏水阀 ( Automatic Steam Traps valve) ， 常用于蒸汽供热设备中， 以排 除蒸汽设备和管道中的冷凝水、 空气及其它不可凝结的气 体， 以提高设备的热效率。目前， 在煤、 石油及天然气等一次 能源日益减少的情况下， 世界各国都将节约能源和开发新能 源作为重要的国策， 由于蒸汽疏水阀对蒸汽系统在节能方面 起着不可忽视的关键作用。蒸汽疏水阀的研究工作已在国 内外得到了广泛的开展。 2疏水阀的性能 根据传热学理论， 热量的传递主要是依靠热、 冷物体之 间的温差， 传递方式有导热、 对流与热幅射三种。对于蒸汽 加热系统中的热传递在工程上称之为 “凝结换热” ， 凝结换 热是伴随相变的对流换热。当饱和蒸汽接触到低于饱和温 度的壁面时， 即放热生成冷凝水附着在壁面上， 凝结水顺着 蒸汽的流动方向排入大气或回收管道。在系统出口处装上 疏水阀后， 凝结水流进疏水阀， 当疏水阀内的浮子室聚积的 凝结水液位达到一定高度时， 阀瓣开启( 指机械式疏水阀) ， 将凝结水排出阀外， 当凝结水液位低于某一高度时， 阀瓣又 自行关闭， 当阀瓣关闭时， 疏水阀进口处的压力( 用汽设备蒸 汽的出口压力) 只略低于用汽设备蒸汽的进口压力， 而当阀 瓣开启排水时， 由于疏水阀出水孔的阻尼作用和阀门体内弯 道阻力， 使疏水阀的进口压力保持在 0. 15 0. 20 MPa， 用汽 设备蒸汽的出口压力可控制在 0. 25 0. 35 MPa 之间。若不 装疏水阀用汽设备， 蒸汽的出口压力则为 0. 02 MPa。疏水 阀可不断地排放掉这些设备中的冷凝水和其它不容性气体， 获得较高的热效率， 并有效地阻止蒸汽泄漏。它是保证蒸汽 加热设备正常工作的一种节能装置。疏水阀之所以能够自 动地阻汽排水， 缘于它能 “识别” 蒸汽与凝结水， 而 “识别” 则 基于密度差、 温度差与相变等对流换热原理。常用的疏水阀 有: 机械型疏水阀( 代表产品有倒置桶型、 浮球型) 、 热动力 型疏水阀( 代表产品有圆盘型、 脉冲型、 迷宫型) 和热静力型 疏水阀( 代表产品有双金属片型、 波纹管型) ， 如图 1 所示， 主要性能见表 1。 3故障分析 蒸汽疏水阀在使用过程中常见的故障主要为堵塞、 喷放 和泄漏。 表 1四种疏水阀的性能 倒置 桶型 浮球型 双金属 片型 圆盘型 工作方式间断连续间断间断 节能优良好差一般 耐磨损优良好差一般 耐水击一般一般良好良好 蒸汽温度下排空气 和 CO2的能力 可以不可以不可以不可以 在背压下工作好好不好好 极小负荷优秀优秀不好优秀 安装防冻防冻 不能垂 直安装 不能垂 直安装 外形尺寸较大大小小 重量较重重轻轻 a)倒置桶型疏水阀b)浮球型疏水阀 c)双金属片型疏水阀d)圆盘型疏水阀 图 1常用的疏水阀结构示意图 ( 1)堵塞。往往是由于选型不当、 蒸汽汽锁、 空气气堵 或管道有异物所致。诊断方法: 确认疏水阀前后阀门开闭情 况， 确认阀体出口管是否冻结， 旁通阀排放后再核对动作情 况， 过滤网是否堵塞， 操作条件( 进、 出口压力、 使用温度) 是 否变化， 安装方向是否正确( 流动方向、 水平、 垂直方向) ， 可 调整部件是否调整恰当， 选型是否有误。 ( 2)喷放。疏水阀阀瓣不能关闭， 形成凝结水和蒸汽连 续畅通排放。这往往是由于疏水阀零件选型不当、 使用条件 差和安装不合理所致。诊断方法: 确认使用条件( 压力、 温 度、 凝结水量) 是否变化， 系统保温是否良好， 动作周期是否 太短， 选型是否有误， 内部零件是否正常， 建议解体检查。 ( 3)泄漏。要注意旁通阀是否泄漏， 调整部件是否调整 001煤矿机电2011 年第 1 期 适当， 安装方向是否正确。 正确地选择和安装疏水阀， 及时发现使用中出现的问题 可保证用汽设备安全、 稳定、 有效、 长期的运行， 降低能源消 耗， 提高经济效益。 ( 收稿日期: 2010 09 14) 文章编号: 1001 0874( 2011) 01 0101 01 变频调速技术在防爆蓄电池 电机车上的应用 变频调速技术在防爆蓄电池 电机车上的应用 杨昕，赵良鹏，毕海泉 ( 河南金马重型机械制造有限责任公司，河南 义马 472300) 中图分类号: TD64 +2;TM921. 51 文献标识码: B 1应用变频调速技术的必要性 防爆蓄电池电机车是煤矿生产所需的一种主要的运输 设备， 目前主要采用直流电动机驱动。采用串激式调速方 式， 启动冲击大及机械传动，不能实现软启动。司机控制器 采用带负荷切换， 触头承受冲击电流较大， 易短路烧坏触头， 增加材料消耗; 调速越挡不平稳， 司机操作困难， 操作检修又 不便， 电路保护系统不完善， 安全性能差。随着交流变频调 速技术的日益成熟并应用于生产中， 交流电机和直流电机相 比具有功率大、 效率高、 无电刷和换向器， 维护成本小的优 点， 因此以交流电动机取代直流电动机应用在矿用蓄电池电 机车上， 已成为矿用蓄电池电机车发展的趋势。在蓄电池电 机车推广应用变频调速技术， 有利于提高机车调速性能， 降 低能耗， 减少维修量， 从而更好地适应井下轨道运输发展的 需求。 2变频调速的性能 ( 1)变频器采用直接转矩控制 变频调速器采用直接转矩控制 DTC( Direct Torque Con- trol) 实现电机车交流异步电动机的控制。其特征是控制定 子磁链， 直接在定子静止坐标系下， 以空间矢量概念， 通过检 测到的定子电压、 电流， 直接在定子坐标系下计算与控制电 动机的磁链和转矩， 获得转矩的高动态性能。在控制上除定 子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好， 所引入的定子磁 链观测器可以很容易得到磁链模型， 并方便地估算出同步速 度信息转矩模型。这也就构成了完整的电动机模型， 方便地 实现无速度传感器控制。如果在系统中再设置转速调节器， 则可进一步得到高性能动态转矩控制满足电机车在低速时 的最大起动牵引力， 使机车强劲有力。 ( 2)变频器调速参数优化设置 参照工业通用变频器参数设置的优点， 针对不同的电机 车进行参数优化设置。由于电机车自身重量、 载重量、 运行 速度、 起动和制动性能的要求不同， 故需设置不同的启动频 率、 频率上限、 加减速基准频率; 设置不同的加减速时间( 加 减速加速度) ， 从而优化变频器参数， 提高机车的动态性能和 可靠性。 ( 3)变频调速突出优点 1)采用变频调速， 节能降耗。 2)性能可靠， 寿命长， 维护成本低。 3)调速范围为精密无级调速， 最低可调到 0. 1 Hz 轮对 转速至 0. 5 r/min。 4)可设定任何车速的限制， 即使在下坡行驶时也不会 超过所设定的时速。 5)调速手柄不但可以使机车速度在设定速度范围内任 意操控， 而且当机车由高速调至低速运行时， 机车仍按调定 的低速运行， 起到制动减速的作用。 6)具有欠压报警功能， 当蓄电池电压低于额定值 85% 时变频器停止工作， 以防止蓄电池由于过放电而缩短其寿 命。 7)当某种情况下致使变频器温度上升超过 85， 调速 器会自动封锁输出。 8)调速器具有电动机短路、 缺相、 欠压保护功能。 3电控原理 本系列 8 t 机车采用 DXT- 140( A) 型防爆特殊型电源装 置供电， 电源输出额定电压为 140 V， 额定容量为 440 Ah; 12 t 机车采用 DXT- 192( A) 型防爆特殊型电源装置供电， 电源 输出额定电压为 192 V， 额定容量为 560 Ah。 电流通过隔爆插销连接器供给隔爆变频调速器， 经变频 调速器主回路逆变成三相交流输出。DTC 隔爆变频调速器 一拖二， 拖动两台矿用隔爆型变频调速牵引电动机。8 t 机 车 DC140 V 逆变成 AC100 V 供给两台 AC100V15 kW 的矿 用隔爆型变频调速牵引电动机。12 t 机车 DC192 V 逆变成 AC140 V 供给两台 AC140 V22 kW 的矿用隔爆型变频调速 牵引电动机。变频调速器为逆变、 变频、 司控一体化， 采用 DTC 零转速满转矩的直接转矩控制技术。 4经济效益 通过实际运行的实验数据得出: ( 1)1 台变频机车年平均节约资金约为 5. 98 万元。 ( 2)单组电池充 1 次电， 老蓄电池机车仅运行 11 趟次， 变频调速机车可运行 15 趟次， 可减少用电量 36%， 根据充 电变电所月耗电量平均为 14. 5 万 kWh， 电费按 0. 56 元/ kWh 计算， 年节约电费 35. 1 万元， 每台机车节约电费 2. 19 万元。 ( 3)根据运行记录得知， 使用变频调速的机