蒸汽系统培训

1、蒸汽系统知识培训 杨村,2,蒸汽控制系统介绍,目录 第一部分 蒸汽系统经常出现的故障分析 第二部分 蒸汽系统原理,3,蒸汽输送经常出现异常的现象及其成因,一.水锤,3,1.蒸汽管道冷凝水产生的原因 (1).保温 (2).长度 (3).自身压力变化,2.蒸汽管道水锤产生的原因 (1).蒸汽流速过快,冷凝水受到蒸汽流速的影响,导致冷凝水像海浪 一样产生波峰.。当管道上升或拐弯时,波峰撞击管壁导致水锤。,4,4,a.蒸汽管道过滤器安装错误 如在水平的管路上装蒸汽用过滤器,如左图所示,会在运行非常短的时间后,在其过滤网的突出部分就会充满水,只有 在水面上很少的过滤网继续运行。这样安装会减少蒸汽流量并且

2、形成水击。蒸汽过滤器正确安装为侧装。,b.蒸汽管道安装错误 当蒸汽口径改变时,应该采用异型接头（偏心变径）。如果采用同心变径,会在变径接口处积水,形成水阻导致水锤和蒸汽流量变小。,(2).蒸汽阀门安装及管道安装错误,5,5,(3).蒸汽管道爬升 随着生产的需要，有时蒸汽管路爬升，需要越过小山坡或障碍物。例：蒸汽管道经过复杂的地形，标高不断发生变化。 这时蒸汽管线要上升，但随着蒸汽冷凝变成水，冷凝水会向下自流，会与蒸汽流向相反，导致蒸汽管路有反向力产生水锤。 在管路当中任何低点或拐弯处都应加装疏水井，建议在实际的管道安装中，如下图所示。,(3).蒸汽管道爬升,6,水锤,6,(4).锅炉运行压力低

3、于管路设计压力 “设备是低压设备，用多少压力，锅炉就烧多少压力，不用原先设计的减压设备，这样做可以吗？”回答是否定的。 在操作上是可以的，但在系统运行上是不可行的。当压力低时，锅炉水表面会产生更多的自由水滴，所以有更大可能输送湿蒸汽。湿蒸汽会导致蒸汽带水严重，在流速快时会对管路及阀门表面产生冲蚀，减少管路及阀门的使用寿命；更重要的是降低蒸汽设备的换热效率，例如一个水箱需要加热，正常需要蒸汽量为500公斤，20分钟加热完成，但在换热效率低时可能需要的蒸汽量为700公斤，要30分钟加热完成。由此可见，要想节省能源就需要提高蒸汽压力或加汽水分离器。 通常情况下，蒸汽系统设备应是“高压输送低压使用”,

4、是按照锅炉的额定压力进行输送,到设备前在进行减压。这样，锅炉可通过较小口径的蒸汽主管输送较干燥的蒸汽，所以在较长的管路中它的投资较小。若在已建好的管路中可减少产生的水锤及提高蒸汽的输送量，大大缓解下游蒸汽量不足的现象。,7,如何防止水锤,7,1.蒸汽管道疏水构造的设计 根据实验证明，任何蒸汽主管排水的最佳位置是平均间隔为4050米应该设立排水点。在设计中自然形成的任何低点都应设立类似的排水点。例如：管道爬升；管道下降和直角拐弯处等。但在实际情况，应考虑到设备初期的投资和设备的长期维护可延长排水点，最好不要超过80米，并且在设备前端加装汽水分离器等大功能主管道排水设施。 排水点的构造是很重要的。

5、 在一根大口径管上焊一根15毫米或20毫米的小管来排水的做法是常犯的错误，这样排水是绝对无用的。就像汽车在公路上跑，路上有一个小坑，汽车的速度很快，面对小坑一掠而过。同样，蒸汽的流速很快，推着冷凝水经过小管时只有非常小的一部分水从排水管排出。,8,8,疏水设备 唯有设计大口径排水才能充分的排水，理想的做法是使排水井的直径和母管的直径相同。但实际上对100毫米口径以下的主管采用相同的直径。为了节约用地允许在150毫米的管线上采用100毫米的排水管，200毫米的管线上采用150毫米的排水管，依此类推。 设计图如下：,疏水设备,9,9,2.汽水分离器的使用 有些大型用户为了减少管路的初期投资和管路的

6、维护，在管路进厂之前和设备之前安装了汽水分离器。汽水分离器的作用是使蒸汽管道中的冷凝水从管道中分离，提高蒸汽的品质，增加蒸汽设备的换热效率。节省蒸汽使用量。可以减少因冷凝水引起的水锤。也可以降低冷凝水对蒸汽设备的冲蚀。与主管道疏水装置相比其优点主要是：减少人员在恶劣的环境下进行设备的检修和日常维护。疏水器应采用大排量型号，例如浮球式疏水器，但在室外安装时应做保温已避免设备的冰冻损坏。注意，安装了汽水分离器并不代表就不安装主管道疏水装置，只是可以延长疏水装置的间距。汽水分离器组最好采用如下图的布置。,10,10,3.蒸汽主管道末端疏水 在蒸汽管道末端不应直接连到蒸汽设备，最好接出一段疏水井把冷凝

7、水排出。如果末端直接连到蒸汽设备，那么，管道末端的冷凝水全都会进入设备，造成设备压力不够换热量不足。流量加大促使流速加快，很容易形成水锤，促使蒸汽设备损坏。 下图为蒸汽主管道末端疏水。,11,11,4.蒸汽支管设计 当蒸汽主管分出几条支路时，应采用“管道上勾管”，这样可以防止冷凝水进入蒸汽设备，保证当设备开启时压力不会有太大变化，能够防止水锤的产生。 下图为蒸汽支管设计图。,12,12,5.疏水器的选择 (1).疏水器的种类 总共有五种疏水阀： 1) 热动力式 2) 波纹管恒温（热静力）式 、 3) 双金属式、 4) 浮球式、 5) 倒吊桶式。 其中浮球式疏水阀分为2种：半浮球式（性能较好）

8、、 自由浮球 式。 (2).各种疏水器的工作原理 (实物对照）,13,1) 热动力式 热动力式疏水器的结构图,13,14,热动力疏水阀的性能对比表,热动力疏水阀 公称通径为15、20、25毫米，结构简单，造价底，能耐水锤、不怕冷冻，可制成高压型，用途最为广泛的其中之一。允许压差范围为0.25至42巴，但其排水是间断的，不适合背压过高和连续排水的工况。,热动力 时间,1015秒间隔,15,2) 热静力式,15,热静力疏水阀结构图,16,热静力式疏水阀的性能对比表,热静力式疏水阀 公称通径为15、20毫米，允许压差范围为0.5至45巴，最大排量为3184公斤/时，其特点能连续排水、排空气，并可以单

9、独作为排气阀使用。但其过冷度较大，内件耐压强度较底，不适于制成高压型，也不耐水击。,热静力 时间,17,3) 双金属式,17,双金属疏水阀示意图,1,2,3,双金属片,铸铁、球铁、碳钢阀体,不锈钢阀座及阀杆,18,18,双金属疏水阀的性能对比表,双金属式疏水阀 公称通径为15、20、25、32、40、50毫米，允许压差范围为1.0至156巴，其特点是能连续排水，也能很好地排除空气，结构比较坚固，耐水击。,双金属 时间,19,4) 浮球式,19,浮球式疏水阀结构图,热静力排空装置,不锈钢浮球,铸铁、球墨铸铁阀体,20,20,浮球式疏水阀工作原理,1. 开始时，空气通过热静力排空装置排出；冷凝水进

10、入 阀体，使浮球上升，使排空装置关闭，空气无法通过； 2. 浮球升起，排水阀打开，排空阀关闭，冷凝水以饱和 温度排出； 3. 蒸汽到达疏水阀，浮球下降，阀门关闭。,热静力排空阀,21,21,浮球式疏水阀的性能对比表,浮球式疏水阀 公称通径为15、20、25、40、50、65毫米,允许压差范围为0.02至46巴，最大排量为33000公斤/时，其特点是能连续排水，且排量大，用途广泛，过冷度可认为是零。但因其内件球体是空心的，所以不耐水击，体积也略大。,浮球 时间,22,5)倒吊桶式,22,倒吊桶式疏水阀结构图,不锈钢内部件与阀盖相连，减化维修,螺纹连接,内置不锈钢过滤网,水封,可选排污阀型号,23

11、,23,倒吊桶疏水阀的性能对比表,倒吊桶疏水阀 公称通径为15、20、25、40毫米，允许压差范围为0至17巴，最大排量为2000公斤/时，其特点是，结构简单，坚固，可制成高压型，且耐水击，排量也较大，但其体积也较大。,倒吊桶 时间,24,3 蒸汽压力控制,一.为什么用蒸汽减压阀,“高压输送，低压使用”,二.蒸汽减压阀的一般原理 一般的减压阀：“增速减压”，减压阀及减压阀下游口径不变。 先进的减压阀：“扩容减压”，减压阀比上游管径小，下游管径比上游管径大。,25,三.蒸汽减压阀的优点 热量总值不变，能使蒸汽更加干燥。提高蒸汽品质，提高蒸汽设备的换热效率。,四.蒸汽减压阀的种类 1. 自力式减压

12、阀 2. 先导式减压阀 3. 隔膜式减压阀 4. 电动控制减压阀 5. 气动控制减压阀,26,26,1. 自力式减压阀 自立式减压阀的结构图,压力调节杆,压力调节弹簧,不锈钢阀座及阀杆,铸铁阀体，螺纹连接,压力密封隔膜片,27,当高压蒸汽P1进入减压阀，通过调整压力调节杆，调节压力调节弹簧，使出口压力P2达到设定的压力，从而达到减压的目的。,1. 自力式减压阀 自立式减压阀工作原理,P1,P2,28,28,2. 先导式减压阀 先导式减压阀的结构图,经过改良的导阀连接铜管,不锈钢阀座和阀芯,不锈钢回复弹簧,过滤器带除污功能,导阀安装位置,结实坚韧的球墨铸铁阀体,主阀隔膜片,自清洁阀杆,P1,P2,压力控制管,下游压力感应管,压力调节头,导阀头及阀座,主阀膜片,控制孔,先导式减压阀工作原理,29,29,3. 隔膜式减压阀 隔膜式减压阀工作原理,铸铁、球铁、碳钢阀体，法兰连接,压力调节弹簧,不锈钢阀芯、阀座,平衡波纹管组件,弹簧挡板,隔膜罐,P1,P2,减压阀,水封罐,30,4. 电/气动控制减压阀 电/气动控制减压阀,ARI-Premio型电动阀 ARI电动执行器,德国ARI气动控制阀,气动执行器及定位器,此类产品的特点是动作灵敏，控制精度高，适合于蒸汽负荷剧烈变化的场 合和上游压力变化较大时。,31,