某船供热系统冷凝水对蒸汽减压阀稳定工作的影响及对策研究

曾庆锁

摘 要：蒸汽减压阀出口压力频繁超范围波动，甚至稳压调节功能丧失，一直是某船供热系统中长期存在的问题。该文通过对减压结构及其相关作用的研究，结合阀门自身结构的特点，对故障原因进行分析并提出解决方法，供同行借鉴。

关键词：蒸汽减压阀 凝水 解决方法

中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 减压阀的工作原理

如图1所示，压力为P1的压缩空气，由左端输入经阀口节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧进行调节。顺时针旋转调节螺栓，调节弹簧及膜片使阀芯下移，增大阀口的开度使P2增大。若反时针旋转调节螺栓，阀口的开度减小，P2随之减小。

若P1瞬时升高，P2将随之升高，使膜片气室内压力升高，在膜片上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片向上移动，在膜片上移的同时，因复位弹簧的作用，使阀芯也向上移动，关小进气阀口，节流作用加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原来值。若输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片下移，阀芯随之下移，进气阀口开大，节流作用减小，使输出压力也基本回到原来值（如图1）。

2 冷凝水破坏稳压调节功能机理分析

（1）由于锅炉水质较差，减压阀内部产生的凝水使阀门活塞环，导阀膜片等摩擦部件工作环境极其恶劣，极易老化、锈蚀，因而造成导阀膜片失去弹性，活塞环卡死等故障。该船减压阀中最容易产生故障的是导阀膜片，曾在码头停泊期间多次进行研磨和更换，其次是活塞环卡死，造成减压阀压力调节功能丧失，需要人为从阀门外部用力敲击才能使阀门复位，在管理中造成很大的不便。

（2）当冷凝水侵入到活塞汽腔时，由于水不可压缩的特性，主阀复位弹簧完全失去了作用。正常工况下，当出口压力低于设定值时，活塞在平衡力的作用下克服活塞气腔内的压力向下移动，使气腔内压力升高，直到达到新的受力平衡。冷凝水的存在相当于缩小气腔容积，破坏阀门的工作能力。

3 问题解决对策和方法

蒸汽经过减压阀的流动过程，是绝热节流过程。这种绝热节流过程是不可逆的绝热膨胀等焓流动过程。蒸汽节流后焓值不变，比容和熵都有所增加，温度略有下降。蒸汽经过减压阀后，非但不会产生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以说冷凝水的产生来自系统，而且是唯一的。这样，对于防止和减少冷凝水进入减压阀的措施方法也变得简单了。

3.1 改善锅炉运行状态，提高锅炉产生蒸汽的干度，减少蒸汽中液态水的含量

锅炉运行时为了防止由汽包引出的饱和蒸汽湿度过大，应避免高水位运行，并严格控制水质，同时锅炉向外供应蒸汽量的增加不宜过快，以防止汽包内压力骤降，水面下产生“自蒸发”现象，从而使气泡增多，水位虚假上升，分离高度减小，饱和蒸汽湿度急剧增加。

3.2 改善锅炉工作水质，降低凝水对减压阀内部件的危害性

天然水中含有各种杂质，尤其是带有腐蚀性的盐类，如果未经处理，就用来作为锅炉给水，不仅对锅炉本体造成极大危害，而且部分杂质被蒸汽带进管路系统，形成水垢，促使电化学腐蚀作用加强，加速受热面管子的破坏和阀件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一种好的做法

蒸汽热源到各用汽终端，沿程一般几十米，加上设备用汽的间断性，蒸汽管路不断与环境进行热交换产生凝水，这部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路来解决的。由于我们选用的疏水管口径都比较细，排水效率低，效果不理想，而且无法排除系统内产生的较大的锈渣。

如图2所示，在输汽总管与疏水管之间加装了一段凝水汇集短管，管径粗，集水能力强，疏水管从凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口径与蒸汽输送管的比，推荐为1/2～2/3。凝水管末端推荐加装一个阀门，运行一段时间之后从此处排除积聚的锈渣（如图2）。

3.4 减压装置汽水分离器的设置至关重要

加设汽水分离器能最大程度保证干燥蒸汽的供给，对减压装置的稳定工作，使用寿命是一个重要的保障措施。综观现有汽水分离器产品，从原理上分有重力式、阻凝式、离心式。从形式上看有卧式、立式，品种多样，规格齐全。凝水滞留对一个蒸汽供热系统来讲是有百害而无一利的，减压装置汽水分离器的设置至关重要

3.5 减压阀的选用注意事项

根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，再根据所需最大输出流量选择其通径。决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力0.1 MPa。减压阀的流量应该比设备耗汽量大10%～20%为宜，千万不要出现“大马拉小车的情况”，否则，对减压工况的稳定也有影响。减压阀一般安装在分水滤气器之后，注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经常受压变形而影响其性能。此外在汽水分离器凝水排放口下端必须设置一个独立排放口，用于设备启动时排水，蒸汽过滤器紧贴减压阀安装。

参考文献

[1] 陆耀庆.采暖通风设计手册[M].中国建筑工业出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽减压阀出口压力频繁超范围波动，甚至稳压调节功能丧失，一直是某船供热系统中长期存在的问题。该文通过对减压结构及其相关作用的研究，结合阀门自身结构的特点，对故障原因进行分析并提出解决方法，供同行借鉴。

关键词：蒸汽减压阀 凝水 解决方法

中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 减压阀的工作原理

如图1所示，压力为P1的压缩空气，由左端输入经阀口节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧进行调节。顺时针旋转调节螺栓，调节弹簧及膜片使阀芯下移，增大阀口的开度使P2增大。若反时针旋转调节螺栓，阀口的开度减小，P2随之减小。

若P1瞬时升高，P2将随之升高，使膜片气室内压力升高，在膜片上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片向上移动，在膜片上移的同时，因复位弹簧的作用，使阀芯也向上移动，关小进气阀口，节流作用加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原来值。若输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片下移，阀芯随之下移，进气阀口开大，节流作用减小，使输出压力也基本回到原来值（如图1）。

2 冷凝水破坏稳压调节功能机理分析

（1）由于锅炉水质较差，减压阀内部产生的凝水使阀门活塞环，导阀膜片等摩擦部件工作环境极其恶劣，极易老化、锈蚀，因而造成导阀膜片失去弹性，活塞环卡死等故障。该船减压阀中最容易产生故障的是导阀膜片，曾在码头停泊期间多次进行研磨和更换，其次是活塞环卡死，造成减压阀压力调节功能丧失，需要人为从阀门外部用力敲击才能使阀门复位，在管理中造成很大的不便。

（2）当冷凝水侵入到活塞汽腔时，由于水不可压缩的特性，主阀复位弹簧完全失去了作用。正常工况下，当出口压力低于设定值时，活塞在平衡力的作用下克服活塞气腔内的压力向下移动，使气腔内压力升高，直到达到新的受力平衡。冷凝水的存在相当于缩小气腔容积，破坏阀门的工作能力。

3 问题解决对策和方法

蒸汽经过减压阀的流动过程，是绝热节流过程。这种绝热节流过程是不可逆的绝热膨胀等焓流动过程。蒸汽节流后焓值不变，比容和熵都有所增加，温度略有下降。蒸汽经过减压阀后，非但不会产生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以说冷凝水的产生来自系统，而且是唯一的。这样，对于防止和减少冷凝水进入减压阀的措施方法也变得简单了。

3.1 改善锅炉运行状态，提高锅炉产生蒸汽的干度，减少蒸汽中液态水的含量

锅炉运行时为了防止由汽包引出的饱和蒸汽湿度过大，应避免高水位运行，并严格控制水质，同时锅炉向外供应蒸汽量的增加不宜过快，以防止汽包内压力骤降，水面下产生“自蒸发”现象，从而使气泡增多，水位虚假上升，分离高度减小，饱和蒸汽湿度急剧增加。

3.2 改善锅炉工作水质，降低凝水对减压阀内部件的危害性

天然水中含有各种杂质，尤其是带有腐蚀性的盐类，如果未经处理，就用来作为锅炉给水，不仅对锅炉本体造成极大危害，而且部分杂质被蒸汽带进管路系统，形成水垢，促使电化学腐蚀作用加强，加速受热面管子的破坏和阀件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一种好的做法

蒸汽热源到各用汽终端，沿程一般几十米，加上设备用汽的间断性，蒸汽管路不断与环境进行热交换产生凝水，这部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路来解决的。由于我们选用的疏水管口径都比较细，排水效率低，效果不理想，而且无法排除系统内产生的较大的锈渣。

如图2所示，在输汽总管与疏水管之间加装了一段凝水汇集短管，管径粗，集水能力强，疏水管从凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口径与蒸汽输送管的比，推荐为1/2～2/3。凝水管末端推荐加装一个阀门，运行一段时间之后从此处排除积聚的锈渣（如图2）。

3.4 减压装置汽水分离器的设置至关重要

加设汽水分离器能最大程度保证干燥蒸汽的供给，对减压装置的稳定工作，使用寿命是一个重要的保障措施。综观现有汽水分离器产品，从原理上分有重力式、阻凝式、离心式。从形式上看有卧式、立式，品种多样，规格齐全。凝水滞留对一个蒸汽供热系统来讲是有百害而无一利的，减压装置汽水分离器的设置至关重要

3.5 减压阀的选用注意事项

根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，再根据所需最大输出流量选择其通径。决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力0.1 MPa。减压阀的流量应该比设备耗汽量大10%～20%为宜，千万不要出现“大马拉小车的情况”，否则，对减压工况的稳定也有影响。减压阀一般安装在分水滤气器之后，注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经常受压变形而影响其性能。此外在汽水分离器凝水排放口下端必须设置一个独立排放口，用于设备启动时排水，蒸汽过滤器紧贴减压阀安装。

参考文献

[1] 陆耀庆.采暖通风设计手册[M].中国建筑工业出版社，1987.endprint

摘 要：蒸汽减压阀出口压力频繁超范围波动，甚至稳压调节功能丧失，一直是某船供热系统中长期存在的问题。该文通过对减压结构及其相关作用的研究，结合阀门自身结构的特点，对故障原因进行分析并提出解决方法，供同行借鉴。

关键词：蒸汽减压阀 凝水 解决方法

中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0020-01

1 减压阀的工作原理

如图1所示，压力为P1的压缩空气，由左端输入经阀口节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧进行调节。顺时针旋转调节螺栓，调节弹簧及膜片使阀芯下移，增大阀口的开度使P2增大。若反时针旋转调节螺栓，阀口的开度减小，P2随之减小。

若P1瞬时升高，P2将随之升高，使膜片气室内压力升高，在膜片上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片向上移动，在膜片上移的同时，因复位弹簧的作用，使阀芯也向上移动，关小进气阀口，节流作用加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原来值。若输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片下移，阀芯随之下移，进气阀口开大，节流作用减小，使输出压力也基本回到原来值（如图1）。

2 冷凝水破坏稳压调节功能机理分析

（1）由于锅炉水质较差，减压阀内部产生的凝水使阀门活塞环，导阀膜片等摩擦部件工作环境极其恶劣，极易老化、锈蚀，因而造成导阀膜片失去弹性，活塞环卡死等故障。该船减压阀中最容易产生故障的是导阀膜片，曾在码头停泊期间多次进行研磨和更换，其次是活塞环卡死，造成减压阀压力调节功能丧失，需要人为从阀门外部用力敲击才能使阀门复位，在管理中造成很大的不便。

（2）当冷凝水侵入到活塞汽腔时，由于水不可压缩的特性，主阀复位弹簧完全失去了作用。正常工况下，当出口压力低于设定值时，活塞在平衡力的作用下克服活塞气腔内的压力向下移动，使气腔内压力升高，直到达到新的受力平衡。冷凝水的存在相当于缩小气腔容积，破坏阀门的工作能力。

3 问题解决对策和方法

蒸汽经过减压阀的流动过程，是绝热节流过程。这种绝热节流过程是不可逆的绝热膨胀等焓流动过程。蒸汽节流后焓值不变，比容和熵都有所增加，温度略有下降。蒸汽经过减压阀后，非但不会产生冷凝水，而且蒸汽干度也得到了提高，可以说冷凝水的产生来自系统，而且是唯一的。这样，对于防止和减少冷凝水进入减压阀的措施方法也变得简单了。

3.1 改善锅炉运行状态，提高锅炉产生蒸汽的干度，减少蒸汽中液态水的含量

锅炉运行时为了防止由汽包引出的饱和蒸汽湿度过大，应避免高水位运行，并严格控制水质，同时锅炉向外供应蒸汽量的增加不宜过快，以防止汽包内压力骤降，水面下产生“自蒸发”现象，从而使气泡增多，水位虚假上升，分离高度减小，饱和蒸汽湿度急剧增加。

3.2 改善锅炉工作水质，降低凝水对减压阀内部件的危害性

天然水中含有各种杂质，尤其是带有腐蚀性的盐类，如果未经处理，就用来作为锅炉给水，不仅对锅炉本体造成极大危害，而且部分杂质被蒸汽带进管路系统，形成水垢，促使电化学腐蚀作用加强，加速受热面管子的破坏和阀件的老化。

3.3 管道中冷凝水排除一种好的做法

蒸汽热源到各用汽终端，沿程一般几十米，加上设备用汽的间断性，蒸汽管路不断与环境进行热交换产生凝水，这部分冷凝水的排除通常的做法采用疏水管路来解决的。由于我们选用的疏水管口径都比较细，排水效率低，效果不理想，而且无法排除系统内产生的较大的锈渣。

如图2所示，在输汽总管与疏水管之间加装了一段凝水汇集短管，管径粗，集水能力强，疏水管从凝水短管的腰部引出，形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口径与蒸汽输送管的比，推荐为1/2～2/3。凝水管末端推荐加装一个阀门，运行一段时间之后从此处排除积聚的锈渣（如图2）。

3.4 减压装置汽水分离器的设置至关重要

加设汽水分离器能最大程度保证干燥蒸汽的供给，对减压装置的稳定工作，使用寿命是一个重要的保障措施。综观现有汽水分离器产品，从原理上分有重力式、阻凝式、离心式。从形式上看有卧式、立式，品种多样，规格齐全。凝水滞留对一个蒸汽供热系统来讲是有百害而无一利的，减压装置汽水分离器的设置至关重要

3.5 减压阀的选用注意事项

根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，再根据所需最大输出流量选择其通径。决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力0.1 MPa。减压阀的流量应该比设备耗汽量大10%～20%为宜，千万不要出现“大马拉小车的情况”，否则，对减压工况的稳定也有影响。减压阀一般安装在分水滤气器之后，注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经常受压变形而影响其性能。此外在汽水分离器凝水排放口下端必须设置一个独立排放口，用于设备启动时排水，蒸汽过滤器紧贴减压阀安装。

参考文献

[1] 陆耀庆.采暖通风设计手册[M].中国建筑工业出版社，1987.endprint