高压杠杆活塞钟形浮子式疏水阀

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Research and Develop of the Inverted Bucket Steam trapwith Lever and Piston Under High Pressure ConditionFANG Rui-hong.LU0 Zhan-hong(Gansu Hongfeng Machinery Co.，Ltd.，Pingliang 744000，China)Abstract：This paper introduces technical parameters，operating principles and technical characters of theinverted bucket steam trap with lever and piston under high pressure Condition.The advanced designs，such as new sccv(Self Closing and Centering system)，size and weight of inverted bucket，body con-struction and two way ratio of force(to area)per unit area of pistons are also discused.(This steamtrap has obtained patent，Patent No.：zL2O08200O7613.8)Key words：steam trap ；high pressure valve；inveed bucket；lever；piston1 概述杠杆活塞钟形浮子式疏水阀是-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-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 50ram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 360oC最高允许温度 550oC最高背压率 >190%有负荷漏气率 ≤2%热凝结水最大排量 9 000kg/h3 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)。

(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作者简介：方瑞红(1968-)女，甘肃平凉人，工程师，从事阀门开发及设计研究工作。

2013年第1期 阀 门 - 35-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凶排出而减少 ，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 内腔锥孑L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。

1.阔体 2.止 凹阀阀座 3钢球 4.钟形革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 l5.汽缸室 C 16.下密封副 b图 l 疏水阀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- 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成靠。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(下转第42页)- 42- 阀 门 2013年第1期在设置截止止回阀的部位，因为考虑了其止回功能，大多数的情况下阀门处于唱状态，其图形符号采用图3就能体现其截止、止回和唱的三重特性。但是，在特殊位置设置的截止止回阀要求正常运行状态为常关，以保证在投入使用时(调整为开启)介质不会回流。对于这些常关截止止回阀的表示，在现有系统图中，表示的方法不统-，有的表示如图3，还有的表示如图5。

图5 常关截止止回闽的-种表不符号对比图3、图4和图5，常关截止止回阀表示为图3，则常关的特点未体现，表示为图5，则与常关截止阀未能区分。在分析系统时，如果对系统了解的少，很容易将常关截止止回阀误解为常关截止阀，或者将常关截止止回阀理解为唱阀，这种误解是检修、调试、运行等处理的隐患，有可能导致失误以至于事故发生，有必要对常关截止止回阀的图形符号加以明确。

3 图形符号推荐如果以图3为唱截止止回阀的图形符号，只需规定常关截止止回阀的图形符号即可。

不改变-端黑色-端白色表示截止止回阀的原则，同时结合黑色为关白色为开的习惯使用方法，考虑以-端为全黑色，另-端局部为黑色的图形符号表示常关截止止回阀。全黑色表示截止端，局部白色表示截止止回阀，局部黑色表示常关状态。对于黑白比例，进行了初步的绘图对比。按黑白长度比为1：1(图6)、2：1(图7)和3：1(图8)等3种图形进行比较。从直观、醒目的角度，推荐采用图7(b)，即白端靠中间，白：黑的长度比为2：1的图形符号。

(a) (b)(a)黑色在中间 (b)白色在中间图6 黑白长度比为 1：1a) (b)(a)黑色在中间 (b)白色在中间图7 黑白长度比为 2：1--广- --厂 (a) (b)(a)黑色在中间 (b)白色在中间图8 黑白长度比为3：14 结语以图7(b)作为常关截止止回阀的图形符号，以图3作为唱截止止回阀的图形符号，能够在系统图上区分出常关截止止回阀和唱截止止回阀两种状态，有助于设计、建造、运行和检修人员对系统的掌握和理解，便于特殊状态下的系统流程分析和影响范围的判断。