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蒸汽疏水阀安装典型问题及风险分析
2025-02-1047
Part 1 :术语和定义 
蒸汽疏水阀的定义:
GB/T 12247-2015《蒸汽疏水阀 分类》第2.1条款:利用介质的温度、液位、动态特性的变化自动排除凝结水,同时阻止蒸汽泄漏的自动控制装置。
机械型蒸汽疏水阀的定义:
GB/T 12247-2015 《蒸汽疏水阀 分类》第3.2条款:机械型蒸汽疏水阀通过凝结水液位的变化启闭阀门。
热静力型蒸汽疏水阀的定义:
GB/T 12247-2015 《蒸汽疏水阀 分类》第3.3条款:热静力型蒸汽疏水阀通过凝结水温度的变化启闭阀门。
热动力型蒸汽疏水阀的定义:
GB/T 12247-2015 《蒸汽疏水阀 分类》第3.4条款:热动力型蒸汽疏水阀通过凝结水动态特性的变化启闭阀门。
Part 2 :蒸汽疏水阀的选型
05R407 《蒸汽凝结水回收及疏水装置的选用与安装》
第1条款:蒸汽疏水阀的分类
按启闭元件的驱动方式,蒸汽疏水阀分类如下:
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▲图1:蒸汽疏水阀的分类
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▲图2:各类蒸汽疏水阀的工作特性表
第2条款:蒸汽疏水阀的选用一般原则:
2.2 在凝结水回收系统中,若利用工作背压回收凝结水时,应选用背压率较高的蒸汽疏水阀(如机械型蒸汽疏水阀);
2.3 当用汽设备内要求不得积存凝结水时,应选用能连续排出饱和凝结水的蒸汽疏水阀(如浮球式蒸汽疏水阀);
2.4 在蒸汽热力系统中,若用汽设备既要求排出饱和凝结水,又要求及时排除不凝结性气体,应采用能排饱和水的蒸汽疏水阀与排气装置并联的疏水装置或采用同时具有排水、排气两种功能的蒸汽疏水阀(如热静力式);
2.5 当用汽设备工作压力经常波动时,应选用不需要调整工作压力的蒸汽疏水阀。
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▲图3:蒸汽疏水阀选型表
Part 3 :蒸汽疏水阀典型问题及风险分析
问题1:气化车间低压蒸汽公用站底部安装疏水阀组ST606105 A~E设计、安装为倒吊桶式,阀后管道布置向上立管,且阀后未设置止回阀、检查阀或窥视镜。
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▲图4:倒吊桶式蒸汽疏水阀现场图
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▲图5:倒吊桶式蒸汽疏水阀所在PID图
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▲图6:倒吊桶式蒸汽疏水阀所在轴测图
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▲图7:倒吊桶式蒸汽疏水阀数据表
工艺概述:
利用加压气化单元废热回收器E606101/ E606201(A~E)产生的低压蒸汽,在气化车间设置低压蒸汽公用站,公用站底部安装疏水阀组ST606105 A~E,低压蒸汽冷凝液进行密闭回收。疏水阀组ST606105 A~E设计、安装为倒吊桶式,阀后管道布置2300mm向上立管。
以上问题违反以下规范要求:
GB/T 12712-2023 《蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》第6.4.3条款:蒸汽疏水阀后存在背压或可能产生积水的情况,蒸汽疏水阀后应安装止回阀。
HG/T 20570.21-1995 《蒸汽疏水阀的设置》
第5.0.4.3条款:如果出口管有向上的立管时,在疏水阀后应设止回阀,有止回功能的疏水阀阀后可以不设止回阀。
第5.0.4.4条款:对于凝结水回收的系统,疏水阀阀后要设置切断阀、检查阀或窥视镜。
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▲图8:疏水阀出口管有向上立管的配置
SH 3012-2011 《石油化工金属管道布置设计规范》第10.6.6条款:当凝结水回收总管高于疏水阀时,除热动力式疏水阀外,宜在疏水阀后设止回阀。
以上问题存在的风险:
  • 倒吊桶式蒸汽疏水阀的工作原理:当蒸汽系统刚投运时,蒸汽管道低点形成冷凝液,冷凝液进入倒吊桶内形成水封,再从倒吊桶两侧进入阀腔上部,倒吊桶依靠自身重量驱动杠杆打开阀芯,排出冷凝液。当蒸汽进入倒吊桶时,此时倒吊桶内为水封状态,因蒸汽的密度比冷凝液低,蒸汽进入倒吊桶上侧,给倒吊桶提供上浮力,驱动杠杆关闭阀芯。当倒吊桶内一部分蒸汽凝结,一部分蒸汽通过通气孔逸出,此时,倒吊桶依靠自身重量驱动杠杆打开阀芯,排出冷凝液。
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▲图9:倒吊桶式蒸汽疏水阀工作原理图
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▲图10:倒吊桶式蒸汽疏水阀结构图
  • 通过图4、图6我们可以看出,疏水阀后布置2300mm向上立管,向上立管会积存冷凝液。若倒吊桶式蒸汽疏水阀未设置内置/外置止回阀,向上立管积存的冷凝液可能会通过疏水阀倒流进入蒸汽管道,造成温度波动,严重时形成水锤,导致蒸汽管道受冲击损坏。
  • 通过图8我们可以看出,规范要求在止回阀前设置检查管或窥视镜,目的是检查止回阀是否存在内漏。若未设置检查管或窥视镜,不能及时发现、判别止回阀内漏异常,仍旧可能会导致向上立管积存的冷凝液倒流进入蒸汽管道。
问题2:双金属片式蒸汽疏水阀前管段长度不足1m,且设置了保温层。
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▲图11:双金属片式蒸汽疏水阀现场图
以上问题违反以下规范:
HG/T 20570.21-1995 《蒸汽疏水阀的设置》第5.0.3.2条款:从凝结水出口至疏水阀入口管段应尽可能短,且使凝结水自然流下进入疏水阀。对于热静力型疏水阀要留有1m长管段,不设绝热层。在寒冷环境中,如果由于停车或间断操作而有冻结危险,或在需要对人身采取保护的情况下,凝结水管可适当设绝热层或防护层。
SH 3012-2011 石油化工金属管道设计规范》第10.6.2条款:恒温型疏水阀为得到动作需要的温度差,疏水阀前应有1m长的不保温管段。
GB/T 12712-2023 《蒸汽供热系统凝结水回收及蒸汽疏水阀技术管理要求》第7.5.4.(c)条款:入口管尽可能短,以确保凝结水能自然、顺畅地流入蒸汽疏水阀,除热静力型蒸汽疏水阀入口管需保留1m以上距离且不需保温外,其他类型的蒸汽疏水阀尽量靠近用汽设备安装,入口管及蒸汽疏水阀自身应做好保温措施。
以上问题的风险:
  • 双金属片式蒸汽疏水阀的工作原理:当蒸汽系统刚投运时,管道中出现低温冷凝水,此时双金属片处于平展状态,阀芯在弹簧的弹力作用下处于开启位置,冷凝水通过疏水阀排出。随着冷凝水温度渐渐升高,双金属片感温元件开始弯曲变形,因为双金属片是由两种不同热膨胀系数的金属紧密贴合而成,当温度变化时,两种金属的膨胀或收缩程度不同,从而导致双金属片发生弯曲,弯曲变形的双金属片会把阀芯推向关闭位置,在冷凝水达到饱和温度之前,疏水阀完全关闭,阻止蒸汽通过。
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    ▲图12:双金属片式蒸汽疏水阀工作原理图
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▲图13:双金属片式蒸汽疏水阀结构图
  • 双金属片式疏水阀是通过感温元件来控制阀芯的开启和关闭。入口管段过短且有保温绝热层,会使疏水阀入口处的温度受上游蒸汽温度的影响更大,导致双金属片感受到的温度变化不明显或不准确,感温元件动作迟缓,造成蒸汽管道冷凝液排放不及时,蒸汽管道内积存冷凝液,严重时管道内形成水锤,发生液击事故。
Part 4 :原因分析及建议整改措施
以上问题背后的原因:
  • 问题1:设计院出具的倒吊桶式蒸汽疏水阀数据表中“内部止回阀”未明确;企业与疏水阀制造厂家签署采购协议时,双方也未补充完善;制造厂家制造时未安装内部止回阀;
  • 问题2:设计院设计双金属片式蒸汽疏水阀管道轴测图时,未参照规范要求设计阀前管道长度;设计蒸汽疏水阀管道绝热工程时,也未对阀前管道保温进行特殊说明;
  • 企业专业技术人员对各类型疏水阀结构、工作原理不清楚,在审图及工程项目建设过程中也未发现以上问题。
希望通过以上问题的分析,能够给企业专业技术人员带来启发,了解各类蒸汽疏水阀的相关技术标准、运行原理,在新项目建设、生产运行过程中关注疏水阀的选型、安装技术要求,预防此类问题的出现。
作者:王玉玺

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来源:合木科技


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