泵动阀的效果|无需动力即可解决冷凝水积存的失速现象

在对热交换器或加热器进行温度控制时,负荷一旦下降,就可能出现凝结水(疏水)无法排出的情况,从而引发加热不均、温度骤降以及水锤现象。这被称为滞留(Stall)现象,其主要原因在于:控制阀被节流后,设备内的蒸汽压力低于疏水阀出口侧的背压,导致推动凝结水排出的压差消失。作为有效的解决方案,可以采用利用蒸汽或空气(工作流体)压力来排出凝结水的泵动阀(机械式泵)。它无需电力等外部动力,而是通过机械方式将积存的凝结水压出,因此即使在没有动力配线的现场或停电时,也能可靠地将凝结水送出系统之外,这正是其一大特点。

本文要点

  • 滞留现象的主要成因是设备内蒸汽压力低于背压,导致无法将凝结水压出
  • 泵动阀依靠工作流体的压力排出凝结水,无需外部动力
  • 引入前,梳理所需工作压力、背压、凝结水量等条件是判断的关键

滞留现象为何会发生

在使用蒸汽的热交换器中,为了维持二次侧的温度,会通过控制阀调节蒸汽供给量。当负荷减轻时,控制阀被节流,设备内的蒸汽压力随之下降。而要通过疏水阀排出凝结水,则需要设备内压力高于回收管路侧的背压。

压差消失后凝结水会滞留

当设备内压力低于背压时,即使疏水阀正常,也无法确保将凝结水压出所需的压差,凝结水便会滞留在设备内。这就是滞留现象。它会导致传热面浸没于凝结水中,从而降低加热能力、引起温度波动(振荡),甚至在气水混合的状态下成为水锤现象和腐蚀的诱因之一。负荷波动较大的设备,或背压较高的回收系统,往往更容易发生该现象。

泵动阀在无动力下压出凝结水的原理

泵动阀(机械式泵)是以蒸汽或压缩空气等工作流体的压力作为动力源,将积存的凝结水排出的装置。由于不像电动泵那样需要外部动力,因此即使在无法引入动力的室外或难以布线的场所,也易于安装。

通过浮球切换进水与排出

在一般的结构中,本体内部设有浮球和切换机构,当流入的凝结水使水位上升时,便会向内部导入工作流体,并以其压力将凝结水压出。排出后再将工作流体排气,重新接纳凝结水,如此反复进行进水与排出的循环。通过这种动作,即使在背压较高的回收系统,或设备内压力低于背压的条件下,也更易于将凝结水送出。

与疏水阀在功能上的区别

疏水阀是利用压差排出凝结水的部件,在本身就没有压差的条件下,其功能会难以发挥。而泵动阀是主动施加工作流体的压力来将凝结水压出,因此能够弥补压差不足的情况,这一点有所不同。根据设备情况,也可以考虑将疏水阀与泵动阀组合使用的方案。

引入前需要确认的判断要点

在选用泵动阀时,需要以梳理若干条件为前提。首先,作为工作流体使用的蒸汽或空气的压力是否能够充分保证;其次,压出目的地的回收管路的背压有多大;再者,需要处理的凝结水量(负荷最大和最小时各为多少)。

排出能力随工作压力与背压的关系而变化

可排出的凝结水量会因工作压力与背压之差等条件而变化。一般来说,背压越高、工作压力越低,排出能力往往越差,因此宜留有余量进行选型。数值仅供参考,实际会因设备条件而异。若在勉强的条件下使用,可能会出现排出跟不上、凝结水滞留无法彻底消除的情况,因此对条件的梳理十分重要。

常见问题

Q1. 泵动阀需要用电吗?

A1. 不需要。由于其以蒸汽或压缩空气等工作流体的压力作为动力源,基本上无需外部电力动力。即使在停电时或没有动力配线的现场也易于使用,这是其特点。

Q2. 仅靠疏水阀无法消除滞留现象吗?

A2. 疏水阀是依靠压差排出凝结水的部件,因此在压差消失的滞留条件下难以排出。要弥补压差不足,并用或替换为泵动阀是可选方案。

Q3. 工作流体用蒸汽好还是空气好?

A3. 是否合适会因设备中易于保证的流体、压力以及周围环境而异。一般是在可以使用蒸汽的系统中使用蒸汽,在不希望使用蒸汽的部位使用空气,如此区分使用。具体因条件而异。

Q4. 可以与既有的疏水阀组合使用吗?

A4. 根据设备构成,也可以考虑将泵动阀与疏水阀组合的方式。由于最佳构成会因回收系统的背压和管路布局而不同,因此需以确认条件为前提进行研究。

Q5. 可排出的凝结水量大约是多少?

A5. 会因工作压力与背压之差、机型等条件而变化。宜针对最大负荷时的凝结水量留有余量进行选型,数值仅作参考,需在个别条件下加以确认。

Q6. 在什么样的设备中会考虑引入?

A6. 带温度控制的热交换器、加热器、加热盘管等,因负荷波动而易发生滞留现象的设备中,往往会考虑采用该装置。在背压较高的凝结水回收系统中也会使用。

总结

滞留现象的主要成因是设备内的蒸汽压力低于背压,导致推动凝结水排出的压差消失。泵动阀(机械式泵)以蒸汽或空气的压力为动力源将凝结水压出,因此是一种无需外部动力即可抑制凝结水滞留的解决方案。要使其正常发挥作用,梳理工作压力、背压、凝结水量等条件必不可少。

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