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蒸汽疏水阀排量测试计量方法的比较

时间:2017/10/13来源:未知

    蒸汽疏水阀的排水量,是用户选用疏水阀的一个重要参数,也是衡量产品性能的一项重要经济指标。因为要满足换热设备及时排出凝结水,就必须按疏水阀的排水量来选择和计算疏水阀的数量。但国内不同厂家生产的同一类型、同一进口孔径的疏水阀,其说明书中所提供的排水量互相差之甚远,造成了广大用户的疑虑,致使在疏水阀的选用上,带来很大的困难及混乱。造成这一局面的原因之一是疏水阀排量测试计量方法不正确。编辑对蒸汽疏水阀排量测试各种计量方法进行了分析和试验研究。本文分析了五种疏水阀排量测试计量方法,并进行了试验比较、评价,***后提出了准确计量方法。

一、疏水阀排量试验系统概况:
  中国阀门行业标准CVA中《自动蒸汽疏水阀出厂检验与工作性能试验》提出的蒸汽疏水阀性能试验系统由高压罐、计量罐、窥视镜、减压阀、安全阀、温度计和压力表等设备和测试仪器组成。如图1所示。整个试验台可分为充水加热系统,工作压力调节系统、工作背压调节系统和试验段四个部分。充水加热系统由蒸汽管道、冷水管道和高压罐组成。高压雄容积不小于500 l,高压罐中间装有带消音器的蒸汽加热管,用蒸汽通过该加热管直接注人水中加热水的方法制作试验压力范围的饱和水。    高压罐又起稳定罐内工质压力的作用,高压峨容积大,试验时间内受试疏水阀前的压力就越稳定,因此高压罐又称之稳压罐。工作压
图1疏水阀热态试验示意图
图1疏水阀热态试验示意图

力调节系统主要由减压阀、调节阀及管道组成,该系统与汽源相连,通过各类阀门调节来控制试验所需的压力。工作背压调节系统由计量罐、调节阀及管道组成,计量罐与汽源相连,测试时汽源提供蒸汽来控制受试疏水阀后压力,所以计量罐又称为背压罐。计量罐顶部装有安全阀、压力表及放空阀,并装有水位计,用于测定受试疏水阀的排水量。试验段在高压罐与计量罐之间,由直管段组成,受试疏水阀前后均有温度计、压力表,疏水阀两侧还装有窥视镜便于直观疏水阀动作情况。
二、疏水阀排量测试计量方法:
  根据中国阀门行业标准CVA的燕汽疏水阀排量测试系统,一般有五种燕汽疏水阀排量计量方法。
   1.用高压雄的液面计读数测定疏水阀排量。
   若试验时关闭汽源系统,试验期间由于没有补充蒸汽来维持高压罐内工质的压力,罐内水面下降,压力降低,此时罐内饱和水会发生自燕发现象,似蒸汽蓄热器的放热过程,这种降压白X}发属连续沸腾蒸发,在工质达到动态平衡时才结束。罐内压力降低,水不断汽化成蒸汽,因此用高压罐液面计测定的排量大于受试疏水阀的实际排量。若试验时不关闭汽源系统,试验时高压蒸汽进人高压罐内补偿水面下降引起的压力降低,使罐内工质维持原有压力。由于有高压蒸汽经导汽管、消音器进入罐内水容积,罐内水面就会上下波动,又高压蒸汽被周围介质汲取热量而凝结成原有压力下的饱和水。因此用高压罐液面计测定的排量小于受试疏水阀的实际排量。
    2.用计量罐的液面计读数测定疏水阁排t    根据《自动蒸汽疏水阀出厂检验与工作性能试验》规定,热凝结水排量试验时,出口端通大气。计量罐通向大气,罐内工质压力恒定不变。凝结水经疏水阀后,压力降低,部分凝结水汽化成二次蒸汽。由于二次蒸汽比同样重的凝结水的体积要大很多,所以疏水阀后汽水混合物具有较大动能,这样汽水混和物进入计量罐就会使罐内水面上下剧烈波动(试验前计量罐预先通人定量冷水)。每公斤凝结水经疏水阀后产生的二次蒸汽量b为:
计算公式



    可见随着疏水阀前后压差增大,相应工质的烩值差也增大,则经疏水阀后产生的二次蒸汽量增加,计量罐内水面波动就愈剧烈,这样更不利于淮确计量疏水阀排量。要使可把疏水阀后双相汽水混和物冷却成单相的凝结水,就可以减轻甚至消除水面波动。为此笔者曾在上海机械学院蒸汽疏水阀性能试验装置上作过试验,试验装置的计量罐是内径为800mm圆柱形压力容器,试验数据见表1。由表1可见,硫水阀后管道采用保温条件下,在工作压差为
表1 计量罐内水面波动幅度实验数据


表1 计量罐内水面波动幅度实验数据

0.99 MP。时,水面波动幅度达4.5mm,而把疏水阀后保温管道改为自然冷却管后,水面波动幅度显著减少。若计量罐内水面不发生波动所测定的疏水阀排量较为准确。

    3.称重法测定输水阀排量:
  称重法就是一定试验时间内,用磅秤称出积存的凝结水量,从而计算出疏水阀每小时连续排量。国内有一些采用此法测定排量的疏水阀生产单位或科研机构,由于受积存凝结水桶容积限制,试验前不加人定量冷水,试验时大量的二次蒸汽跑掉,有时还有凝结水溅出,因此测定的疏水阀排量小于实际排量。这种方法的正确测定应该是:在试验前加人冷水(加人积存凝结水桶中的水量应满足:由受试疏水阀中冒出来的二次蒸汽,不得从水面溢出),用磅秤称出试验前后的重量,从而得到疏水阀每小时连续排量。对于大排量疏水阀,就要增大积存凝结水桶的容积(缩短试验时间,会增大测量误差),这样对试验带来许多不便。

    4.受试疏水阀前管道装置质量流量计测定排量:
  无论何种质量流量计装在管道中,都会增加流体的阻力。接近饱和态的凝结水经质量流量计后,由于流动阻力损失,压力降低,部分凝结水将汽化成二次蒸汽。混有蒸汽的凝结水进入受试疏水阀,在疏水阀出口处阻碍了流体的流动,因而使疏水阀排量下降很多,测量误差增大。

    5.受试疏水阀后管道装置质量流量计测定排量:
  凝结水经受试疏水阀后,压力剧烈下降,产生大量二次蒸汽,所以疏水阀出口工质是汽水混合物,为双相流动。而使用单相流质量流量计测量双相流质量流量会产生很大误差。假定经疏水阀后汽水混和物的质量含汽率(千度)为x:
计算公式

    可见用单相的比容替代双相比容来计量双相流质量流量是不正确的。只有把受试疏水阀后汽水混合物冷却成单相凝结水才能用单相流质量流量计准确测定双相流质量流量。三、测试计量方法  的试验比较    笔者在上海机械学院蒸汽疏水阀性能试验装置上作过疏水阀排量测试各种计量方法比较试验。试验在受试疏水阀进口压力为0.4Mpa,硫水阀出口通大气和凝结水接近饱和状态条件下,分别用高压罐液面计、计量罐液面计、受试疏水阀前质量流量计、有冷水的称重法和无冷水的称重法的方法测定相同疏水阀的排量,侧试结果见表2。由表2可见,用高压雄液面计测定的排量***大为181kg/h,而用疏水阀前质量流量计测定的排量***小为97 kg/h,两者相差达84kg/h。这表明:在相同的试验条件下,采用不同的计量方法,得出相同型号、规格疏水阀的排量不一样,且相差较大。
  四、各计量方法的评价通过对疏水阀排量测试各种计量方法的分
表二
析和比较试验不难看出:单纯采用1、2种方法测定会产生较大误差,这两种测定方法只能作为排量的估计值。但是,若计量罐内水面不波动,第2种测定方法还是较为理想的,第4、5种测定方法需要使用一、二次仪表,测量系统比较复杂,产生的测量误差因素也颇多,一旦发生故障,不易及时发觉,第3种计量方法较为理想,可能产生的误差因素极少。但此法对于大排量疏水阀,需要增大积存凝结水桶的容积,给现场试验带来不便。

五、准确计量方法:
   综观分析、试验、评价,笔者认为:将2、5种计量方法组合来测定疏水阀排'1l较为合理,第2种方法作为疏水阀排量的估计1自用来监视质量流量计,而质量流量计一定要布置在冷却成单相凝结水管道上。当然也可以把2, 4种计量方法组合来测定疏水阀排量,此时质量流量计前凝结水要求有一定过冷度,不使凝结水经质量流量计后产生二次蒸汽。在积存凝结水桶不使二次蒸汽和凝结水溢出条件下,***好采用称重法测定。如果计贫罐内液面不波动,用计量罐的液面计读数计量也较理想。

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