汽液两相流自动疏水阀工作原理

1、加热器水位稳定

运行实践表明，汽液两相流水位自动控制装置投运后自调节能力强，当机组负荷在100%~60%范围内变化时，加热器水位波动值为50~100mm，并能全自动工作，保证水位上不报警，下有水位。而且，调试操作简单方便，一次调整到位后再不需进一步调整，可做到不用操作随机启停，减轻了运行人员的维护管理工作量。

2、可靠性明显提高

由于汽液两相流水位自动控制装置同原水位调节器相比，无机械运行部件和电气、气动控制元件，因此水位器的故障率大幅度降低，减轻了现场检修人员的维护工作量，使用寿命长。由于新型水位器是全密封装置，因此无泄漏且安全可*。原有水位调节器的热工控制系统和装置全部取消，免除了热工人员的维护管理。

3、提高经济效益

某电厂200MW机组6#机改造前给水温度(2002年下半年平均值)为234.4℃，改造后给水温度(2003年下半年平均值)为239.6℃，给水温度上升5.2℃。根据200MW机组热力计算结果;给水温度每升高10℃，影响煤耗2.0g/kw·h。若扣除负荷因素，下半年发电量4.5亿kw·h，则下半年节约标准煤450t，全年按9.0亿kw·h发电量计算，则全年节约标准煤900t。改造后经济效益十分明显。

汽液两相流疏水器是应用"两相流理论""控制流体理论"开发的新一代节能环保产品，在火力发电机组运行中，为了提高蒸汽系统的效率和保证蒸汽设备的安全和经济运行，应当尽可能地提高蒸汽的品质。然而实际的蒸汽系统中经常会有凝结水及空气的存在，影响蒸汽系统的效率及安全。我们应当设法经常地、及时地将蒸汽中的凝结水及空气(包括其他不可凝气体)排出来，挖掘在用设备潜力，达到节能增效的目的。在这方面国内与国外的差距是非常大的，我国从日本三菱、日立公司进口的机组中每台机组约有200多只蒸汽自动疏水器，欧美机组包括俄罗斯机组也都有较多的疏水器。而国产同类机组几乎很难找到一只疏水器，在一些凝结水较多的部位采用截止阀疏水，并规定一定的时间间隔去人为操作阀门启闭。因为无法判断凝结水的具体情况，一般不是造成凝结水的积存就是造成蒸汽的浪费。

差别为什么如此悬殊?这与日本缺乏能源资源是有关系的，以日本火电机组为例与国产机组比较，我们发现主要有以下两个原因:

1.1与国家的能源政策和观念有关

日本因为缺乏能源资源，能源的危机感促使日本在各个领域里都极为重视节能降耗。疏水器属于节能产品，因此不仅其疏水器技术领先于欧美国家，疏水器在蒸汽系统上的应用也是最广泛、数量最多的(例如河北省三河发电厂两台三菱300MW级机组总共装置了近五百只疏水器)，政府在疏水器之类节能产品的应用上都有具体的鼓励政策，能源的危机感促使日本在各个领域里都极为重视节能降耗工作，其节能技术在世界上是处于领先地位的。

我国以往的观念是"地大物博"、"物产丰富"，虽然在扭转这种观念，人们对节能逐渐有了新的认识。但火电厂长期以来只注意安全生产，忽略经济运行，致使对节能工作重视的不够，象疏水器这样的小东西更是无人问津。

1.2疏水器性能的认识不到位

国内相当一部分人认为"疏水器装的越多泄漏点越多"。我们曾发现有的电厂把许多疏水器拆下并将疏水管口封死，原因是疏水器的泄漏已经影响了出力。因此有些电厂宁可用截止阀或球阀来代替疏水器，谑称自动疏水器是"自动漏水器"，所以国产机组应用自动疏水器较少。

二、汽液两相流疏水器

该水平处于国内领先地位。在基本原理基础上，技术创新实现上达到了重大突破，其独特的相变管(信号管)直接与本体连接方式、双喉口结构等设计思想解决了早期产品液位控制精确度不高、信号不准确的问题，同时，降低了调节汽量，减弱了后部管线的汽蚀及振动，尤其在300MW、600MW及以上机组效果更为显著。

液位自动调节系统主要由调节器和相变管构成，调节器信号口通过相变管直接与被控制容器相连通。液位自动调节系统信号的采样在被控制容器内直接采集。

调节器由汽室和阀芯构成，阀芯是渐扩结构。这种分段式双喉口独特设计，使本装置信号采集更准确，控制灵敏度更高，调节幅度显著加宽。

三、汽液两相流疏水器工作原理

汽液两相流疏水器经特设的前端阀芯受阻后，进入阀腔内部，容器内液位缓缓上升到相变管接口处，相变管由汽相信号转变为液相信号。此时，前端疏水与液相管疏水混合，向特设的后端喉部流动。(后端阀芯为控制扩压端)由于喉口面积设定不变，当液位上升到所需正常水位时，疏水排量最大;当液位降低时，用汽量信号增加，进入调节器内部，使喉部疏水的有效通流面积减小，疏水排出量减少，从而达到控制水位目的。调节器内汽量的多少决定疏水排量的大小，而调节汽量由加热器内液位的高低决定，通过相变管(信号管)采集，达到调节水位目的。

四、汽液两相流疏水器技术特性

汽液两相流疏水器结构不同:

原有同类产品是整体阀芯，GH10型汽液两相流疏水器是分段式阀芯，该产品最主要的关键部位是阀芯的孔径计算。常规的计算方法只是停留在静态状态，及容器运行时，负荷保持不变，水位控制稳定， 可想而知，机组运行时，负荷变化是经常性的，那么，随着负荷的变化，容器的抽汽量发生变化，抽汽冷凝水的量将随之改变，容器内的水位发生变化，固有设计方法已不能满足控制水位的要求，西安国恒节能环保技术有限公司在原有设计计算上，结合疏水器运行现状，在经过大量的计算运行试验的基础上，改进了计算方法，将计算中几个重要的参数进行了微积分处理。这样一来，设计出的疏水器可以满足多工况运行要求，机组负荷变化。疏水器的排水量随之变化，但容器内的水位适中处于设定状态。 原有同类产品调节汽管进入阀芯内部的均为汽相信号，汽液两相流疏水器高负荷段时是液相信号，低负荷时是汽相信号，因而降低了调节汽量，减弱了后部管线的汽蚀及振动。

HY-K8型型汽液两相流疏水器控制更精确

原有同类产品汽信号从信号筒采集，从小孔进入调节器，环节多、阻力大，汽信号不准确、信号滞后，从而影响调节器控制的精确度。

HY-K8型型汽液两相流疏水器直接在被控制容器内采集(无信号筒)，汽相与液相在混合室充分混合，减少了达到热平衡及压力平衡的时间，因此信号更准确，调节性能更精确。

五、汽液两相流疏水器适应工况变化范围更大

在满负荷最大流量时，原有同类产品和HY-K810型汽液两相流疏水器均能满足生产要求。在低负荷小流量时，原有同类产品进入调节器内的疏水压力和气的压力几乎平衡，由于小汽孔存在，衰减了汽压，进入阀芯内部的汽压略小于疏水压力，汽信号减弱，所以阻碍疏水的作用就弱，调节性能差。

汽液两相流疏水器在低负荷时，由于结构发生变化，进汽方式为环型进汽，汽压不受影响，进入调节器内的汽压高于疏水压力，汽信号准确，阻碍疏水的作用更强，调节性能好。而且液位波动更小、更稳定。

取消信号筒，改为信号管直接采集汽信号，安装更加简单，现场管道布置更加简洁。

HY-K8型汽液两相流疏水器适用范围扩大，对轴封加热器、连排扩容器、热网换热器、闪发罐等工况不稳定及石化、冶金企业等流量小、压力低的设备更加合适。

六、汽液两相流疏水器技术装置组成

Ⅰ.相变管(信号管):其作用是根据液位高低采集汽相、液相信号。

Ⅱ.自调节液位控制器:是控制液位的主要设备。

Ⅲ.旁路阀:为闸板阀，其作用是:修正由于参数提供不准造成的误差。

Ⅳ.入口阀:为闸板阀。

汽液两相流疏水器Ⅴ.汽阀:为闸板阀。

Ⅵ.加热器

Ⅶ.连接短管

七、(一)HY-K8型汽液两相流疏水器设计参数 最大工作压力:≤16MPa;

最大工作温度: ≤455℃;

调节汽用量:约为疏水容积流量的1-3‰;

可通流量:根据最大流量设计。

(二)型汽液两相流疏水器外型图:

汽液两相流疏水器1.壳体材质为#20钢

2.壳体内阀芯材质为优质不锈钢 (C)HY-K8型汽液两相流疏水器外型参考尺寸及重量:

(1) Φ273 Dn250的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg): 压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

1.6Mpa L×G×H 320×405×340 Φ=200 115

(2) Φ219 Dn200的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

1.6Mpa L×G×H 297×340×310 Φ=185 85

(三) Φ159 Dn150的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

10Mpa L×G×H 438×315×335 Φ=220 113

6.3Mpa L×G×H 418×295×345 Φ=180 94

4.0Mpa L×G×H 364×270×305 Φ=185 72

2.5Mpa L×G×H 277×270×275 Φ=185 59

1.6Mpa L×G×H 264×250×265 Φ=185 47

(四) Φ133 Dn125的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

10Mpa L×G×H 438×315×335 Φ=220 113

6.3Mpa L×G×H 418×295×345 Φ=180 94

4.0Mpa L×G×H 364×270×305 Φ=185 72

2.5Mpa L×G×H 277×270×275 Φ=185 59

1.6Mpa L×G×H 264×250×265 Φ=185 47

(五) Φ108 Dn100的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 400×250×321 Φ=180 67

4.0Mpa L×G×H 360×235×287 Φ=165 52

2.5Mpa L×G×H 269×235×257 Φ=165 47

1.6Mpa L×G×H 264×220×225 Φ=165 38

(六) Φ89 Dn80的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 392×210×287 Φ=180 63

4.0Mpa L×G×H 327×200×240 Φ=165 51

2.5Mpa L×G×H 256×200×214 Φ=165 45

1.6Mpa L×G×H 255×200×210 Φ=165 35

(七) Φ76 Dn65的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 340×200×265 Φ=180 58

1.6Mpa L×G×H 234×185×205 Φ=165 28

(八) Φ57 Dn50的汽液两相流疏水器外型尺寸及重量(kg):

压 力 长×宽×高 尺 寸 相变管接口法兰尺寸 重量

6.3Mpa L×G×H 367×175×243 Φ=155 39

4.0Mpa L×G×H 284×165×227 Φ=140 35

1.6Mpa L×G×H 220×165×183 Φ=140 20

汽液两相流疏水器相变管选取规格如下:

(一)、正常情况:(厂方不特殊要求)

(1、)汽液两相流疏水器规格为:Ф57、Ф76、Ф89、Ф108、Ф133、Ф159六种。

(2、)汽液两相流疏水器规格与相变管规格统一如下:

Ф159汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф89

Ф133汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф76

汽液两相流疏水器Ф108汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57

Ф89汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57

Ф76汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57 Ф57汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф38

(二)、非正常情况:

(1、)可根据客户实际要求定做;

(2、)特殊定做前，需业务员或工程部人员和客户进行沟通。

八、汽液两相流疏水器特点:

Ⅰ 液位自调节性能强:

极强的调节能力，能够适用于调峰机组和工况变化大的设备，满足机组负荷变化30%--100%，水位波动控制在正常水位的±50mm以内。

Ⅱ 可靠性高，免维护:

无机械活动部件、无气动、电动控制系统，设计原理先进，可靠性高，具有免维护的突出特点。

Ⅲ 无泄漏，安全性高:

本装置全密闭结构，无任何活动泄漏点，出厂前严格按国家标准进行打压和探伤等检验过程。

Ⅳ 寿命长:

内芯采用优质不锈钢材料，能满足设备长期运行的要求，设计使用寿命10年。

Ⅴ 缓解汽蚀现象:

液位控制稳定，大大缓解了管道内汽蚀和振动现象。

Ⅵ 易安装:

本装置无需电气控制系统，系统简化，便于现场安装。

Ⅶ 适用性强:

对于工况变化较大，流量较大的各类换热、扩容设备均可适用

九、汽液两相流疏水器的正确选择

选择疏水器时，不能单纯从最大排放量选择，应特别注意:"绝不允许只根据管径大小来套用疏水器" 。而必须根据疏水器选择原则并结合凝结水系统的具体情况来选用。一般情况下，应按以下三个方面选用。

首先根据加热设备和对排出凝结水的要求，选择确定疏水器的型式。

对于要有最快的加热速度，加热温度控制要求严的加热设备，需保持在加热设备中不能积存凝结水，只要有水就得排，则选择能排饱和水的机械型疏水器为最好。因为它是有水就排的疏水器，能及时消除设备中因积水造成的不良后果，迅速提高和保证设备所要求的加热效率。

对于有较大的受热面，对加热速度、加热温度控制要求不严的加热设备，可以允许积水，如:蒸汽采暖疏水、工艺伴热管线疏水等。则应选用热静力型疏水器为最好。

对于中低压蒸汽输送管道，管道中产生的凝结水必须迅速完全排除，否则易造成水击事故。蒸汽中含水率提高，使蒸汽的温度降低，满足不了用汽设备工艺要求。因此，中低压蒸汽输送管道选用机械型疏水器为最好。

十、结束语

近些年来国内火电站的运行和管理水平在不断提高，但是距国外先进国家尚存在着一定的差距，特别是在节能方面。蒸汽是火电站的功能传递的最主要载体，如何提高蒸汽的品质、提高蒸汽的热效率，是"革新挖潜"、"节能增效"的有效途径。蒸汽自动疏水器对于蒸汽系统是必不可缺的，因此，进一步了解疏水器、正确选择和应用疏水器，对技术人员及管理者都有非常现实的意义。

虽然在老机组改造、新建、扩建工程中选用TLV阀需花费大量资金，但据国外有关资料对设置疏水器的经济性进行统计表明，一般在半年内的节能效益可以收回投资疏水器的全部费用，因此，可以说在蒸汽系统上设置疏水器实际上是一项高回报的投资行为。

在石化、化工、纺织、轻工、电力等行业，都大量地使用蒸汽。及时排除蒸汽系统中的凝结水、减少蒸汽的泄漏;提高蒸汽使用设备的热效率等问题。得到了各门的普遍重视，蒸汽疏水器就是解决这些问题的主要装置。疏水器也称疏水阀，也称自动排液器，它是用在蒸汽加热设备或蒸汽输送管网上，起自动阻汽排水作用的装置。汽液两相流疏水器。