疏水器(steamtrap)工作原理及安装要求
疏水器也称疏水阀或是汽水分离器( Steam Trap )，它用在蒸汽加热设备或蒸汽输送管网上，是起自
动阻汽排水作用的装置。选择合适的疏水阀，可使蒸汽加热设备达到最高工作效率。
自从产业革命以来，蒸汽已被广泛地应用在各工业部门，特别在石化、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。得到了各部门的普遍重视，蒸汽疏水器就是解决这些问题的主要装置。疏水器的正确选择、安装使用直接影响到蒸汽系统的安全运行和节能工作的好坏。蒸汽中的凝结水和空气是影响热量交换和管道通
过能力的有害物质，排除它们能提高用汽设备的效率，节约蒸汽、降低燃料消耗。
疏水器的分类及工作原理
疏水阀的品种很多，各有不同的性能。选用疏水阀时，首先应选其特性能满足蒸汽加热设备的最佳运行，然后才考虑其他客观条件，这样选择你所需要的疏水阀才是正确和有效的。
疏水阀要能识别'蒸汽和凝结水，才能起到阻汽排水作用。识别”蒸汽和凝结水基于三个原理：密度差、温度差和相变。于是就根据三个原理制造出三种类型的疏水阀：分类为机械型、热静力型、热动力型。
一、机械型疏水阀：
机械型也称浮子型，是利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位变化，使浮子升降带动阀瓣开启或
关闭，达到阻汽排水目的。机械型疏水阀的过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响，有水即排，力口热设备里不存水，能使加热设备达到最佳换热效率。最大背压率为80%，工作质量高，是生产工艺加
热设备最理想的疏水阀。
机械型疏水阀有自由浮球式、自由半浮球式、杠杆浮球式、倒吊桶式等。
Float trap with thermostatic air vent
1.自由浮球式疏水阀：
自由浮球式疏水阀的结构简单，内部只有一个活动部件精细研磨的不锈钢空心浮球，既是浮子又是启闭件，无易损零件，使用寿命很长。
2.自由半浮球式疏水阀:
自由半浮球式疏水阀只有一个半浮球式的球桶为活动部件，开口朝下，球桶即是启闭件，又是密封件。 整个球面都可为密封，使用寿命很长，能抗水锤，没有易损件，无故障，经久耐用，无蒸汽泄漏。背压 率大于80%，能排饱和温度凝结水，最小过冷度为 0 C,加热设备里不存水，能使加热设备达到最佳
换热效率。
当装置刚启动时，管道内的空气和低温凝结水经过发射管进入疏水阀内，
阀内的双金属片排空元件把球
桶弹开，阀门开启，空气和低温凝结水迅速排出。当蒸汽进入球桶内，球桶产生向上浮力，同时阀内的 温度升高，双金属片排空元件收缩，球捅漂向阀口，阀门关闭。当球桶内的蒸汽变成凝结水，球桶失去 浮力往下沉，阀门开启，凝结水迅速排出。当蒸汽再进入球桶之内，阀门再关闭，间断和连续工作。
3. 杠杆浮球式疏水阀：
杠杆浮球式疏水阀基本特点与自由浮球式相同， 内部结构是浮球连接杠杆带动阀心， 随凝结水的液位升 降进行开关阀门。杠杆浮球式疏水阀利用双阀座增加凝结水排量，
可达到体积小排量大，最大疏水量达
100吨/小时，是大型加热设备最理想的疏水阀。
4. 倒吊桶式疏水阀(Inverted Bucket Float)
(iii)
Operati on of an in verted bucket steam trap
Orifice
(i Inlet til Ofitice closed Orifice open Air and steam bleeding through the bleed hole 倒吊桶式疏水阀内部是一个倒吊桶为液位敏感件，吊桶开口向下，倒吊桶连接杠杆带动阀心开闭阀门。倒吊桶式疏水阀能排空气，不怕水击，抗污性能好。过冷度小，漏汽率小于3% ，最大背压率为75% ， 连接件比较多，灵敏度不如自由浮球式疏水阀。因倒吊桶式疏水阀是靠蒸汽向上浮力关闭阀门，工作压差小于0.1MPA 时，不适合选用。 当装置刚启动时，管道内的空气和低温凝结水进入疏水阀内，倒吊桶靠自身重量下坠，倒吊桶连接杠杆带动阀心开启阀门，空气和低温凝结水迅速排出。当蒸汽进入倒吊桶内，倒吊桶的蒸汽产生向上浮力，倒吊桶上升连接杠杆带动阀心关闭阀门。倒吊桶上开有一小孔，当一部份蒸汽从小孔排出，另一部份蒸汽产生凝结水，倒吊桶失去浮力，靠自身重量向下沉，倒吊桶连接杠杆带动阀心开启阀门，循环工作，间断排水。 A newer and more commonly used mechanical steam trap is the inverted bucket steam trap. The top of the bucket is attached to a valve rod , which permits the discharge valve to open and close as the bucket falls and raises. When the bucket is at rest it hangs downward with the valve open. Condensate enters the trap from the passage . As long as condensate is present the bucket stays down, but as soon as steam enters the trap, the bucket floats and rises causing the valve to close. Steam slowly condensates and also bleeds off through the small vent at the top of the bucket. Another important purpose of the vent is to permit gases to escape. If it were not for the vent, the bucket would become filled with air and keep the valve closed all the time. 、热静力型疏水阀：这类疏水阀是利用蒸汽和凝结水的温差引起感温元件的变型或膨胀带动阀心启闭阀门。热静力型疏水阀的过冷度比较大，一般过冷度为15 度到40 度，它能利用凝结水中的一部分显热，阀前始终存有高温凝结水，无蒸汽泄漏，节能效果显著。是在蒸汽管道，伴热管线、小型加热设备，采暖设备，温度要求不高的小型加热设备上，最理想的疏水阀。 热静力型疏水阀有膜盒式、波纹管式、双金属片式 1.膜盒式式疏水阀： 膜盒式疏水阀的主要动作元件是金属膜盒，内充一种气化温度比水的饱和温度低的液体，有开阀温度低于饱和温度15 C和30 C两种供选择。膜盒式疏水阀的反应特别灵敏，不怕冻，体积小，耐过热，任意位置都可安装。背压 率大于80% ，能排不凝结气体，膜盒坚固，使用寿命长，维修方便，使用范围很广。 装置刚起动时，管道出现低温冷凝水，膜盒内的液体处于冷凝状态，阀门处于开启位置。当冷凝水温度渐渐升高，膜合内充液开始蒸发，膜合内压力上升，膜片带动阀心向关闭方向移动，在冷凝水达到饱和温度之前，疏水阀开始关闭。膜盒随蒸汽温度变化控制阀门开关，起到阻汽排水作用。 2.波纹管式疏水阀： 波纹管式疏水阀的阀芯不锈钢波纹管内充一种汽化温度低于水饱和温度的液体。随蒸汽温度变化控制阀 门开关，该阀设有调整螺栓，可根据需要调节使用温度，一般过冷度调整范围低于饱和温度15 C -40 C。 背压率大于70%，不怕冻，体积小，任意位置都可安装，能排不凝结气体，使用寿命长。 当装置启动时，管道出现冷却凝结水，波纹管内液体处于冷凝状态，阀心在弹簧的弹力下，处于开启位置。当冷凝水温度渐渐升高，波纹管内充液开始蒸发膨胀，内压增高，变形伸长，带动阀心向关闭方向移动，在冷凝水达到饱和温度之前，疏水阀开始关闭，随蒸汽温度变化控制阀门开关，阻汽排水。 3.双金属片式疏水阀： 双金属片疏水阀的主要部件是双金属片感温元件，随蒸汽温度升降受热变形，推动阀心开关阀门。双金 属片式疏水阀设有调整螺栓，可根据需要调节使用温度，一般过冷度调整范围低于饱和温度15 C -30 C, 背压率大于70%，能排不凝结气体，不怕冻，体积小，能抗水锤，耐高压，任意位置都可安装。双金属片有疲劳性，须要经常调整。 当装置刚起动时，管道出现低温冷凝水，双金属片是平展的，阀心在弹簧的弹力下，阀门处于开启位置。当冷凝水温度渐渐升高，双金属片感温起元件开始弯曲变形，并把阀心推向关闭位置。在冷凝水达到饱和温度之前，疏水阀开始关闭。双金属片随蒸汽温度变化控制阀门开关，阻汽排水。 三、热动力型疏水阀 这类疏水阀根据相变原理，靠蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产 生不同压差，驱动阀片开关阀门。因热动力式疏水阀的工作动力来源于蒸汽，所以蒸汽浪费比较大。结 构简单、耐水击、最大背为50%，有噪音，阀片工作频繁，使用寿命短。 热动力型疏水阀有热动力式（圆盘式）、脉冲式、孔板式 1.热动力式疏水阀: 热动力式疏水阀内有一个活动阀片，既是敏感件又是动作执行件。根据蒸汽和凝结水通过时的流速和体 积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。漏汽率3%，过冷度为8C -15 C。 当装置启动时，管道出现冷却凝结水，凝结水靠工作压力推开阀片，迅速排放。当凝结水排放完毕，蒸汽随后排放，因蒸汽比凝结水的体积和流速大，使阀片上下产生压差，阀片在蒸汽流速的吸力下迅速关 闭。当阀片关闭时，阀片受到两面压力，阀片下面的受力面积小于上面的受力面积，因疏水阀汽室里面的压力来源于蒸汽压力，所以阀片上面受力大于下面，阀片紧紧关闭。当疏水阀汽室里面的蒸汽降温成凝结水，汽室里面的压力消失。凝结水靠工作压力推开阀片，凝结水又继续排放，循环工作，间断排水。 2.圆盘式蒸汽保温型疏水阀: 圆盘式蒸汽保温型疏水阀疏水阀的工作原理和热动力式疏水阀相同，它在热动力式疏水阀的汽室外面增 加一层外壳。外壳内室和蒸汽管道相通，利用管道自身蒸汽对疏水阀的主汽室进行保温。使主汽室的温 度不易降温，保持汽压，疏水阀紧紧关闭。当管线产生凝结水，疏水阀外壳降温，疏水阀开始排水；在过热蒸汽管线上如果没有凝结水产生，疏水阀不会开启，工作质量高。阀体为合金钢，阀心为硬质合金， 该阀最高允许温度为550 C,经久耐用，使用寿命长，是高压、高温过热蒸汽专用疏水阀。 3.脉冲式疏水阀： 脉冲式疏水阀有和两个孔板根据蒸汽压降变化调节阀门开关，即使阀门完全关闭入口和出口也是通过第 一、第二个小孔相通，始终处于不完全关闭状态，蒸汽不断逸出，漏汽量大。该疏水阀动作频率很高， 磨损厉害、寿命较短。体积小、耐水击，能排出空气和饱和温度水，接近连续排水，最大背压25% , 因此使用者很少。 4.孔板式疏水阀： 孔板式疏水阀是根据不同的排水量，选择不同孔径的孔板控制排水量的目的。结构简单，选择不合适会 出现排水不及或大量跑汽，不适用于间歇生产的用汽设备或冷凝水量波动大的用汽设备疏水器的正确选择 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。 1、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。 2、其次根据用汽设备的最高工作压力、最高工作温度，确定疏水器的公称压力、阀体材质；确定疏水器的连接方式、安装方式等。 疏水器的公称压力一般分为：0.6Mpa、I.OMpa、2.0Mpa、0.6Mpa、2.5Mpa、4.0Mpa、5.0Mpa。在选用时，疏水器的公称压力不能低于蒸汽使用设备的最高工作压力。同时，根据疏水器公称压力、最高 工作温度、安装环境等选定阀体的材料。公称压力w I.OMpa,选用铸铁或碳素铸钢；公称压力〉I.OMpa , 选用碳素铸钢或合金铸钢。 疏水器的最高工作温度根据蒸汽使用设备所使用的蒸汽来确定，选择时应不低于使用蒸汽的温度。 疏水器有卧式和立式两种安装方式，它是由管线与疏水器的连接位置来确定。疏水器的连接方式有螺纹、 法兰、焊接、对夹等，必须根据疏水器的最高工作压力、最高工作温度及蒸汽使用设备相应连接部分要求来确定。 3、最后根据排水量的大小，选择确定疏水器的性能参数。 除疏水器的压力、温度等参数应与所使用的设备条件相匹配外，疏水器各种压差下的排水量，则是选择 疏水器的一个重要因素。如果所选用安装的疏水器排水量太小，就不能及时排除已到达该疏水器的全部 凝结水，使凝结水受阻倒流，最终将造成堵塞，使设备加热效率显著降低。相反，选用排量太大的疏水器将导致阀门关闭件过早的磨损和失效。随着阀体增大，其制造成本也将增大，不经济。因此，对设备或管道内产生的凝结水量，必须正确的测定或根据计算式求出，为正确选用疏水器提供条件。 所以，在确定疏水器的排水量时，应根据各种用汽设备的特点、疏水器的排放形式来确定"安全系数K"。一般应按下式计算： 疏水器的每小时排水量=设备或管道每小时产生的凝结水量x安全系数K 设备每小时产生的凝结水量即是设备每小时的蒸汽消耗量。安全系数K，不是理论上所规定，也不是能 通过计算求得的，而是从经验中得出的数据。安全系数K 的确定，其影响因素主要有两方面：一方面是疏水器的排水性能。由于目前疏水器对系统压差、流量变化的适用能力有限，且生产厂商为用户提供的疏水器容量都是以每小时的连续排放量表示的，而实际上大部分情况下疏水器都是间断排放的。另一 方面是蒸汽使用设备的种类。蒸汽使用设备不同，其运转过程中凝结水生成的负荷特性也不同。要考虑 蒸汽使用设备在启动时凝结水大量生成和正常运行时其凝结水排水量的变化情况；同时还应考虑设备是 连续运行或是间断运行等不同情况。如果排水特性变化大，又是间断运行的设备，那么安全系数要选取偏大，反之则取偏小为好。综合各方面因素，对不同的蒸汽使用设备建议分别取安全系数K=2?4。 疏水阀安装注意事项 疏水阀安装是否合适，对疏水阀的正常工作和设备的生产效率都有直接影响。安装疏水阀必须按正规安装要求、才能使疏水阀和设备达到最佳工作效率。 1.在安装疏水阀之前一定要用带压蒸汽吹扫管道，清除管道中的杂物。 2.疏水阀前应安装过滤器，确保疏水阀不受管道杂物的堵塞，定期清理过滤器。 3.疏水阀前后要安装阀门，方便疏水阀随时检修。 4.凝结水流向要与疏水阀安装箭头标志一致。 5.疏水阀应安装在设备出口的最低处，及时排出凝结水，避免管道产生汽阻。 6.如果设备的最低处没有位置安装疏水阀，应在出水口最低位置加个反水弯头（凝结水提升接头），把凝结水位提升后再装疏水阀，以免产生汽阻。 7.疏水阀的出水管不应浸在水里。（如果浸在水里，应在弯曲处钻个孔，破坏真空，防止沙土回吸。） 8.机械型疏水阀要水平安装。 9.蒸汽疏水阀不要串联安装。 10.每台设备应该各自安装疏水阀。 11.热静力型疏水阀前需要有一米以上不保温的过冷管，其它形式疏水阀应尽量靠近设备。 12.滚筒式烘干（带虹吸管型）设备选用疏水阀时请注明：选用带防汽阻装置的疏水阀，避免设备产生汽锁。 13.疏水阀后如有凝结水回收，疏水阀出水管应从回收总管的上面接入总管，减少背压，防止回流。 14.疏水阀后如有凝结水回收，不同压力等级的管线要分开回收。 15.疏水阀后凝结水回收总管不能爬坡，会增加疏水阀的背压。 16.疏水阀后凝结水进入回收总管前要安装止回阀，防止凝结水回流。 17.在蒸汽管道上装疏水阀，主管道要设一个接近主管道半径的凝结水集水井，再用小管引至疏水阀。 18.机械型疏水阀长期不用，要卸下排污螺丝把里面的水放掉，以防冰冻。 19.发现疏水阀跑汽，要及时排污和清理过滤网，根据实际使用情况勤检查，遇有故障随时修理。每年至少要检修一次，清除里面的杂质。 疏水阀在整个蒸汽系统中被认为是个小配件，但对系统工作和经济运行影响很大，所以疏水阀的维护和 检修也是至关重要的，只有充分重视疏水阀在生产上的重要作用。勤检修，使疏水阀经常处在良好的工 作状态下，才能保证达到最佳节能效果和提高经济效益。