蒸汽管道智能疏水系统的制作方法

本发明涉及蒸汽管道技术领域，特别涉及一种根据蒸汽状态参数自动开启或关闭蒸汽管道疏水装置的系统。

背景技术：

近年来，为节能减排和提高能源综合利用效率，国家和地方政府纷纷出台相关政策大力推进园区集中供热，各工业园区建设了大量蒸汽管网，多数蒸汽管网输送的介质为过热蒸汽。由于在管道输送过程中有散热损失，过热蒸汽温度将逐渐降低至饱和并产生凝结水，因此需在恰当的位置设置疏水点，及时将蒸汽管道中的冷凝水排出，防止蒸汽管道系统产生水击等事故。

目前蒸汽管道常用的疏水系统设置如图1所示，当管道输送蒸汽为过热蒸汽时，由于其不产生凝结水，理论上可以关闭疏水系统的截断阀门，避免由于集水罐、疏水管等盲端散热冷凝而排放凝结水和漏损蒸汽，以减少热损失。但由于蒸汽管道输送流量是变化的，同一段管道输送蒸汽参数是变化的，即部分管道一段时间内输送过热蒸汽，另一段时间内输送饱和蒸汽，人工操作很难实现在输送过热蒸汽时段关闭疏水系统而在输送饱和蒸汽时段开启疏水系统，因此大部分蒸汽管道疏水系统长期开启，一直处于工作工作状态。在输送过热蒸汽的时段，由于集水罐、疏水管等为盲端管道，蒸汽不流动，经散热后，蒸汽过热度逐渐降低直至饱和变为凝结水，产生的凝结水不断由自动疏水阀排出，所以即使在输送过热蒸汽时段，疏水系统还是会排出凝结水和漏损蒸汽，从而增加蒸汽管道热损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种智能管道疏水系统，该系统解决了输送蒸汽流量变化较大的蒸汽管网疏水控制问题，能够在输送过热蒸汽的时段，自动关闭疏水系统，在输送饱和蒸汽的时段，自动开启疏水系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蒸汽管道智能疏水系统，包括蒸汽管道、凝结水集水罐、疏水管以及设置在疏水管上的截断阀门和自动疏水阀，所述蒸汽管道外包裹有保温层，所述截断阀门与疏水阀之间设有疏水控制阀门，所述疏水控制阀门包括变压导压管、恒压导压管和控制阀；所述控制阀包括阀体、控制器和阀芯，所述阀芯的两端分别位于阀体和控制器内且连接处设有用于密封隔离的波纹管，所述阀体的两端与疏水管连通且内部设有用于阻断连通的阀座，所述阀座上有阀口且阀口形状与阀芯顶端的密封台面相配合，所述控制器为中空结构且内部设有皮膜，所述皮膜将控制器内部分为上腔室和下腔室，所述阀芯的底端与皮膜连接；所述变压导压管的一端端口与控制器的上腔室连通，所述变压导压管的另一端为半环形且半环形管壁与蒸汽管道外壁紧密贴合；所述恒压导压管的一端端口与控制器的下腔室连通，所述恒压导压管的另一端为半环形且环形管壁设置于保温层中；所述变压导压管和恒压导压管的半环形端的端口均位于蒸汽管道的上方且分别与蒸汽管道内部连通。

在上述技术方案中，恒压导压管离蒸汽管道较远，受管道温度影响小，不管输送的是过热蒸汽还是饱和蒸汽，恒压导压管中始终充满着凝结水，故控制器下腔室内的压力是相对稳定的；变压导压管的半环形段紧贴蒸汽管道，由于过热蒸汽和饱和蒸汽温度不同，故变压导压管的半环形段内的介质是变化的：当蒸汽管道中输送过热蒸汽时，半环形部分管道内介质为水蒸气；当蒸汽管道中输送饱和蒸汽时，半环形部分管道内介质为凝结水；因此变压导压管中液柱高度差是变化的，进而导致控制器上腔室内压力是变化的。

进一步的，在上述技术方案中，所述变压导压管和恒压导压管的半环形端的端口处均设有导压管截断阀。

进一步的，在上述技术方案中，所述变压导压管和恒压导压管上均设有导压管排气阀。

进一步的，在上述技术方案中，所述阀座上有阀口为下大上小的锥台形。

本发明的有益效果为过热蒸汽与饱和蒸汽的温度不同，使得变压导压管中凝结水的高度发生变化，而恒压导压管中的凝结水高度受过热蒸汽与饱和蒸汽变化的影响很小，导致两根导压管在不同状态下的高度差不同，进而影响控制器上下腔室的压力改变，推动阀门的开启和关闭，从而实现疏水系统的智能化自动控制。

附图说明

图1为现有技术中的蒸汽管道疏水系统的结构示意图；

图2为本发明中架空蒸汽管道输送饱和蒸汽时的疏水系统结构示意图；

图3为本发明中架空蒸汽管道输送过热蒸汽时的疏水系统结构示意图；

图4为架空蒸汽管道上变压导压管和恒压导压管的分布结构示意图；

图5为本发明中直埋蒸汽管道输送饱和蒸汽时的疏水系统结构示意图；

图6为本发明中直埋蒸汽管道输送过热蒸汽时的疏水系统结构示意图；

图7为直埋蒸汽管道上变压导压管和恒压导压管的分布结构示意图；

其中，1：蒸汽管道，2：凝结水集水罐，3：疏水管，4：截断阀门，5：自动疏水阀，6：变压导压管，7：恒压导压管，8：控制阀，81：阀体，82：控制器，83：阀芯，84：波纹管，85：阀座，86：皮膜，9：保温层，10：导压管截断阀，11：导压管排气阀，12：手动疏水阀，13：外护管。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下通过具体实施例及其附图对本发明作进一步阐述，但并不作为对本发明的限定。

如图2～7所示，一种蒸汽管道智能疏水系统，包括蒸汽管道1、凝结水集水罐2、疏水管3以及设置在疏水管3上的截断阀门4、自动疏水阀5和手动疏水12，蒸汽管道1外设有保温层9，凝结水集水罐2设置在蒸汽管道1的下方并与蒸汽管道1内壁连通，疏水管3连接在凝结水集水罐2上用于将凝结水排出，疏水管3上设有截断阀门4、手动疏水阀12，这些阀门用于手动开启或关闭疏水系统，自动疏水阀5自动排出管道系统内的凝结水。

为了实现疏水系统在输送过热蒸汽时自动关闭以及输送饱和蒸汽时自动开启的目的，本发明在截断阀门4和自动疏水阀5之间设置了一个疏水控制阀门，该疏水控制阀门包括变压导压管6、恒压导压管7和控制阀8三个部分。

控制阀8包括阀体81、控制器82、阀芯83和波纹管84，阀体81位于控制器82的上方，阀体81的左右两端与疏水管3连通，阀体81的内部设有阀座85，阀座85中心设有阀口，使得凝结水从阀座85下方进入阀体81内再通过阀口从阀座85上方流出，具体的，阀口为下大上小的锥台结构；阀芯83的上下两端分别伸入阀体81和控制器82的内部，阀芯83的顶端设有与阀口相配合的锥台形密封台面，阀芯83与阀体81和控制器82的连接处设有波纹管84，波纹管84用于阀体81和控制器82的密封隔离；控制器82为中空结构且内部设有皮膜86皮膜86将控制器82的内部分隔为上腔室和下腔室，阀芯83的底端与皮膜86连接；具体的，皮膜86上设置有硬质圆盘，阀芯83的底端与硬质圆盘连接，皮膜需要有较大的行程和较高的灵敏度，可选波纹形皮膜。

变压导压管6与恒压导压管7形状相似，且均连接在蒸汽管道和控制器82之间，优选的，变压导压管6与恒压导压管7平行设置。具体的，变压导压管6的一端端口与控制器82的上腔室连通，另一端为半环形，与蒸汽管道1上部开口相连，变压导压管6的半环形段半径与蒸汽管道1的外壁半径相同，使半环形段的管壁紧贴在蒸汽管道1外壁上。恒压导压管7的一端端口与控制器82的下腔室连通，恒压导压管7的另一端同样为半环形，与蒸汽管道1上部开口相连，恒压导压管7的半环形段的半径大于蒸汽管道1的外壁半径但略小于保温层11外壁的半径，使得恒压导压管7敷设在保温层内，优选的，恒压导压管7的半环形段半径比保温层外壁的半径小50mm。变压导压管6与恒压导压管7的半环形端的端口均略高于蒸汽管道1且分别与蒸汽管道1内部连通，为了便于检修，变压导压管6与恒压导压管7均在蒸汽管道1进口处设置导压管截断阀10，工作时，导压管截断阀10处于打开状态，检修时，关闭导压管截断阀10即可。变压导压管6和恒压导压管7的水平段上均设有导压管排气阀11。

当蒸汽管道为架空管道时，变压导压管6、恒压导压管7以及控制阀的布置如图2～4所示，整个疏水系统阀组位置低于蒸汽管道，变压导压管6和恒压导压管7自上而下敷设至控制器，变压导压管6和恒压导压管7可分为：半环形段、垂直段和水平段，半环形段位于保温层内，垂直段和水平段均位于保温层外，半环形段与蒸汽管道1的连接处均位于蒸汽管道正上方。

当蒸汽管道为直埋管道时，蒸汽管、疏水管保温层外是钢质外护管。变压导压管6、恒压导压管7以及控制阀的布置如图5～7所示，整个疏水系统阀组位置高于蒸汽管道，变压导压管6和恒压导压管7布置成“u”形，变压导压管6和恒压导压管7先自上而下敷设至蒸汽管道下部空间(外护管13内)，再沿疏水管外护管13内自下而上敷设至控制器。变压导压管6和恒压导压管7可分为：半环形段、垂直段和水平段，半环形段位于蒸汽管道1保温层内，垂直段和水平段均位于外护管与保温层之间，半环形段与蒸汽管道1的连接处均位于蒸汽管道正上方。

本智能疏水系统的工作原理为：恒压导压管的半环形段位于保温层中与蒸汽管道之间隔着一定厚度的保温材料，故其管内温度较低，蒸汽在管中冷凝充满，不管输送的是过热蒸汽还是饱和蒸汽，其末端压力p2均保持相对恒定。变压导压管的半环形段紧贴蒸汽管道且位于保温层和蒸汽管道之间，温度接近蒸汽管道内侧蒸汽温度，半环形段以外的导压管内充满凝结水，半环形段导压管内液柱高度与蒸汽管道蒸汽状态相关，当输送饱和蒸汽时，半环形段导压管温度低于饱和温度，管道内的蒸汽进入半环形段并在其中冷凝充满，其末端压力p1(控制器上腔室的凝结水对皮膜的压力)与p2(控制器下腔室的凝结水对皮膜的压力)相等；当输送过热蒸汽时，半环形段导压管温度高于饱和温度，半环形段导压管内因冷凝水蒸发而充满蒸汽，其液柱高度低于恒压导压管液柱，其末端压力p1比p2低，形成压差。

因此，当蒸汽管道输送饱和蒸汽时，p1＝p2，皮膜处于平衡状态，阀芯与阀座相距一定距离，阀门开启，如图2和图5，疏水控制阀开启，通过疏水阀及时排除凝结水，保证蒸汽管道安全运行。当蒸汽管道输送过热蒸汽时，p1＜p2，压力p2推动皮膜6向上移动，阀芯与阀座逐渐接近直至关闭，疏水控制阀关闭，如图3和图6，输送过热蒸汽时不产生凝结水，疏水系统及时关闭，可停止疏水阀向外排放凝结水，节约能源。

当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。