儀器所屬分類：文章資訊
收集，記錄并做進(jìn)一步的光譜分析不同類型的聲學(xué)超聲蒸汽疏水閥
在鍋爐房所產(chǎn)生的蒸汽的一部分通常在配送系統(tǒng)中丟失。失效的蒸汽疏水閥在很大程度上導(dǎo)致了這種能量損失以及其他安全問(wèn)題。聲學(xué)超聲作為診斷工具的實(shí)施將極大地提高您的系統(tǒng)可靠性，并提供有關(guān)系統(tǒng)行為的真實(shí)信息，從而改善設(shè)施。
背景
世界各地的設(shè)施利用蒸汽作為其制造和加熱的一個(gè)整體效用過(guò)程。作為工業(yè)流體的蒸汽（純氣態(tài)水）具有許多益處和用途。它干凈，易于控制和高效。常見(jiàn)用途包括用于制造業(yè)，醫(yī)院，大學(xué)等的空間加熱，加濕和消毒的熱傳遞。
一個(gè)重要的蒸汽系統(tǒng)組件是蒸汽疏水閥。不幸的是，一些蒸汽疏水閥在其運(yùn)用周期的某個(gè)時(shí)刻出現(xiàn)干蒸汽泄漏，每年花費(fèi)數(shù)千美元。
據(jù)美國(guó)能源部（DOE）稱，在沒(méi)有主動(dòng)疏水閥評(píng)估計(jì)劃的典型空間供暖系統(tǒng)中，中央鍋爐廠產(chǎn)生的15-20％的蒸汽通過(guò)泄漏的蒸汽疏水閥丟失。
實(shí)施技術(shù)輔助蒸汽疏水閥診斷程序不僅可以節(jié)省資金，還可以提高設(shè)施的安全性和蒸汽利用部件的蒸汽質(zhì)量。節(jié)約蒸汽可以節(jié)約能源，節(jié)約用水，減少鍋爐排放。
什么是蒸汽疏水閥？為什么它們必不可少？
蒸汽疏水閥是一種自動(dòng)閥，可區(qū)分蒸汽和冷凝水，在存在蒸汽時(shí)關(guān)閉，在冷凝水存在下打開(kāi)。蒸汽疏水閥應(yīng)去除空氣和不可冷凝的氣體，以及處理波動(dòng)的負(fù)載。
當(dāng)蒸汽與傳熱表面接觸時(shí)，該流體（蒸汽）將不再能夠保持在氣相中并且將變成冷凝物（液相）。這是蒸汽疏水閥的發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方，允許去除冷凝水以便正確分配和利用蒸汽。 如果沒(méi)有蒸汽疏水閥，蒸汽系統(tǒng)將無(wú)法充分運(yùn)行，如果冷凝水積聚，系統(tǒng)將會(huì)溢流，或者如果閥門(mén)打開(kāi)，系統(tǒng)將無(wú)法達(dá)到所需的壓力（損失）。 這些設(shè)備的常見(jiàn)位置包括蒸汽分配頭中的滴水腿和熱水器，水壺和高壓滅菌器等傳熱組件。
-節(jié)能
大多數(shù)蒸汽疏水閥技術(shù)通過(guò)內(nèi)部孔口排放，以調(diào)節(jié)冷凝水去除功能。 當(dāng)蒸汽疏水閥失效打開(kāi)時(shí)，蒸汽將泄漏，為冷凝水回收系統(tǒng)加壓或排放到大氣中，從而導(dǎo)致顯著的能量損失。 在任何一種情況下，泄漏的疏水閥都會(huì)對(duì)蒸汽系統(tǒng)壓力產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致燃料和電力消耗鍋爐以高于所需的燃燒速率運(yùn)行。 蒸汽鍋爐需要補(bǔ)償蒸汽泄漏，同時(shí)試圖為最終用戶提供蒸汽流量需求。
安全
蒸汽系統(tǒng)分配集管依賴于配有蒸汽疏水閥的滴水腿，以便去除冷凝水。 出于安全原因重要的是盡可能快地從蒸汽集管中除去水并且保持蒸汽質(zhì)量。 失效關(guān)閉蒸汽疏水閥使得滴水腿無(wú)法操作，并且會(huì)使冷凝水在蒸汽集管的該部分中積聚。 這種情況將導(dǎo)致失效滴水袋下游的滴水管積聚多余的冷凝水，這可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的水錘，可能對(duì)工廠資產(chǎn)和人員造成安全威脅。 水錘是由蒸汽集管內(nèi)高速行進(jìn)的冷凝水塞引起的。 當(dāng)這些閥塞與彎頭，閥門(mén)和其他管道輔助設(shè)備接觸時(shí)，可能具有破壞性結(jié)果。 如果允許多個(gè)失效關(guān)閉蒸汽疏水閥積聚在主蒸汽集管上，則昂貴的停機(jī)和維修并不罕見(jiàn)。
工業(yè)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間和使用壽命
在評(píng)估蒸汽系統(tǒng)的效率時(shí)，蒸汽質(zhì)量至關(guān)重要。 有效使用蒸汽疏水閥可使干燥飽和蒸汽到達(dá)目的地，從而提供最高的BTU含量。 另外，冷凝物的積聚會(huì)通過(guò)在傳熱區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生薄膜（絕緣效果）而降低熱交換器的效率。 蒸汽集管中過(guò)量水的另一個(gè)影響是控制閥和壓力調(diào)節(jié)器上的拉絲效應(yīng)，這顯著降低了這些設(shè)備資產(chǎn)的性能和壽命。
空降/結(jié)構(gòu)超聲
ISO 29821-1：2011確定空降/結(jié)構(gòu)（A＆SB）超聲波可用于檢測(cè)異常性能或機(jī)器異常。 檢測(cè)到的異常是由湍流，電離事件和摩擦引起的高頻聲事件，這些事件又由不正確的機(jī)械操作，泄漏，不適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑，磨損的部件或放電引起。 A＆SB超聲基于測(cè)量由湍流，摩擦或由異常產(chǎn)生的電離產(chǎn)生的高頻聲音。 因此，檢查員需要了解超聲波及其如何通過(guò)大氣和結(jié)構(gòu)傳播，作為實(shí)施A＆SB超聲波程序的先決條件。
那么蒸汽疏水閥中的流體狀況如何產(chǎn)生超聲波呢？關(guān)鍵詞是“湍流”，為了理解它，我們必須討論流體速度。當(dāng)在兩個(gè)移動(dòng)的粒子之間存在速度梯度時(shí)，換句話說(shuō)，一個(gè)移動(dòng)的速度比另一個(gè)移動(dòng)得快，則產(chǎn)生與其相切的摩擦力。
摩擦力試圖在移動(dòng)的顆粒之間引入旋轉(zhuǎn)，但同時(shí)粘度試圖阻止該旋轉(zhuǎn)。根據(jù)這些力的相對(duì)值，可能出現(xiàn)不同的流動(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)速度梯度低時(shí)，慣性力大于摩擦力，粒子移動(dòng)但不旋轉(zhuǎn)，或者這樣做但能量很少，最終結(jié)果是粒子遵循確定軌跡并且所有粒子都通過(guò)的運(yùn)動(dòng)流動(dòng)領(lǐng)域中的一個(gè)點(diǎn)遵循相同的路徑。這種類型的流動(dòng)稱為“層流”，意味著顆粒以層或片的形式移動(dòng)。
隨著速度梯度的增加，接近流體的顆粒之間的摩擦增加，并且它們獲得可觀的旋轉(zhuǎn)能量，粘度失去其效果，并且由于旋轉(zhuǎn)，顆粒改變軌跡。當(dāng)它們從一條軌跡傳遞到另一條軌道時(shí)，粒子彼此碰撞并且不規(guī)則地改變它們的路線。這種類型的流動(dòng)稱為“湍流”。由于蒸汽疏水閥的閥/孔操作存在湍流并且可用于確定其健康狀況。
三種廣泛使用的蒸汽疏水閥類別
熱力學(xué)蒸汽疏水閥
熱力學(xué)“圓盤(pán)”式疏水閥操作是由閃蒸蒸汽的動(dòng)態(tài)效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的。當(dāng)過(guò)冷冷凝水進(jìn)入蒸汽疏水閥腔時(shí)，壓力提升閥座的盤(pán)，并允許冷凝水（和空氣）通過(guò)并流出蒸汽疏水閥。由冷凝水流過(guò)捕集器內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生的壓降和增加的速度將導(dǎo)致一些冷凝物閃蒸成蒸汽。出口端口上的較高速度將使盤(pán)片靠近就座表面咬合，而在盤(pán)頂部的腔室內(nèi)形成的閃蒸蒸汽壓力將迫使其向下抵靠進(jìn)入的冷凝物。在某些時(shí)候，捕集器上腔室將冷卻并使閃蒸蒸汽冷凝，從而降低盤(pán)頂部的壓力。進(jìn)入的冷凝水現(xiàn)在可以提升光盤(pán)并重復(fù)循環(huán)。
該疏水閥的操作可重復(fù)，在大多數(shù)情況下使診斷相當(dāng)簡(jiǎn)單，因?yàn)闄z查員希望區(qū)分疏水閥的開(kāi) – 關(guān)操作。這種類型的蒸汽疏水閥每分鐘循環(huán)最多十次并不罕見(jiàn)。當(dāng)蒸汽疏水閥的內(nèi)部構(gòu)件開(kāi)始惡化時(shí)，設(shè)備將開(kāi)始發(fā)出類似于“自動(dòng)噴槍”（顫動(dòng)）的聲音，表明需要盡快修理或更換設(shè)備。
機(jī)械 – 浮子和恒溫疏水閥（F＆T）：
通過(guò)使用浮子輔助機(jī)構(gòu)，該捕集技術(shù)可調(diào)節(jié)冷凝水排放，提供與冷凝速率相等的連續(xù)流量。 該特征有利于避免冷凝物積聚并使該捕集技術(shù)成為蒸汽利用應(yīng)用（例如熱交換器）的首選疏水閥。
然而，連續(xù)放電特性給測(cè)量員帶來(lái)了診斷目的的挑戰(zhàn)。如果冷凝水以與生產(chǎn)相同的速率排放，這意味著出口溫度將與飽和蒸汽溫度非常相似，因此，從溫度分析的角度來(lái)看，測(cè)量員將無(wú)法診斷出失效的蒸汽疏水閥準(zhǔn)確無(wú)誤。此外，從聲學(xué) – 超聲診斷的角度來(lái)看，蒸汽疏水閥排放（冷凝水和閃蒸蒸汽的混合物）將產(chǎn)生非常類似于失效開(kāi)啟蒸汽疏水閥的連續(xù)聲音。
如果使用InCTRL聽(tīng)到或可視化任何調(diào)制，則表明疏水閥正常運(yùn)行。如果聽(tīng)到連續(xù)的嘩嘩聲，打開(kāi)蒸汽疏水閥很可能已經(jīng)失效。由于F＆T蒸汽疏水閥由浮子輔助孔機(jī)構(gòu)和恒溫通風(fēng)口組成，因此在測(cè)量蒸汽疏水閥時(shí)考慮每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行非常重要。例如，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)通常將在關(guān)閉位置失效，而恒溫元件將在打開(kāi)位置失效。測(cè)量員必須區(qū)分閃蒸蒸汽和新蒸汽及其相應(yīng)的操作聲學(xué)。
機(jī)械 – 倒置鏟斗：
通常所說(shuō)的“鏟斗眼”通過(guò)在閥腔內(nèi)使用桶狀裝置來(lái)操作。該空腔必須充滿冷凝水，以使疏水閥正常運(yùn)行。蒸汽通過(guò)鏟斗底部進(jìn)入，使其向上提升并將閥門(mén)密封在閥座上。 當(dāng)冷凝水流入鏟斗時(shí)，鏟斗的重量將使閥門(mén)向下遠(yuǎn)離閥座，從而使疏水閥排出。 鏟斗有一個(gè)小排氣口，可排出空氣和不可冷凝的氣體。 隨著鏟斗的提升或下降運(yùn)動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉閥門(mén)，超聲波檢測(cè)器應(yīng)該聽(tīng)到湍流出現(xiàn)并同時(shí)消失。
檢查這種類型的蒸汽疏水閥時(shí)要考慮的另一件事是鏟斗和閥門(mén)之間的樞轉(zhuǎn)連桿; 這種連接可以磨損，特別是對(duì)抗振動(dòng)。 如果檢查員聽(tīng)到伴隨金屬撞擊的持續(xù)沖擊聲，檢查員可以斷定疏水閥存在連鎖問(wèn)題。
恒溫蒸汽疏水閥
恒溫蒸汽疏水閥通過(guò)檢測(cè)熱蒸汽和較冷蒸汽之間的溫差來(lái)運(yùn)行過(guò)冷凝結(jié)水。 通過(guò)使用雙金屬元件或液體填充的波紋管進(jìn)行閥門(mén)致動(dòng)。 必須考慮過(guò)冷度，以確保根據(jù)需要除去冷凝水。
結(jié)論
蒸汽疏水閥調(diào)查將指示蒸汽疏水閥是否按預(yù)期運(yùn)行，或者如果疏水閥在打開(kāi)或關(guān)閉位置失效，則進(jìn)行診斷。常見(jiàn)的診斷方法包括視覺(jué)，溫度，聲學(xué)和最近的連續(xù)監(jiān)測(cè)。希望檢查員具有蒸汽系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，這是由于需要了解活蒸汽和閃蒸蒸汽之間的差異，或者知道每種類型的蒸汽疏水閥的不同操作模式的若干操作考慮因素。缺乏這些知識(shí)和專業(yè)知識(shí)將導(dǎo)致對(duì)設(shè)備的誤診和維修不力。
利用聲學(xué)超聲收集的蒸汽疏水閥的波形分析是在檢修期間保持蒸汽疏水閥健康狀態(tài)的證據(jù)的一種極好的方式，其方式是能夠根據(jù)需要多次檢查被檢查的設(shè)備。如果使用InCTRL，這可以遠(yuǎn)程完成，有助于記錄多站點(diǎn)評(píng)估。
確保您的蒸汽設(shè)施盡可能優(yōu)化對(duì)于大多數(shù)公司目前所追求的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要，這是一項(xiàng)為自己付出的努力。
CTRL Systems Inc.擁有超過(guò)25年的經(jīng)驗(yàn)，為民用和軍用行業(yè)提供最輕，最敏感，最耐用，最友好的機(jī)載超聲波接收器，如果您希望獲得更多有關(guān)此信息的信息，其他應(yīng)用程序請(qǐng)不要猶豫與我們聯(lián)系。
 |
|
