谈倒吊桶式疏水阀在橡胶工业蒸汽硫化设备中的应用1

谈倒吊桶式疏水阀在橡胶工业蒸汽硫化设备中的应用
一、前 言
蒸汽疏水阀是解决橡胶工业蒸汽加热硫化设备的温度控制精度与节约能源的关键部件 众所周知，硫化工序占轮胎、胶管、胶带、胶鞋、力车胎、翻胎等各类橡胶加工厂中全部蒸汽消耗量的80 ，国标、部标对各种硫化机、硫化罐的温度控制精度都作出了严格规定，以保证橡胶制品的硫化质量。然而，由于我国橡胶工业硫化设备蒸汽疏水阀技术与荚、美、德、日等世界先进国家在理论、设计、制造、安装、使用等方面存在的较大差距，导致我国橡胶工业硫化设备的温控与节能这两个重要指标难以统一，实际上绝大多数硫化设备以浪费蒸汽为代价来保证橡胶制品不“欠硫 ．由于蒸汽疏水阀选配不合理或直排乏气，造成设计蒸汽消耗量的30 的浪费．我国每年仅硫化工序所浪费的蒸汽就高达数千万元。因此，橡胶工业硫化设备技术装备的发展与进步是提高橡胶产品的硫化质量、节约能源的关键
二、温度控制精度的关键问题
在橡胶蒸汽硫化设备的机械设计完成之后，一个良好的蒸汽供热系统设计即硫化机、硫化罐热力系统设计就成为保证硫化设备温控精度的主要因素。蒸汽疏水阀则是热力系统设计中的关键部件，其性能的优劣直接决定温控精度及节能效率。因此很有必要从动作原理、热工特性方面论述蒸汽疏水阀 蒸汽醢水阀是从贮有蒸汽的密闭容器内自动排出凝结水，同时保持不泄漏新鲜蒸汽的一种自动控制装置。接启闭件的驱动方式，蒸汽疏水f碍可分为三类：由凝结水液位变化驱动的机械型蒸汽疏水阀；由凝结水温度变化驱动的热静力型蒸汽疏水阀；由凝结水动态特性驱动的热动力型蒸汽疏水阀 倒吊桶式疏水阀属于开口向下浮子式机械型蒸汽疏水阀，其动作原理系由浮子内凝结水的液位变化导致启闭件的开关动作 这里要重点研究衡量疏水阔性能的一个重要参数，即疏水阔的过冷度 疏水阀过冷度的大小直接美系到硫化设备的温控精度，也就是温度控制的准确度 国标中关于过冷度的定义为“过冷度△T为凝结水温度与相应压力下饱和温度之差的绝对值 。“开阀过冷度△"IOP为开阀温度与相应压力下饱和温度之差的绝对值 ．“关阀过冷度△ cL为关阀温度与相应压力下饱和温度之差的绝对值 。换句话说，过冷度是指疏水闷在工作压力下连续排出凝结水时，阀内凝结水的温度与该压力下相应饱和蒸汽温度的差值。三大类的每一种琉水阀都有它自己特定的最小过冷度。根据国内外疏水阀测试赍辩的数据表明，国内外的大多数热静力型和热动力型优质疏水阀，其开阀过冷度都远远大于8℃，而其关阀过冷度都小于8’C。如热动力型中的圆盘式和脉冲式琉水阀其允许的最小过冷度为6~8"C；热静力型中的双金属片式硫水阀允许的最小过冷度为1 O～30"C。如果某种硫化机或硫化罐所允许的温差不能超过6℃(小于土3℃)时，就不能在热力系统中选择这两种类型的疏水阀了。如果现在有一台平板硫化机的热扳机械设计得很好，要求热板的温度误差±2 5℃时，热力系统设计选用哪种琉水阀呢?必须选用倒吊桶式琉水阀。原因是倒吊桶式琉水阀的特性为有水即排，可以排出饱和温度凝结水，即它允许的最小过冷度为O’C。所以能最大限度地满足橡胶硫化设备温度控制的严格要求(土3"C)和加热温度较高(140~170℃)等的条件。假如热板以工作压力0．4MPa的饱和蒸汽加热硫化，使用倒吊桶式疏水阀，它的工况是这样的：该压力下，1 51．84"C的饱和蒸汽在热板内部蛇形管道与低于其饱和温度(1 51．84℃)的冷却面接触时，就在该冷却表面上发生凝结，并向冷却表面放出凝结潜热，同时按一定速率连续不断地生成饱和温度凝结水(1 51．84℃)。当饱和温度凝结水充满倒吊桶式琉水阀时，吊桶因失去浮力，靠自重下沉，阀芯离开阀座，饱和温度凝结水在蒸汽压力作用下通过排出口排赦。这时该琉水阀的开阀温度(蒸汽疏水阀开启时的进口温度)为151．84"C，与热板工作压力0．4MPa的饱和蒸汽温度相同，差值为O’C，即过冷度为O’C。当阀体内凝结水接近排尽时，蒸汽充人吊桶内形成蒸汽腔，将吊桶浮起，阀芯关闭阀座，疏水阀保持关闭状态。这时疏水阀的关阀温度(蒸汽疏水阀关闭时的进口温度)为151．84℃ ，与热板工作压力0．4MPa的饱和蒸汽温度相同，差值为0℃ ，即过冷度为O’C。从热工特性上最大限度地保证了热板热力系统的温度控制准确度。当凝结水回收系统为开式系统时，即倒吊桶式琉水阀的工作背压为零时(在工作条件下．蒸汽疏水阀出口端的压力)，该疏水阀阀后排出的凝结水温度为100℃。为闭式系统时，假如疏水阀的工作背压为0．021VIPa，该琉水阀阀后排出的凝结水温度为104"C，即疏水阀工作背压的大小决定疏水阀阀后排出凝结水温度的高低，但不影响倒吊桶式琉水阀的过冷度。
三、节能性能
美国阿姆斯特朗机器厂主要生产倒吊桶式琉水阀。由于该厂在倒吊桶式硫水阀的结构设计和制造工艺上进行了多年不懈的改进和完善，从而使该厂的倒吊桶式疏水阀制造技术在世界上处于领先地位。现该厂生产4个品种，11个系列，49个规格的琉水阀．英国的斯派莎克公司是世界上专业从事设计、制造蒸汽管网各种节能技术设备的综合性厂商。我国引进英国F270密炼机主机和下辅机的三区段温控装置；西德贝尔斯托夫公司的600X 1800四辊压延机温控装置，其蒸汽减压阀、蒸汽疏水阀均采用斯派莎克公司的产品。斯派莎克公司生产的蒸汽琉水阀品种中．包括倒吊桶式琉水阀。1986年青岛第六橡胶厂由原西德辛普尔康公司引进的ST196／2200钢丝绳芯输送带生产线的主机为2380X15600mm大型乎板硫化机．主机热力系统选用了36个美国阿姆斯特朗公司的倒吊桶式水阀。自1987年正式投产至1995年的8年多的三班制生产，也就是说至少经过了50000小时的运转，疏水阀仍在可靠地工作，热板温控精度达到合同指标(150~土2．5℃)。1994年初，我国自制最大最宽的3250X8750mm输送带乎板硫化机由青岛第六橡胶厂老厂区迁往新厂区安装试产后，热板的温控精度始终超标(>4-5℃)，成为严重困扰生产的关键技术难题。笔者在消化吸收西德、美国先进技术的基础上，经过精确计算，设计该机新热力系统施工图，选用了目前国内最先进的全密封不锈钢倒吊桶式疏水阀。为了监视疏水阀的运行状态，还增设了疏水阀检测系统．1994年7月底安装后，彻底解决了温度失控难题。经9次测量记录，该机的温控精度平均值达到土2．5℃ ，完全可以与德国辛普尔康普公司的2380X15600mm乎板硫化机温控精度的土2．5℃相媲美。
疏水阀节能计算办法，3250X8750mm平板硫化机按年运行7200小时(300天)，每吨原煤200元计算，每年即可节约燃料费12万元。倒吊桶式疏水阀的排水特征是喷放式(喷排式)．在排放间隔之中是紧闭的，原则上可以连续排水，排水量不受吊桶客积的限制。由于制造厂家经过多年的考验确定的保障疏水阅性能标准，使倒吊桶式疏水阅在机械型疏水阅中最坚固、最可靠。该阀的动作灵敏度高，漏气量特别小，实测低于国标的3 。美国军工标准加I一1，_18112A中，规定漏气量为<3 。据此，该?