減壓閥(一) 直作動式減壓閥

前言:

減壓閥是蒸汽系統中最常見的閥件之一,從其名稱很容易的明瞭其功能為將壓力降低之閥件,但為何需要將蒸汽減壓? 又何時需要使用到減壓閥?


經驗法則:

整個蒸汽系統中,可以分作四個部分,依順序來排列為:

蒸汽產生 - 蒸汽輸送 - 蒸汽使用 - 蒸汽冷凝水回收,再回到蒸汽產生而形成一個循環。

蒸汽工程中,常常有一句話 "高壓輸送;低壓使用",為何呢?

在此將這句話分成上下兩部分說明 -


高壓輸送 - 1. 蒸汽高壓輸送的前題為蒸汽產生為高壓狀態,即鍋爐為高壓運行,鍋爐高壓運行

與低壓運行比較

a. 高壓運行時蒸汽帶水情形相對較少

b. 高壓運行時鍋爐對蒸汽需求端可承受的負載變化相對較大

2. 蒸汽為可壓縮氣體,高壓蒸汽體積遠小於低壓蒸汽,而蒸汽系統於蒸汽輸送部分

的硬體成本一大部分來自於蒸汽管線,在輸送相同的距離,相同質量單位來說,

輸送高壓蒸汽所需使用的管線尺寸便遠小於輸送低壓蒸氣,而小尺寸的管線建置

費用亦低於大尺寸的管線,另外還有管線保溫的費用也會因管線尺寸大小隨之增

減,蒸汽系統實際運行後也會因小尺寸管線表面積較小而減少熱散失降低蒸汽的

使用量。

低壓使用 - 1. 於現場操作人員來說,相對安全

2. 蒸汽低壓時所能提供的潛熱相對較高(參考蒸汽表怎麼用?)

3. 降低蒸汽設備耐壓等級,降低設備成本

4. 減壓後蒸汽乾度相對更高

5. 低壓蒸汽使用後所產生的低壓蒸汽所含熱值較低,減少二次蒸汽的排放


作動原理介紹:

減壓閥就作動形式分為直作動式減壓閥 以及 響導式減壓閥兩種,本章節就直作動式減壓閥作說明。

一減壓閥新購置時一般為全關(即上方調整螺絲為放鬆狀態);當安裝完成,開啟減壓閥前方停止閥將蒸汽送至減壓閥入口側,此時轉動減壓閥上方調整螺絲,提供下壓力予調壓彈簧,調壓彈簧受力壓縮後提供亦彈簧力(F=K·X)給膜片並將閥門推開(如下圖所示),將其一次側蒸汽導入間減壓閥中,經膜片下方的感應腔流至二次側,此時感應腔與二次側因蒸汽注入,開始壓力上升,感應腔中的壓力藉由膜片一定的面積形成一力(F=△P·A)與膜片上方的彈簧力相互作用,藉由彈簧力與壓力達到一個力平衡的狀態來做到壓力調整的目的。


選用建議:

1. 直作動式減壓閥構造相對簡單,流量的變化對壓力的控制的影響也相對較大,因此,小尺寸直作動式減壓閥的應用建議在單一設備入口,以降低流經減壓閥的流量變化。


2. 穩定而大流量的使用可選用直作動倒掛式減壓閥,如下圖


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