在制药厂、卷烟厂等许多工艺空调系统中，仍普遍采用蒸汽作为空调热源，通常用于夏季再加热和冬季采暖。在蒸汽供暖系统中，疏水阀一般安装在空调机组蒸汽加热盘管凝结水出口附近的凝结水管上，负责汽水分离。在正常工作条件下，疏水阀前的蒸汽盘管内应充满蒸汽，凝结水通过疏水阀排至阀后管道。如果疏水阀不顺畅，就不能很好地实现汽水分离功能，

蒸汽疏水阀有多种不同类型，每种适用于不同的应用场景。由于疏水阀属于工程配件，一般不属于空调机组的供货范围，因此空调设备厂家，尤其是客服人员，了解疏水阀的相关知识和常见故障非常有必要。本文以一个真实案例为基础，通过实际观察和几种疏水阀的对比测试，分析疏水阀选型对空调系统的影响，帮助用户和相关售后服务人员获得更多的判断和维修经验。

一、问题与现象

一家药厂的客户拆掉了空调，换上了新的。调试阶段，空调系统的温度、湿度、洁净度等指标均达到预期要求。但正式运行后，客户来电反映系统温度低，湿度高，达不到设定状态。

本空调系统中的组合空调机组由我公司提供。其功能部分的组合如下图所示。机组配有一次冷水盘管、二次冷水盘管和蒸汽加热盘管。

提供现场调取空调机组控制系统界面图，获悉空调系统运行状态如下：

如图：系统设定的温湿度设计值为DB22°C/RH63%，实际室内温度为19.1°C，比设定值低近3°C，室内相对湿度为77.9%，比设定值高出近15%。而此时二级冷水阀的开度和蒸汽电动阀的开度都是100%，这意味着设备的产量已经达到极限，相对湿度仍然超标.

2、故障分析

从以上机组运行状态分析，室内设定状态DB22℃/RH63%对应的空气含水量为10.37g/kg，而实际室内工况DB19.1℃/RH77.9%对应的是空气含湿量10.73g/kg，而两级冷水阀和蒸汽加热阀的开度同时达到100%，说明空调系统的除湿能力和再热能力不足. 因此，需要对冷热源系统及相关部件分别进行检查。

?1 检查发现一次（新风预冷）冷冻水盘管进出水温度为8.7℃/15℃，温差6.3℃>5℃，表明冷冻水温高，冷冻水流量不足。

?2 检查二次（混风再冷却）冷冻水盘管进、出水温度分别为7.9℃/15.5℃，温差7.6℃ > 5℃，说明冷冻水温过高，冷冻水流量明显不足。

?3 检查蒸汽加热盘管，电动蒸汽调节阀打开，蒸汽压力0.2MPa，用手用手摸蒸汽盘管冷凝水排放管温度略高于常温但不烫手。蒸汽电动阀打开，机组运行时，进入空调机组，用手触摸蒸汽加热盘管的翅片，发现翅片在靠近机侧的垂直区域宽度约200mm。蒸汽集管有点热，这个区域温度明显高，下面温度低，盘管其他区域凉爽。

以上现象说明蒸汽加热盘管内有积水，蒸汽不能正常进入盘管，不能正常加热功能。

?4 检查蒸汽盘管排水系统。发现空调机组蒸汽盘管的凝结水排放口依次连接有真空破坏阀、疏水阀、手动阀。压力。如下所示：

检查安装的疏水阀是否为自由浮球式疏水阀，如图所示，该阀的特点是需要手动打开顶部螺栓进行排气，疏水阀才能进入正常工作状态。开机时易产生气堵，造成排水不正常。

据现场调查，系统调试时对疏水阀进行了人工放气，因此在调试过程中蒸汽盘管的加热功能能够正常发挥，并未暴露出上述问题。但在随后的运行过程中，由于蒸汽系统间歇运行，空气不可避免地会进入管路。如果不能在操作前手动拆除，势必会导致疏水阀不能正常工作。

现场手动排气操作后，疏水阀能正常排放凝结水，蒸汽盘管的加热功能也随之恢复。这也验证了不是疏水阀本身有问题，而是疏水阀选型不当。

同时对冷冻水系统进行水力平衡，适当加大冷冻水功率，上述空调系统运行恢复正常：当室内温湿度设定值为DB22°C/RH55%，实测值为DB22.2°C/RH55.3%，此时二次冷水盘管电动调节阀开度为66%，二次冷水盘管电动调节阀开度蒸汽再热盘管电动调节阀为46%，工况比较稳定，如下图：

三、整改措施

由于上述空调系统中的蒸汽盘管是间歇性工作的，工作期间需要持续不断的蒸汽供应，每次手动对蒸汽疏水阀放气显然不够可靠。因此，我们建议用户纠正陷阱。

根据当时现场情况，现场人员首先拆除了原则上安装的自由浮球式疏水阀，安装了一个具有自动排气功能的倒斗式疏水阀，并在疏水阀前后增设了卧式旁路和手动阀，如图以下：

经本次整改，连续观察两三天，室内温湿度控制正常，稳定。但连续运行十多天后，客户反映疏水阀排水不畅、室内湿度过大的老毛病又出现了。客服人员到达现场后，发现疏水阀后面的排水管确实没有水流出。打开疏水阀侧面的手动旁通阀后，大量的气体和冷凝水从排水管中排出，说明疏水阀的自动疏水阀的排气功能也有问题。经咨询专业蒸汽疏水阀制造商阿姆斯壮，

阿姆斯壮技术人员向我们推荐了另一种蒸汽疏水阀——杠杆浮球式蒸汽疏水阀。该型蒸汽疏水阀装有双金属片空气自动排放阀，能有效防止空气堵塞和蒸汽汽锁。

将倒斗式疏水阀改成杠杆浮子式疏水阀后，彻底解决了疏水阀的问题。此后，经多次回访客户，未再出现类似问题。

四。概括

通过以上分析我们知道，正确选用疏水阀对保证蒸汽加热设备的正常运行十分重要。这就要求空调工程设计、施工和售后服务从业人员掌握一定的疏水阀工作原理和选型知识，以保证在工程实践中正确选择、安装和维护疏水阀。

附蒸汽加热盘管正确供汽系统和排水系统安装示意图，供相关人员参考。

【Tips】疏水阀及其选择

疏水阀必须能够“识别”蒸汽和凝结水，才能起到堵汽排水的作用。疏水阀对蒸汽和凝结水的“识别”通常是基于三种不同的方法：密度差法、温差法和相变法，从而产生三种不同类型的疏水阀：机械式、恒温式和热力式。

(1)机械式又称浮子式

机械式又称浮子式，是利用凝结水与蒸汽的密度差改变凝结水的液位，使浮子升降，带动阀瓣开启或关闭，从而达到阻断的目的蒸汽和排水。机械疏水阀过冷度小，不受工作压力和温度变化的影响。有水，立即排出。加热设备中没有水，可以使加热设备达到最佳的热交换效率。机械诱捕器有自由漂浮、自由半漂浮、杠杆漂浮、倒吊桶等。

?1 自由浮球式蒸汽疏水阀结构简单，只有一个高精度研磨的浮球为运动部件，运行时浮球漂浮在液面上。当凝结水很少时，浮球会随液面下降，在疏水阀前后压力差的作用下，浮球会浮到阀座上，将阀孔密封。浮球整个球面均可作为密封面，无集中磨损，使用寿命长。

排气有两种：手动排气（如上例所用）和自动排气。其中手动排气较为可靠，自动排气式自由浮球式疏水阀容易出现“汽锁”现象，导致疏水阀不能正常工作。所谓“汽锁”是指当蒸汽进入疏水阀阀体时，阀体温度迅速升高，自动排气装置的感温液体膨胀，引起自动排气设备关闭。此时不能自动排入阀体内。蒸汽和冷凝水不能顺利进入阀体并排出。

? 2个自由半浮式疏水阀：活动部分只有一个半浮式球筒，开口朝下，球筒既是启闭件，又是密封件。装置刚启动时，管路中的空气和低温凝结水通过发射管进入疏水阀，阀门内的双金属片排空元件弹起球斗，阀门打开，空气和低温冷凝水进入疏水阀。温度冷凝水被排出。当蒸汽进入球筒时，球筒产生向上的浮力，同时阀内温度升高，双金属片排空元件收缩，球筒上浮至阀口，阀门关闭。当球桶内的蒸汽变成凝结水时，球桶失去浮力而下沉，阀门打开，冷凝水排出。当蒸汽再次进入球筒时，阀门再次关闭，间歇连续工作。

? 3 杠杆浮动式陷阱：基本特征与自由浮动式陷阱相同。内部结构是浮子连接杠杆带动阀芯，随着凝结水液位的升降而启闭阀门。杠杆浮球式疏水阀采用双阀座加大凝结水排放量，可实现小容积大排放，最大排水量可达100吨/小时。是大型供热设备最理想的疏水阀。其工作原理如下图所示：

如图所示： (1) 在启动阶段，恒温抽空装置（TV）可以进行排气，否则空气会积存在疏水阀内造成气锁；

(2)冷凝水到达疏水阀后，浮子上升，阀门打开，热的冷凝水关闭排气阀。冷凝水在饱和温度下排放；

(3)是当冷凝水全部排出，蒸汽进入疏水阀，此时浮球下降，阀门关闭倒吊桶疏水阀，排气阀打开。阀芯始终在水位以下，以防止蒸汽直接泄漏。

凝结水产生后，杠杆浮球式疏水阀可根据压力和负荷的变化迅速排出凝结水。与同口径的其他类型疏水阀相比，其疏水能力大得多，因此特别适用于传热量大，换热要求高且设备不允许积水的各种换热设备，以及承担自动控温功能的热交换设备。同时，疏水阀的凝结水出口始终浸没在凝结水中，具有真正意义上的疏水防汽作用。

? 4个倒桶式疏水阀：工作过程如下图所示：

(1)冷凝水到达疏水阀，在内部形成水封。桶自身的重量使阀门打开，冷凝水沿桶排出；

(2)蒸汽进入吊桶，产生浮力将吊桶举起，关闭阀门；

(3)桶内蒸汽不断冷却并从排气孔溢出，同时冷凝水进入桶内，再次打开阀门，整个工作循环连续进行；

(4) 倒吊桶上的排气孔不断向疏水阀顶部排放空气。由于排气孔小，排气比较慢，所以往往需要单独安装排气阀。

如果不排除倒吊桶内的空气，会阻碍疏水阀的正常工作，而倒吊桶疏水阀的排气孔比较小，排气很慢，所以对于有大流量的场合风量大，需单独恒温排风，否则会造成设备积水，影响传热效率。

(2) 恒温疏水阀

该型蒸汽疏水阀是利用蒸汽与凝结水的温差，使感温元件变形或膨胀，带动阀芯启闭阀门。恒温疏水阀有波纹管式、波纹管式和双金属片式。图为波纹管式蒸汽疏水阀，其主要作用元件为金属波纹管，波纹管内充满气化温度低于水饱和温度的液体。装置刚启动时，管路中出现低温冷凝水，波纹管内液体呈冷凝状态。阀门处于打开位置。当凝结水的温度逐渐升高，波纹管内的充液开始蒸发，波纹管内的压力升高，隔膜带动阀芯向关闭方向移动。改变控制阀开关，起到阻汽排水的作用。

胶囊陷阱

恒温式蒸汽疏水阀的过冷度比较大，一般为15度到40度，它可以利用冷凝水中的部分显热，阀前始终有高温冷凝水，不会漏汽，节能效果显着。它的缺点是不能用于需要立即排放冷凝水的加热设备。为避免换热设备积水，在恒温疏水阀前必须安装1-2米的冷却管。热静力式蒸汽疏水阀是蒸汽管道、伴热管线、小型加热设备、加热设备、不需要高温的小型加热设备的理想疏水阀。

(3)热力式蒸汽疏水阀

热力学陷阱是一种非常强大的陷阱，其工作方式很简单。如图所示，该疏水阀通过闪蒸蒸汽通过疏水阀的动态作用运行。

在启动阶段，由于压力的作用，阀瓣被抬起，冷凝水和空气通过内阀座倒吊桶疏水阀，通过阀瓣下部从外围出口的三个小孔排出。热力式疏水阀中有一个活动阀板，它既是敏感部件又是动作执行器。根据蒸汽和冷凝水通过时流速和体积变化的不同热力学原理，在阀板上下产生不同的压差，带动阀板启闭阀门。热力学疏水阀包括热力学（圆盘）、脉冲和孔板疏水阀。

热力式蒸汽疏水阀的特点是结构简单、耐水击、噪音大、阀门工作频繁、使用寿命短；因为它的工作动力来自于蒸汽，所以蒸汽的浪费比较大；因为进入疏水阀需要高压 同时，疏水阀的背压一般不应高于进口压力的50%（斯派莎克热力式疏水阀出口背压可达80%），否则疏水阀将无法正常工作；陷阱间歇性地放电。

因此热力式蒸汽疏水阀一般不能用于要求加热效率高并承担温度控制功能的换热设备。热力疏水阀一般用于恒压系统的凝结水排放，如蒸汽主管道、混合和加热管道、压力机等。