防泄漏煤气排水器性能分析.pdf

莱钢科技 第 6期( 总第 1 7 4期 ) 防泄漏煤气排水器 性能分析 赵 玉 国，王营营 ，李尚刚，巩 鹏 ，周 凯 ( 能源 动力厂) 摘要 ： 利用杠杆式防泄漏煤气排 水器密封装置的力学模型 ， 提 出了防泄漏煤气排水器的基本 不等式 ， 并以此对防泄漏排水器的性能指标进行 了计算和分析。 关键词 ： 防泄漏；煤气排水器； 性能 ；不等式 O 前 言 冶金企业使用 的煤气巾含有饱和水蒸气 ， 机械 水以及酚 、 氰 、 萘 、 油雾等杂质和固体尘粒 ， 在输送过 程巾随着温度的降低， 煤气将会产生大量冷凝液。 冷凝液积聚会使管道断面减小， 压降增加， 在低洼段 形成水封阻断煤气输送 ， 甚 至造成管道冈荷载过大 或管道振 晃而倒 塌。排水 器可 以排 出管网的冷凝 液 ， I 犬 1 此排水器正常的运行 是煤气 的安全输送和使 的匝要保障 。 l 基本原理 防泄漏煤气排水器在煤气管网中已得 到广泛的 应用 。根据防泄漏装置的不 同， 煤气排水器工作原 理也存在差异。本文 以带“ 杠杆封 气筒” 的煤气排 水器( 简称杠杆式排水器 ) 为例进行说 明。图 1是 杠杆式煤气排水器的结构原理图。排水器的防泄漏 装置由外胆和 内部浮筒机构组成 。图 1 a是正常排 水状态 ， 图 l b是想象 中的封气状态 。 a b 图 1 杠杆 式煤气排水器的结构原理示意 当杠杆式煤气排水器被压窜时 ， 水封筒内的水 被带走 ， 浮筒下落 ， 密封板向上旋转将排水 口封堵。 2 性 能分析 作者简介 ： 赵玉国( 1 9 7 0一) ， 男 ， 1 9 9 1年 7月毕业于青 岛海洋大学 电 器专业 。工程师 ， 主要从事燃气技术管理工作 。 2 1 性能指标 综合相关资料 ， 防泄漏煤气排水器的主要性能 应该从以下几个方 面衡量 ： 1 ) 连续排水功能。u 二 常 状念下 ， 排水器能够 顺利排 H J 管网冷凝水几期沉积 物。2 ) 保安释压功能。煤气管网压力波动超过允 许值 ， 排水器应被压窜。3 ) 防泄漏功能。排水器压 窜后 ， 能够 自动阻止煤气泄漏。4) 免加水功能。排 水器压窜后能够 自动补水。性能指标 1 ) 、 2 ) 是煤气 排水器具有的基本属性 ， 性能指标 3 ) 、 4 ) 是防泄漏 煤气排水器具有的特性 。 2 2 受力模型与基本不等式 杠杆式煤气排水器利用浮笔的净重力( 指浮笔 的重力减浮力 ) ， 通 过杠杆产生作用 于密封端 面的 压力 F ， 以此克服煤气的压力 P达到封 闭煤气 。作 用力 F的大小 为 k G( k为杠杆 系数 ， G为浮笔的重 力 ) ； 方向与煤气压力 P方向相反。这种 密封方式， 本文称为反向密封 ， 以区别于煤气压力 P与密封作 用力 F同方向的正向密封 。见图 2 。 图 2 浮 笔受力原 理 为简化分析和计算， 本文设想排水器压算存在 一 种极端的理想的状态 。即以较 高速度 、 较 大压力 外泄的煤气 ， 将排水器内部的冷凝水全部携带而出。 这样， 作用于密封面的煤气压力即为压窜压力 P 压 窜。实际上， 此种设想是偏于安全的。 由排水器性能指标( 3 ) 可知， 必然存在如下不 等式 ： 后 G P密 封 SP 压 窜 S ( 1 ) 莱钢科技 2 0 1 4年 l 2月 公式 l 1 1 ， P t 为排 水器密封装置能够密封 的最 大煤 ， c J f 力 ( P a ) ； S为密蚶 而积( t n ) ； I ， J I 为排 水 器 常运行时能够经封的最大煤气压 力( P a ) 。 践 1 I 乏 I IJ J ， 于 1 r 水 ， Lt 1 I l I 丁煤 C 符道 瞬 ll 、 波动引起。这 似没排水器 窜后煤气压力很快 恢复 常 ， 冷凝水 向排水器主窜正常排放 。 排水 器主帘水位高于其内部下降管末端距排水器底面的 高度时， 两者 之 间会 形 成水 封。设 水 封 高度 为 h ( Il 1 ) ， 则主 率 f i r 以表 尔 为 ( P lI _ 常+p g h) ( P a ) 网 3 浮筒 厂 图 3排水器 工作 原理 由排水器性能指标 ( 4 ) 可知 ， 必然存在如下不 等式 ： ( P 常+ p g h 艟 夫 ) S k G ( 2 ) 公式 巾， P 常为煤 气的正常压 力， ( P a ) ， h 大 表 示下降管的最大高度 。P为水的密度( k g m ) 。 ( 1 ) 式与( 3 ) 式联立 ， 得到杠杆式排水器的基本 不等式 ： ( P 常+ p g h 刍 乏 大) 5 GP 密 封 SP 压 窜 S ( 3 ) 3 基于基本不等式的分析 基本不等式实质上对 于排水气内部浮筒的重量 G、 排水器的高度或 者下 降管 的长度提 出了限制 要 求。必须满足基本不等式， 否则将影响防泄漏煤气 排水气的性能。 3 1 内部浮简等效重量 ( k g ) 浮筒 等效重 量应该介 于 ( P +p g h 最 大) 与 ( P 密 封 S ) 之间。内部浮筒等效重量( k g ) 决定 了排水 器所能密封的最大煤气 力 P 圳 。换句话说 ， 1 排 水器的结构 一 定 ( 而杠 杆系数 K 定 、 密封 f f f f 积 S 定) ， 排水 器所能 密封的最大煤气 力 P 圳 就确定 r 同I 1 、 ， 根据 排水 器性 能指 标 ( 3) ， P I 臆 大 于 P J 。 3 2 下降管的最大高度 h 根据基本不等式 ， 然有 ： ( P I 常+ 夫) S ， 】 J 即 艇 犬 ( P 密 封 一 P 常) ， ( 4 ) 上式表明 ， 下降管的长度有一最小允许值。 小于此值时 ， 排水器的性能指标 4) 将受到影响。排 水器压窜后将不能 自动补水。同时由于下降管水封 的存在 ， 排水器最终将失去排水功能 1 ) 。排水器安 装位置( h 龄 赶 ) 影 响着防泄漏煤气排水器的排水 、 补 水功能。 例如 ， 设 排 水器压窜 后能够 密封 3 0 k P a的煤 气 ， 煤气输送压力位 8 k P a ， 则排水器下降管的长度 ( 包括排水器高度) 至少应大于2 3 m。 4 结论 与普通煤气排水器相 比， 防泄漏煤气排水器的 性能具有特殊性 ， 本文推导的杠杆式 防泄漏煤气排 水器的基本不等式 ， 表达 了排水 器防泄漏及 自动补 水应该遵守的条件。基本不等式对于防泄漏煤气排 水器的设计 、 安装 、 运行具有积极地指导意义。需要 着重指出的是本文的结论均是 以杠杆式防泄漏煤气 排水器为原型得到的。对于采用正向式密封装置的 防泄漏煤气排水器 ， 很 明显 ， 排水器压窜后 ， 将不能 顺利实现 自动补水功能 ， 在无人工干预的情况下 ， 甚 至最终丧失基本 的排水功能。 参考文献 1 王飞， 等 煤气排水器防泄漏技术对比分析 山东冶金， 3 5 ( 4 ) ： 6 3 特邀编辑： 曹西忠 P e r f o r ma n c e An a l y s i s o f An t i - l e a k a g e Ga s Dr a i n a g e De v i c e Z h a o Yu g u o，Wa n g Yi n g y i n g ，L i S h a n g g a n g，G o n g P e n g，Z h o u Ka i ( T h e E n e r g y& P o w e r P l a n t ) Ab s t r a c t ： B y u s i n g t h e me c h a n i c a l mo d e l f o r s e a l i n g d e v i c e o f l e v e r t y p e a n t i - l e a k a g e g a s d r a i n a g e d e v i c e ，a b a s i c i n e q u a l i t y for a n t i l e a k a g e g a s d r a i n a g e d e v i c e w a s p r o v i d e d，a n d b a s e d o n t h i s i n e q u ali t y ， t h e c alc u l a t i o n a n d a n aly s i s o f p e rfo r ma n c e i n d e x for a n t i - l e a k a g e g a s d r a i n a g e d e v i c e we l q c a r r i e d o u t Ke y wo r d s ： ant i - l e a k a g e；g a s d r a i n age d e v i c e；p e rf o r ma n c e ；i n e q u a l i t y 41