汽　动　加　热　器　知　识

1、我国有多少城市实现了集中供热？如何分布？汽动加热器适用于哪些城市的采暖？


　　答：我国目前有 280 个城市实现了集中供热，这些城市大都分布在长江以北地区，近年来长江以南一些城市也开始推广集中供热。若只考虑集中供热，凡是设汽水热交换站的场合，都可采用汽动加热器作主设备。在其它领域的应用，不分南北地域，皆可采用。

2、 汽动加热器如何适用不同的散热器要求？
　　 答：目前汽动加热器的设计上供回水的温差按20度设计的,实际使用中,散热器的形式很多，但按供回水要求温差可分成两大类：一类是自然对流散热类，即各种暖气片，设计供回水的温度分别是95/70度，另一类是强制对流散热类即各种风机盘管，设计供回水温度为60/50度。另外,地板敷设式采暖方式已开始推广，其设计供、回水温度一般为45/35度。对于第一种散热方式温差25度，循环水量22t/h·万平方米，实践中经过不断的探索和改进，汽动加热器按温差20度，循环水量25 t/h·万平方米，取得很好的运行效果，减轻了循环失调现象。对于第二、第三种情况，温差10度，循环水量50 t/h·万平方米为了满足这种低温差、大流量的运行条件，我们专门研发了“SP2S”型汽动加热器，实践证明“2S”型产品性能与“S”型产品性能一样卓越。



3、汽动加热器的扬程一般为多少？
　　 答：汽动加热器与传统蒸汽喷射器在性能上明显的区别之一就是汽动加热器能在进汽压力低于出水压力时正常工作，这就是所谓的升压现象。例如，当进汽压力为0.4Mpa时，出水压力可以达到0.5Mpa，升压0.1Mpa。一般说来，水的温升越大，即引射系数越小，升压值可以设计得越高，但是升压型设备启动需要由循环水泵帮助，而且温升往往超过规范要求， 噪声也较大，因此大多数情况下，设计成等压或降压运行状态。
　　一般说，正常水网的压头损失是2~10m，考虑到站内损失等因素，扬程设计值为20 m以上。实际运行中，实测扬程常小于设计值，这是由于循环水量大于设计值的缘故。蒸汽压力越高或进汽量越大，汽动加热器的扬程越大。

4、试述系统各阀门作用？
　　 答：截止阀：用于隔离蒸汽，有时用来手动调节蒸汽流量；
　　　　 设备上调节阀：用于调节蒸汽流量；
　　　 　电动调节阀：在自控系统中，用于对蒸汽流量的连续调节；
　　　 　蒸汽电磁阀：用于全开或全关蒸汽系统；
　　　 　旋启式逆止阀：用于防止水倒灌于蒸汽系统，引起事故；
　　　 　供回水闸阀：用于隔绝站内外系统，便于检修、试压等工作；
　　　 　定压阀：用于泄掉系统多余的水，从而保持定压。
　　　　 排污阀：用于系统排污。

5、汽动加热器用于高层建筑应如何进行系统设计 ?
　　 答：对于高层建筑，一般指 13 层以上的建筑。设计上经常采用分区定压，因为整个系统设成一个定压，系统低区的设施会产生超压现象，出现泄漏等故障。
　　 很多情况下，在高层建筑的中间层设有动力层，例如： 27 层高的大楼，动力层一般设在 13~14 层上，热交换站往往也设在该动力层上，分上、下两个系统定压供热。向下供不要求蒸汽有较高的压力。但向上供则要求蒸汽压力大于或等于系统定压值，以保证启动顺利，运行稳定。
　　 如果换热站一定要设在底楼或地下室内，对低区而言，只要蒸汽压力够，可以实现无泵循环，但对高区而言，就必须配有足够扬程的电泵协助循环。系统的回水一般会经过节流降压至常规定压值，这样才能保证加热器正常进汽循环。自然，节流降压意味着电能的浪费，因此一般不推荐此方案。我公司自行研发的专利产品——流体变压器，可实现低压加热高压循环 , 将从根本上解决这一世界性难题，详情可查阅公司网站进行了解。



6、机组的型式有几种？
　　 答：按控制方式划分，机组型式有5种：
　　　　 （1）O型：全手动系统，无水泵，由于蒸汽压力不能绝对保证等原因，很少采用。
　　　　 （2）P型：配有循环水泵的系统；
　　　　 （3）AP型：配有连续运行的温度自控系统和循环水泵，实现无人值守的智能化控制系统；
　　　　 （4）PF型：配有变频调速和循环水泵系统；
　　　　 （5）APF型：配有连续运行的温度自控系统和变频调速循环水泵，实现无人值守的智能化控制系统。

7、系统中至少要设多少压力、温度测点？作用为何？
　　 答：系统至少要设下列压力、温度测点：
　　 （1）汽源压力； （2） 蒸汽工作压力； （3）供水压力（若配循环泵则泵前后各设一个）；
　　 （4）供水温度；（5） 回水压力； （6） 回水温度 。

8、系统启动步骤为何 ?
　　 答：对施工验收合格的系统启动步骤如下：
　　（ 1 ）将系统充满水，排除系统内空气，使水压满足定压要求。
　　（ 2 ）打开水系统所有阀门。
　　（ 3 ）调整定压阀，确定定压值。
　　（ 4 ）检查自控系统动作是否正常；若有循环水泵，应先开泵冷循环，检查各点压力值，判断循环是否正常。
　　（ 5 ）系统排污。
　　（ 6 ）进行必要的蒸汽系统暖管疏水。
　　（ 7 ）开启并调整进汽阀门，检查各处温度、压力。水温升一般应低于 25 ℃。
　　（ 8 ）调整自控系统各设定值及定压阀的定压值，使系统进入最佳运行状态。
　　 任何时候，只要发现系统异常，都应首先关闭进汽阀，再分析和解决出现的问题。

9、什么是死机现象？产生的原因为何？
　　答：机组启动过程中应特别注意“死机”现象。所谓“死机”是指水系统并不循环或基本不循环，而蒸汽却连续流入系统。从现象上看：运行噪声突然变得极小，供、回水管分别出现蒸汽，温度剧烈上升。死机状态如果不及时排除，有可能酿成事故。原因是高温蒸汽进入水系统后，部分部件例如挠性接头等，就会造成超温破坏。因此，一旦出现“死机”现象应立即关闭汽阀，停止进汽，检查系统。造成死机现象的原因主要是水系统有明显得阻塞，如：主循环回路阀门未开，系统大量存气，系统不满水（定压太低），以及异物堵塞等。系统再次进汽前必须确保异常排除。

10、对旧系统的改造应注意什么问题？
　　答：对旧系统的改造应注意下列问题：
（1）  要全面了解原系统的运行参数，供热面积、系统设计数据和存在的问题；
（2） 要深入现场调查、测量、比较、研究最佳改造方案，做到改造工程最易实现，投资最省，效果最好；一般在循环泵入口串联汽动加热器，利用循环水泵补充扬程，要注意若原换热器不拆除，则必 须给原换热器增加旁路。
（3）最后书写一份好的改造方案，内容力求全面，最好配有符合现场尺寸的图纸，尤其要注重投资和效益。
　　 由于旧系统情况复杂，易失调，所以应尽量保留利用原循环水泵，可加变频装置，必要时也可换配较小的循环水泵。

11、汽动加热器的技术水平如何？是如何开发出来的？何时授予国家专利？它与传统的蒸汽喷射器有什么本质上的区别？为什么后者得不到推广应用？
　　 答：汽动加热器是在专利技术"汽水逆流泵"技术的基础上，经过多年的用户实用，不断改进、完善、发展起来的一个被市场广泛接受的高科技产品。
　　 "汽水逆流泵"获国家专利的时间是：1998年6月8日，专利号是：ZL98221409.X，2000年青岛市科委组织专家对该项技术进行了鉴定，鉴定的结论中包括："该产品的性能和技术水平达到国际先进水平"。2001年获青岛市科技进步二等奖。 　
　　 汽动加热器技术经过如下发展历史：
　　 第一代、实现了原理与基本功能（有一些研究推广机构，目前仍处于此水平）。 　　　
　　 第二代、解决非系统原因死机问题。 　
　　 第三代、进一步提高扬程，实现无泵循环，同时增加除污功能。 　　
　　 第四代、解决负荷可调节问题，解决振动噪音问题，完成自控换热机组定型。 　　
　　 第五代、解决第四代弹簧磨损问题，改用手轮调节，并开发出多通道结构。
　　 第六代、 采用放大反馈原理解决大规格设备的调节问题，为建设大型无人值守换热站提供了充分的条件。

　　第三代及以前产品是一机一设计，不能进行负荷任意调节，技术已经淘汰。第四代产品（专利号： 03253677.1 ）采用国际领先的自力式调节原理，实现了负荷任意调节。第五代产品专为大站的集约布置而增加开发出多通道结构，进一步简化了系统，减小了投资。
　　 汽动加热器的工作原理，涉及一种汽水混合物的变声速现象，这种现象是专利人 1982 年毕业设计时发现的，后由前苏联在分析太平洋核潜艇爆炸原因时，投资研究所确认，进而开发成产品。产品在技术上的突破，主要表现在介质由低压向高压的流动上。从汽水逆流泵到现在的汽动加热器，历时数年，技术人员投入了大量的心血，研究费用 巨大， 在获取大量试验和实用数据后经过不断优化结构设计，目前的汽动加热器技术已经成熟， 2004 年被青岛市科技局列为“青岛市重点新产品计划”。
　　 传统蒸汽喷射器不具备让介质由低压流向高压（即升压）功能，也就是说蒸汽压力必须高于出水压力才能工作，它同时存在振动、噪声大、工作不稳定，变工况适应能力差及易死机的缺点，所以一直不能被广泛应用。汽动加热器在结构和工作原理上与传统喷射器有根本的区别，克服了其上述缺点，各项性能指标皆大大优于传统喷射器。

12、汽动加热器第五代、第六代产品各有什么技术特点？
　　答：第五代产品阀杆与调节芯直接连结，人工确定芯子的位置。第六代产品上设计了放大反馈调节机构，用极小的调节阀进行操作就能实现大进汽量的调节，例如， SPEM6.0 型设备正常进汽调节阀应为 DN125 型，而实际采用的是 DN25 型阀就可实现自如的调节功能，而且可以实现动态下 10% ～ 100% 的开度调节。对于大规格设备，即供热能力为 3.6MW 以上规格，单通道结构在技术上难以实现，如果建设换热站采用多台设备布置方案，系统复杂，操 作麻烦，故障率高，建设投资大，技术的先进性、优越性的体现受到制约。因此，第五、六代产品采用多通道复合结构。 供热能力为 3.6MW 以上的设备上生产时可不开供、回水口，在现场开孔接管，目的是防止现场安装时，对开孔的数量、大小、方位有变更要求。 3.6MW 以下的单通道型号产品进出水口生产上已做好。大规格第六代产品要求立式布置，进一步节省了建筑面积。

13、设备运行时产生噪声的机理是什么？汽动加热器设计上是如何解决的 ?
      答：传统的汽水喷射器之所以不能推广应用，原因之一是其运行噪声大，当然还有变工况适应性差，负荷不可调及要求蒸汽参数高等缺点。汽动加热器第三代及以前产品对传统技术有了改进，但必须在准确掌握客户的蒸汽压力、水系统高程及阻力、供回水温度、散热器特性等参数的前提下，运用专用的计算软件进行设计计算，即一机一设计 , 才能满足额定工况要求。而变工况下的噪声问题一直未得到根本解决，因而无法实现产品的系列化。
      汽动加热器运行噪声问题的机理分析和防范对策是技术上的一道难题。经过深入的研究揭示：噪声分为第一类噪声和第二类噪声，在此作进一步分析：
　　 在汽动加热器的内部结构中有蒸汽喷嘴，流过蒸汽喷嘴的蒸汽的流动状态决定着汽动加热器的运行效果和运行噪声的大小。一般地，在喷嘴的出口设计成超临界即超声速状态。在设计流速附近，蒸汽的膨胀度与喷嘴出口流速相对应，不会产生派生压力波现象。两相流室的汽水混合物具有理想的体积和流速，汽水动量交换充分，蒸汽凝结速率合理，结果是动力足、噪声低。
　　 当喷嘴两端的压差（焓降）小于设计值时，蒸汽在喷嘴内膨胀过度，在出口产生逆向传递的压力波（冲波），使出口流速大为降低，没有足够的动量传递给水，会使循环恶化。由于水流速的减慢，使两相流室内产生汽化，同时伴随着严重的振动和低频噪声，这种噪声被称为第一类噪声。随着循环的进一步恶化，严重时就会出现死机现象。所谓死机现象就是指循环忽然停止，蒸汽进入系统后分别向两个方向流动，现象上是声音突然消失。这种情况很危险会造成系统超温，损坏某些部件，酿成事故。此时必须立即停止进汽，分析原因，采取对策。
　　 当喷嘴两端的压差（焓降）大于设计值时，蒸汽在喷嘴内没有完全完成膨胀过程，在出口处产生向外传递的压力波。蒸汽继续膨胀，这种膨胀没有确定的作功方向，只是使两相流室压力上升高，进水量减小，从而大大延缓了凝结速度，在两相流室内不能够完成凝结过程，严重时大量的蒸汽汽泡流出设备，进入系统产生不受控的无规则凝结，因此产生了刺耳的高频噪声，这种噪声称为第二类噪声。一般说来，出现此类噪声，系统会出现过负荷现象。
　　 由以上分析知，要使运行噪声降低，必须让喷嘴的前后压差接近于设计值。因为系统定压是不变的，因此要求蒸汽的工作压力不变。这里所说的蒸汽工作压力是指喷嘴前的工作压力。第三代以前产品和传统喷射器改变负荷的方法恰恰就是通过改变此压力实现。可见，噪声振动在所难免。要实现低噪声条件下进行热负荷的调整唯一正确的方法是改变喷嘴的面积。





      系统运行工况的变化是频繁的，变化的原因有：天气的变化，一户一表用户的调节及蒸汽压力的波动等，要使产品瞬时适应千变万化的运行工况，技术上十分复杂，需要投入较大的科研力量，使设备能够满足自动调节的要求。
　　 在进行了充分的理论与实践探索后提出了两套解决方案：
　　 方案一：汽动加热器第五代技术 - ——运用手轮调节原理，适时改变蒸汽喷嘴的进汽面积，使喷嘴前的蒸汽压力维持基本稳定。在单台供热能力为 21.6MW 以下的型号获得成功，取得了用户的广泛赞扬。
　　 方案二：汽动加热器第六代技术——运用现有蒸汽稳压技术，保证喷嘴前的压力稳定。同时运用放大反馈调节原理，根据负荷变化要求，调节喷嘴进汽面积。第五代技术开始采用多通道结构，使单台供热能力增加至 36 万平方米，而调节机构反而大大简化，用很小的调节阀就能实现对大进汽量的调节。

      随着汽动加热器变工况噪声问题解决，产品开始实现系列化生产，可以预见其广阔的应用前景。

14、汽动加热器是否属于压力容器？
　　 答：根据国家质量技术监督局文件（质技监局锅发[1999]154号）："压力容器安全技术监察规程"第一章第二条的规定，同时具备下列条件的容器，称作为压力容器：
　　 （1） 最高工作压力大于等于0.1Mpa（不含液体净压力，下同）；
　　 （2） 内径大于等于0.15m，且容积大于等于0.025立方米；
　　 （3） 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
　 　　同时，注 3 规定：“容器内主要介质为最高工作温度低于标准沸点的液体时，如气相空间（非瞬时）大于等于 0.025m3 ，且最高工作压力大于等于 0.1Mpa 时，也属于规程的适用范围。
　　　 汽动加热器符合上述第（ 1 ）、（ 2 ）条件，但因其盛装介质为 70 ℃ ~90 ℃的不饱和水，与第（ 3 ）条不相吻合；同时因汽动加热器内蒸汽容积一般小于 0.025m3 ，不符合注 3 的要求。故汽动加热器不属于 99 《容规》的适用范围。

15、对一户一表制的用户，系统设计时应注意什么问题？
　　 答：我国正在逐步推广一户一表制系统，但进展较慢。对一户一表制系统由于水流量不断变化，第三代以前产品没有可行的控制手段，机组难以稳定运行。但第四代、第五代产品都具备全过程可调节性能，能够满足热负荷及水量的大幅变化要求，特别是带有温度自控装置和水泵变频装置的机组效果更好！

16、汽动加热器除了用于汽水热交换站外，还能够应用到哪些领域？作用如何？
　　 答：汽动加热器除用于供热行业外，还可用在电力、化工、橡胶、造纸、制药、食品、印染及水产养殖等诸多领域。
　　　用于化工行业，可以用于设备保温、伴热、冲洗等；
　　　用于电力行业，可代替高低压加热器、除盐水加热器等；
　　　用于橡胶行业，可用来提供硫化用热水；
　　　用于造纸行业，可用来搅拌纸胶，使粒度达到 0.02 μ m ；
　　　用于制药、食品、印染等行业，可用作搅拌加热设备；
　　　用于农业，可用作浇灌水泵。

17、汽动加热器的负荷适应范围如何？什么时候需要开启循环水泵？泵的容量如何确定？
　　 答：一般情况下，汽动加热器的热负荷率（即进汽量）可在 10%~100% 之间调节，当负荷率大于 70% 时，如果水系统阻力不大，无须开动循环水泵，系统可以实现循环，但当热负荷率小于 70%时（如天气转暖，无需大量进汽时）由于蒸汽量的减小，推动力不足，系统会出现振动、循环恶化现象，这时应该启动循环水泵协助系统循环。关于系统的自动控制问题，参阅第 36 题。
　　 采用汽动加热器系统，循环水泵可以根据需要的流量（ 25kg/㎡ ）和扬程（约 20m ）适当选得小一些，常规系统选泵有一定余量，而此系统则可不留余量，无须增添备用泵。

18、自动调节机组如何解决热负荷减小后进汽量不足，导致扬程不足的问题？能实现无人值守运行吗 ?
　　 答：自动调节机组，系统必须设循环水泵，为了节电，循环水泵可配变频调速装置，当室外温度传感器感受到天气转暖时，调节器就会自动将给定供水温度降低，同时进汽调节阀开度也会适时减小以满足供水温度的要求。进汽量减小的同时汽动加热器的扬程也会降低，此时供回水压差变送器会感受到压差的降低，并将信号传递给变频器，变频器会适时调节循环水泵的转数以满足系统循环所需要的供回水压差要求。若不配备变频调速装置，循环扬程不变，进汽量也能实现自动调节，但节电效果不突出。由此看来，自动调节机组运行中在保证了供热效果的同时，避免了无谓的过度供热，所以说它更节汽。另外，水泵的功率始终处于刚好满足循环压差的状态，所以说它更节电。在可靠性方面，由于采用西门子具有断电复位功能的执行器，能保证在突然停电以及任何原因引起的供水温度过高都会自动关闭进汽，因而避免出现设备安全问题，在其他保护设施的配合下，全自动机组（ APF 型）基本上可实现无人值守运行。

19、

汽压不稳定时，汽动加热器能否正常稳定工作？设计上是如何考虑的？
　　 答：汽动加热器的进汽压力常设计在 0.3~0.4MP a ，而汽源的压力常常高于此压力，譬如 1.0 MP a ，这样无论汽压如何波动，只要不低于设计值，设备皆能正常运行。这是因为蒸汽经压力调节装置后，进入设备的压力基本上是恒定的。但是如果蒸汽压力降得太低，以至于低于系统的定压，这时就只有让电泵协助循环了。

20、怎样计算泵的有效功率？如何确定汽动加热器的节电效果？
　 　 答：泵的有效功率：
　　　　　　 N有= QHρg = HQ／102
　　　　 泵的轴功率：
　　　　　　 N轴= N有／η泵 = HQ／η泵 = QHρg／η
　　　　 电机功率：
　　　　　　 N电= N轴／η电 = HQ／η泵η电
　　　　 其中：H - 扬程，m
　　　　　　　 Q - 流量，kg/s
　　　　　　　 N - 功率，kw
　　　　　　　 η - 效率
　　　　 在估算节电量时，也可以简单地由N节=N面·r　来计算， 其中：
　　　　　　　 N节 - 节约的电功率，kw
　　　　　　　 N面- 面式换热系统耗用功率，kw
　　　　　　　 r - 节电率，在0.5~1之间。

21、汽动加热器节汽效果如何？是怎样计算出来的？
　　 答：由于汽动加热器采用混合换热方式，理论上热交换效率是100%，对整个系统而言，面式热交换器向系统外排的凝结水，温度很高，而汽动加热器系统向外排的是系统的回水，温度较低，两者温度之差在20~60℃之间，即热损差为：83.74~251.51KJ/kg，因而可以计算出蒸汽的节约率约为4.5-13.5%。

22、“省了电多耗了汽”的说法对吗？
　 　 答：从能量守恒的观点看，循环动力的提供如果不是靠电能必须另有能源。汽动加热器利用的是蒸汽的做功能力，在面式热交换器中蒸汽的作功能力未被利用，而以节流的形式被浪费掉了。蒸汽被节流的过程不仅是对能源的浪费，而且还会带来振动噪声及对设备的冲刷引起振动等不利影响。
　　 蒸汽的作功能力在电厂中转变成电能，经过一系列的变输送，剩下有效部分不足5%，又经过电机和泵的损耗后才转化成水循环有效能。而汽动加热器直接利用了蒸汽的作功能力，没有因能量形式转化带来的损耗，最大限度地利用了高品质能源，使能源的利用率增加。
　　 总结以上，再加上第 40 题论述的节汽机理，可充分地得出“省电又省汽”的结论。



23、定压阀的特点和作用是什么？
　　 答：定压阀用于换热站系统自动定压。当系统水多余、工作压力高于定压值时，定压阀可自动向系统外溢水。
　　 早期曾用安全阀定压，但使用中逐渐发现：普通安全阀在出水管有阻力 JF 产生难以克服的噪音，阀杆不密封，无法将溢水引到高处，加上其启回座压力之差导致系统定压不稳定，因而现在已经完全淘汰了。
　　 市场上出现的带密封帽的安全阀是可以采用的，对大型系统可选用持压阀。

24、挠性接头的作用是什么？
　　 答：安装挠性接头的作用是降低系统的刚度，防止设备与系统之间产生共振，隔绝设备噪声向系统中传播，同时补偿管路系统的热膨胀。


23、在首站系统中如何应用汽动加热器？
　　

答：采用高温水供热方式，在许多地区开始采用。国内选用的设计供回水温度一般为 115 ℃ 和 75 ℃ ，实际运行温度比设计值一般都低。二次网的设计水温是 95 ℃ ～ 70℃ ，实际运行温度也偏低。高温水提供的方式一般两种，一种是由水锅炉提供，另一种是由汽水热交换站提供。“ SP40 ”型汽动加热器能够实现 40 ℃供回水温差的运行条件，可以满足首站参数的要求，但凝结水回收时的水质问题目前尚未解决好。要实现凝结水回收可先用汽动加热器将水升温 40℃ ，然后通过板换交换成 115 ℃ 的变水，这样可以直接将凝结水直接送回锅炉。