摘要：干蒸汽加湿器是工业加湿器中比较常见的一种加湿产品，本文就对空调干蒸汽加湿器的改造研发有关内容进行分析。
关键词：空调；干蒸汽；加湿器；改造；研发
1干蒸汽加湿器的概述
干蒸汽加湿器是工业加湿器中比较常见的一种加湿产品，其工作原理为饱和蒸汽从蒸汽入口进入加湿器，蒸汽在蒸汽套杆中轴向流动，利用蒸汽的潜热将中心喷杆加热，确保中心喷杆中喷出的是纯的干蒸汽，即不夹带冷凝水的蒸汽。饱和蒸汽进入套管后，进入汽水分离室。分离室内设折流板，使蒸汽进入分离室后产生旋转，且垂直上升流动，从而高效地将蒸汽和冷凝水分离；分离出的冷凝水从分离室底部通过疏水器排出。当需要加湿时，打开调节阀，干燥的蒸汽进入中心喷杆，从带有消声装置的喷孔中喷出，实现对空气的加湿（如图1所示）。
图1
2方案比较与选择
2.1方案一：自制干蒸汽加湿罐
（1）有效性：自制干蒸汽加湿罐，电动执行器仍采用原装配件，对蒸汽流量调节没有影响，有效性高。（2）研制难易度：装置结构复杂，系统设计困难；需利用不锈钢管道、挡板、过滤网等，需自行加工，研发制作困难，对设备改动大；圆锥体装置加工较难。（3）投资费用：无外购设备，只需购置部分改造材料，初投资费用低；改造后设备故障点消除，维护费用低。（4）安全性：对于承压容器自行焊接，并需备案，安全风险大。（5）结论：不采用。
2.2方案二：采用其他流量调控方式
（1）有效性：采用其他流量调控方式与原执行器调节工作原理类似，真实、准确，有效性高。（2）研制难易度：需增加电动或气动调节阀，安装简单成套采购；需增加一个过滤器和手动阀，管路系统设计简单。（3）投资费用：初投资需外购电动或气动调节阀，并需小部分改造管道；后续维护易损部件，只有电动或气动阀阀体长时间使用后漏气需更换，维保费用低。（4）安全性：实现外部操作，无安全隐患。（5）结论：采用。
2.3方案三：寻找加湿罐的国内替代品牌
（1）有效性：利用新的国内加湿罐替代品，择优选择，根据现场实际进行选型，可达到使用要求，有效性高。（2）研制难易度：对原有加湿罐拆线后，重新安装新购置的国产加湿罐；根据新购置设备，需对部分管道阀门部件进行改造。（3）投资费用：需成套购置加湿罐体和执行器，并需改造部分管道部件，初投资费用较高；达到使用寿命后，仍需进行更换罐体和相关易损部件。（4）安全性：实现外部操作，无安全隐患。（5）结论：不采用。通过对以上三个方案的对比分析，小组选择了采用其他流量调控方式为最佳方案。
3方案细化
3.1调控方式
（1）电动调节。工作原理：电动调节阀根据调节部位信号制动控制阀门的开度，从而达到介质流量的调节，以最常用的4-20mA电流信号来说,当控制系统给电动调节阀型号为4mA信号时，调节处于关闭状态；当给其20mA信号的时候，调节阀处于全开状态，从而达到调节法对工况介质的调节要求。动力源配置难易性：常用电，220VAC可直接与电动调节阀接入使用，配置容易。经济性：虽然电动阀的价格是气动的3—4倍，但电动阀不需要外置压空管道等附属配件，具有较好的经济性。可靠性：电动控制阀对动力源、温度等外部环境影响所产生的误差、量程变化都很小，使用稳定可靠。动态响应指标：电信号传输距离长，不受限制；频率特性宽广。结论：采用。
（2）气动调节。工作原理：气动薄膜调节阀以压缩空气为动力。通过电气阀门定位器来控制气源压力大小，使空气作用与调节阀的橡胶膜片，膜片的收缩与扩张带动阀杆上下动作，从而达到控制管道介质流量工艺参数的目的。动力源配置难易性：电能和空气压作为动力源，配置复杂，压力范围0.4—0.6MPa。经济性：气动阀价格较低，但其需单独配套空压管道，因此附属管道阀门部件等投资较高，因此经济性稍差。可靠性：气动阀主要依靠空压压力作为能源调节，空气压力的变化对误差和量程均产生较大影响，稳定性和可靠性稍差。动态响应指标：气信号传输距离短，60m以内；频率特性狭窄。
（3）结论：不采用。
3.2管材选择
（1）不锈钢管。不锈钢耐腐蚀性较强（好）；现有加湿所有连接管道均为无缝钢管，因此匹配性（差）；不锈钢费用约为无缝钢管费用的4-5倍。
（2）无缝钢管。无缝钢管输送蒸汽的使用寿命约为7年，较不锈钢管有较大差距（差）；现有加湿所有连接管道均为无缝钢管，匹配性（好）；经济性低。
（3）结论：经综合考虑，小组最终确定选用无缝钢管。
3.3阀门选择
（1）调节阀。根据调节方式比对，最终确定选用电动阀。由于电动调节阀将替代传统加湿罐，作为本次改造的最重要部件。因此，我们详细通过对比各类电动阀的各材质适用范围、特性曲线图和流通量，经综合比较，最终确定采用公称压力PN16的铸铁阀门。根据综合对比，我们最终确定选用等百分比流量特性的阀门作为本次调节控制模式。我们经比较分析和使用范围，确定电动阀体填料采用“O”型石墨填料。根据现场实际使用情况，我们决定使用流开模式的阀门。经综合对比，电动阀类型我们选择要求为PN16、百分比流开型调节、O型石墨密封的铸铁阀门。根据以上要求，通过样本对比和网上查找，最终决定选用西门子Acvatix电动调节阀。
（2）手动阀与过滤器。我单位原蒸汽加湿系统手动阀和过滤器均为斯派莎克产品，其性能和质量可靠；同时考虑使用方便、减少备品备件库存。因此，手动阀和过滤器均继续延用原斯派莎克产品。
4对策的实施
根据设计规范要求，建议设计主管道蒸汽流速为20m/s,流速太大，管道内流速和阻力增加；流速太小，管径变大，增加初投资。因此，根据干蒸汽加湿实际使用情况，本设计干蒸汽加湿管道流速设计为15m/s。经计算，流量及管径确定对标目标完成。另外，管路设计对标目标、阀门材料采购对标目标、管道安装焊接对标目标都已完成。将原加湿罐的控制接线拆除后，接至新增的电动调节阀；并通过中央控制电脑对开关领命度进行测试。
5效果的检查
通过改造前和改造后加湿阀开度曲线图分析，改造后采用电动阀调节加湿量较改造前通过执行器调整加湿量曲线更加平缓稳定，主要原因为通过比例调节的电动阀反应更加迅速、更加精准。
6标准化分析
小组正在收集本次改造的相关资料，准备专利申请；对完善后的干蒸汽加湿研制的图纸进行整理、存档；按照设备操作流程对相关操作人员进行培训，将操作过程规范化。
7结语
本次QC活动，成功研制了空调干蒸汽加湿的控制新方法，提高了空调区域湿度控制精度，降低了年维护保养费用，消除了因漏汽导致的能耗增加，改善了现场环境。今后，我们会把本次活动中的创新精神、探索精神运用到解决、改进其他问题中去，以保证质量、提高效率、降低消耗为出发点，广泛开展QC活动，为提升工厂精益制造水平而努力。
参考文献
[1]李洋.给空调房备个加湿器[J].家庭科技,2014,(7).
[2]英子.空调和加湿器宜同用[J].中国质量万里行,2013,(7).
作者简介：
白建文（1985.1.20），性别：男；籍贯：内蒙古；民族：汉族；学历：本科；职务：空调空压班长；研究方向：建筑环境与设备工程；
潘志方（1982.5.2），性别:男；籍贯：湖南省；民族：汉族；学历：本科；职称：软件设计师；职务：电气设备员；研究方向：自动控制。
论文作者:白建文,潘志方
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/25
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