淺談常規島疏水方式及應用

冷玨科

摘 要

壓水堆核電汽輪機組新蒸汽是飽和蒸汽，使得熱力系統運行中會連續產生大量疏水，保證設備和管道運行中能正常地疏水，防止積水造成嚴重的水沖擊損壞事故，同時減少汽水介質和能量的損失，有效的保證機組的安全和經濟運行。本文主要針對蒸汽管道和加熱器的疏水進行介紹和分析，主要包括疏水方式、疏水控制器的運行方式和控制以及現存問題和看法。

關鍵詞

疏水;疏水方式;疏水閥;疏水器;U型管疏水

中圖分類號： TH134 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.056

0 前言

疏水是將蒸汽管道、加熱器等中的冷凝水及時有效的排出，控制加熱器中的水位在正常范圍內，保證加熱器的高效效率;蒸汽管道的積水不及時排除，將會引起管道出現振動大，管道水擊、汽蝕等加速管道設備的腐蝕等故障，嚴重時冷凝水將進入汽輪機本體，損壞汽輪機葉片、轉子等機械部件。疏水點一般設置在管道的低位點、暖氣管道的末端以及蒸汽不流通的死管段，并將疏水點與疏水母管、凝汽器或疏水擴容器相連，有效地將疏水及時排出。

我廠的疏水方式可分為能動方式和非能動方式，能動方式疏水為利用疏水閥或者利用疏水器控制冷凝水水位;非能動型疏水依靠重力或者壓差進行的疏水。

疏水方式在常規島系統中的應用有：

如疏水控制閥應用于高低壓加熱器、GSS汽水分離再熱器等。

倒置型疏水器應用在GCT-C排汽管道上。

U型水封疏水應用在蒸汽發生器排污、軸封加熱器水位控制中。

下面將對我廠常規島系統中的幾種疏水方式進行介紹。

1 疏水閥控制疏水

1.1 高低壓加熱器的疏水

1.1.1 疏水方式和作用

我廠為了提高熱力系統循環效率，設置了6級加熱器，其中高壓加熱器3級，低壓加熱器3級。所謂加熱器中水位控制實質是加熱器疏水的水位控制，目的一方面是保證傳熱效果，另一方面是防止疏水經抽汽管進入汽機。

高壓加熱器的疏水采用逐級自流方式，加熱器接受有關的汽輪機抽氣及GSS系統來的掃汽、殼側疏水、汽水分離再熱器一級、二級再熱器來的疏水，最后經5號高加的疏水通過正常疏水管線排入除氧器。出現緊急水位情況時，正常疏水閥門自動關閉，而高壓加熱器的疏水則通過自動開啟的緊急疏水閥送往高壓疏水擴容器。

高壓加熱器抽汽管道的疏水通過疏水管道上設置的疏水袋或者水位控制電動閥控制排入凝汽器。

低加疏水分為正常疏水和緊急疏水，正常疏水采用逐級回流方式返回凝汽器，當水位出現3高或者2高時，緊急疏水閥超馳打開，直接返回凝汽器。

機組功率運行期間，低壓最后一級加熱器的疏水相對高加5號而言，較困難。原因在于高加的疏水全部匯總到5號加熱器后，疏水至除氧器中，疏水由下至上流動，一部分水閃蒸汽化后夾帶在水中向上流動，不會出現汽塞現象;而低加疏水正好相反，由上向下疏水，最終至凝汽器。為有效的消除汽塞現象，在低加疏水管道中引入溫度較低的冷卻水，將產生的氣泡及時冷卻。

1.1.2 疏水器——疏水控制閥結構

高低壓加熱器的疏水執行機構為正常疏水閥和緊急疏水閥。閥門為氣動閥，結構如圖1。

1.1.3 控制閥的控制

加熱器的正常疏水采用“逐級自流”方式，正常疏水閥為氣開閥;緊急疏水均直接進入凝汽器，緊急疏水閥為氣關閥。正常疏水閥和緊急疏水閥水位控制采取重疊控制，緊急疏水閥的水位整定值比正常疏水閥的整定值高，保證疏水器水位正常時通過正常疏水閥進入下一級加熱器。

正常疏水閥和緊急疏水閥接受邏輯信號，通過閥門氣源上的電磁閥將閥門放氣來實現快開或快關。緊急水位出現時，邏輯量信號使正常疏水閥失去控制用壓縮空氣關閉，避免大量疏水進入下一級加熱器造成下一級加熱器出現緊急水位，邏輯量信號同時使緊急疏水閥失氣開啟，將疏水直接排入凝汽器。加熱器水位出現高高高水位時，加熱器就會自動隔離并退出運行，退出動作一般包含：水側隔離關閉;抽汽隔離關閉;正常疏水閥關閉;緊急疏水閥開啟;上一級加熱器正常疏水閥關閉。控制邏輯圖如圖2。

2 疏水器在GCT-C應用

GCT-C系統疏水器以前采用的是熱靜力式疏水器，該種疏水器依靠溫差自動控制閥門啟閉，開關閥門較慢，造成閥門經常在兩相流工況下運行，造成疏水不暢，使閥門閥體與密封面沖刷嚴重，平均一臺疏水器壽命只有1～1.5年，疏水器更換頻繁。為了解決現存疏水器的工作缺點，經過技術改造換型為倒置桶式疏水器。

倒置桶式蒸汽疏水閥是利用冷凝水和蒸汽的密度差的工作原理，內部結構簡單，由杠桿系統控制連接倒吊桶，克服蒸汽壓力來實現開關倒吊桶式疏水閥。疏水器的材質為不銹鋼，耐腐蝕、耐磨損;工作過程中無蒸汽損失，高效節能;壽命長等優點。

3 U型水封疏水應用

3.1 CET軸封冷卻器的疏水

軸封加熱器內的水位采用了U型水封來控制，加熱器的疏水通過U型水封管將加熱器和凝汽器相連接，U型水封的工作原理簡單可靠，主要依靠介質在U型水封管兩端的壓力差來實現非能動疏水，一般可按照U型水封設置的數量分為單級和多級，我廠應用為單級U型水封疏水。

U型水封使用范圍很廣，廣泛應用于可靠性要求很高、疏水兩端壓差不大的系統中;U形管水封疏水方式優點是簡單、可靠、免操作、免維護任何其他疏水方式，如電動、氣動水位調節裝置或倒吊桶式等都無法與其媲美。除了在軸封加熱器系統中，U型水封還被用于我廠的蒸汽發生器排污系統中的疏水，足見其可靠性高。

4 有關疏水技術改造

常規島蒸汽管線增加旁路疏水器

改造原因

常規島主蒸汽管道及高加至加熱器抽汽管道疏水裝置大多采用疏水控制閥和旁路手動閥或電動閥形式，因核電機組采用的是飽和蒸汽，與火電機組相比，核電機組蒸汽管道疏水量較大，導致疏水控制閥甚至疏水控制閥的旁路電動閥頻繁動作，由此帶來一系列問題，如蒸汽管道上的控制疏水控制閥的液位開關卡塞、閥桿盤根泄漏、機組效率下降、管道彎頭沖刷減薄嚴重等。

具體改造的內容

在常規島蒸汽管道現疏水裝置上增加一路疏水器疏水，正常時蒸汽管道中的凝結水通過疏水器疏水，疏水器疏水能力不足時再通過疏水控制閥或旁路電動閥進行疏水。

5 常規島疏水現在存在問題及其看法

1）疏水控制閥由于屬于能動性控制，控制煩瑣、復雜，各種控制卡件由于老化、過熱等因素，造成控制閥故障頻率增加。

2）疏水控制閥由于長期處于工作調節狀態，可能造成閥門部件磨損，影響執行機構的快速反應能力;由于蒸汽和疏水的長期沖刷，閥瓣受到磨損出現密封不嚴等問題。

3）低壓加熱器由于管道和控制閥的布置問題，造成加熱器排水不均勻，如圖5。

3A正常疏水控制閥為046VL＼048VL＼050VL，疏水定值三個閥設定值為一樣的，若水位定制到達，閥門動作的同時，閥門安裝靠近的2C來水量大，而其余2A＼2B疏水小，水位下降后，疏水閥同時關閉。這就造成了疏水不夠均勻，以至于影響熱效率。

4）建議對具有高溫疏水和汽化可能的疏水管線進行改造，增加冷卻水管線，降低疏水溫度，減少汽化的可能，減少汽水兩相流出現的概率，防止管道形成汽錘。

5）常規島有的系統的疏水依靠重力疏水至疏水母管，再由母管疏水至地溝或者疏水箱，可能存在疏水母管通過別的疏水管道返水至別的系統，危機別系統的設備安全。比如事件：1DVM014＼15ZV風機小室被淹事件，正是因為STR疏水，由于系統疏水時溫度較高，至疏水母管和地溝的落差較大，系統未充分冷卻，在疏水的過程中，導致疏水汽化，管道內聚集大量的蒸汽，形成汽堵，無法疏水，造成母管內疏水大量積聚，母管通過支流造成返水至DVM014＼15ZV風機小室。

建議：（a）增加DVM014＼15ZV風機小室疏水管線至母管的隔離閥。

（b）建議對具有高溫疏水和汽化可能的疏水管線進行改造，增加冷卻水管線，降低疏水溫度，減少汽化的可能，減少汽水兩相流出現的概率，防止管道形成汽錘。

6 結束語

本文主要對我廠常規島的疏水方式和控制以及現存的問題進行介紹，疏水對系統的重要性不可忽視，疏水的好壞直接影響了系統的穩定運行和機組的效率。

參考文獻

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