管道疏水器改造研究與分析

馬振

中國核工業第五建設有限公司 上海 201512

1.管道疏水器的定義、分類、原理和選型要求

1.1 管道疏水器的定義

疏水器也稱疏水閥，大多疏水器可以自動識別汽、水（熱靜力式除外），從而達到自動阻汽排水的目的。

1.2 疏水器分類

疏水器一般分為機械型、熱靜力型、熱動力型三類。機械型有自由浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等；熱靜力型主要有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式等；熱動力型有熱動力式（圓盤式）、脈沖式、孔板式等。

1.3 幾種常見疏水器的原理

1.3.1 浮球式疏水器結構原理

浮球式疏水閥內部有一個精細研磨的不銹鋼空心浮球，設備剛啟動工作時，管道內的空氣經過自動排空氣裝置排出，低溫凝結水進入疏水閥內，凝結水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結水迅速排出，蒸汽很快進入設備，設備迅速升溫，自動排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動排空氣裝置關閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結水液位升降，阻汽排水。

1.3.2 倒吊桶式疏水器結構原理

下圖為“倒吊桶型”疏水器的結構和原理圖，也屬于“浮筒型”。

1.3.3 雙金屬膜片式疏水器的原理

雙金屬片型疏水器的原理是根據流體的溫度差進行疏水的，不能直接檢測汽、水，而是間接通過溫度來啟閉的疏水器。

1.3.4 膜盒式疏水器原理

膜盒式疏水器的金屬膜盒內充有一種汽化溫度比水的飽和溫度低的液體，設備剛啟動時，管道出現低溫凝結水，膜盒內液體處于冷凝狀態，閥門在開啟狀態，當冷凝水的溫度逐漸上升，蒸汽逐漸進入疏水器，膜盒內液體蒸發，膜盒內壓力升高，膜片帶動閥芯關閉閥門，膜盒內液體隨著溫度的上升、下降控制閥門開啟和關閉，阻汽排水。膜盒式疏水器屬于熱靜力型疏水器。

1.3.5 熱動力型疏水器

根據流體動力學原理自動關閉、開啟進行阻汽、排水，主要靠蒸汽壓力作用在疏水閥頂部的閥板上使閥門關閉，當閥板上方的蒸汽冷凝后，壓力降低，閥板打開使冷凝水通過。該型疏水器使用時會出現斷續排水的現象，一般適用于高壓蒸汽采暖系統中。

1.3.6 疏水器選型

（1）根據加熱設備和排水要求選型：對于要求有水就排的場所優先選擇機械型疏水器；對加熱溫度、速度控制不嚴允許積水的場所優先選擇熱靜力型疏水器。

（2）根據設備的公稱壓力、材質、溫度選型

（3）根據排水量大小選型

2.福清核電站疏水器優化、改造項目研究與分析

2.1 疏水器改造的背景

福清核電站1號機組主蒸汽管線暖管及低負荷操作時，主蒸汽系統雙金屬片型疏水器疏水不暢，導致應急疏水閥頻繁動作，造成主蒸汽壓力下降，影響暖管和一回路溫度控制。

2.2 原因分析

根據疏水器選型原則，雙金屬片型疏水器屬于熱靜力型疏水器，其對溫度設定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用，壓力越高冷凝水滯留量越大，導致蒸汽在傳輸過程中存在汽、水兩相流，有水不能迅速排出，而主蒸汽系統要求有水就排，雙金屬片型疏水器不適合主蒸汽系統運行工況。

2.3 具體改造優化過程與研究分析

福清核電站主蒸汽系統疏水器設計技術參數如下：

?

在各種疏水器的原理中，倒吊桶式是最可靠的。其全部設計的核心是一個獨特的杠桿系統，該系統將浮桶所提供的力放大來克服蒸汽壓力打開閥門，由于浮桶倒置，所以它可以防止由于水擊造成的損壞，閥瓣、閥座也進行了特殊設計——自由杠桿球面密封，各磨損點都有加固措施。倒吊桶型疏水器只有兩個運動部件——閥門杠桿懸掛件及倒吊桶，不會發生卡死和阻塞，盡管倒吊桶疏水閥的動作是間斷的，但其冷凝水排放是連續的，不存在凝結水的積聚問題，滿足主蒸汽系統運行工況。

因此，VVP701～710PU擬采用型號為5155G-CV 5/32”DN40 BW的倒吊桶式疏水器替代，VVP711PU擬采用型號為5133G-CV 1/8” DN20 BW的倒吊桶式疏水器替代，這兩種形式的疏水器參數如下：

?

將新選用的疏水器參數和原疏水器參數進行對比，新選用的倒吊桶式疏水器滿足設計要求。

2.4 改造后效果

改造完成的疏水器疏水順暢，問題得到了很好解決，在系統運行時進行了多次驗證，分別在機組升功率到10%、20%、30%、40%、50%時進行了驗證，應急疏水閥不再頻繁起跳，疏水暢通無阻。

2.5 其他系統疏水器改造及分析

在主蒸汽系統疏水器改造的同時，高壓加熱器系統、低壓加熱器系統、輔助蒸汽系統采用的膜盒式疏水器也存在疏水不暢的情況，這些膜盒式疏水器也全部更換為倒吊桶式疏水器。

由此可見，雙金屬片式、膜盒式等熱靜力型疏水器都有一個共同特點：其原理都是根據流體的溫度差進行疏水，不能直接檢測汽、水，而是間接通過溫度來控制啟閉，其對溫度設定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用。而倒吊桶式疏水器的優點是冷凝水排放是連續的，不存在積聚問題，而且較為牢固可靠。目前福清核電站所有蒸汽系統的疏水器已全部更換為倒吊桶式疏水器。

3.結論

疏水器的選型應根據不同疏水器的原理以及系統的運行工況選擇合適的疏水器，福清核電站疏水器改造項目達到了預期效果，給機組安全運行創造了必要條件。