閥門內(nèi)漏檢測方法研究

李勇

摘要：火電機(jī)組汽水系統(tǒng)的主要閥門泄漏時(shí)，產(chǎn)生汽水損失，浪費(fèi)資源，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，閥門由于長期泄漏引發(fā)爆管，給設(shè)備的現(xiàn)成工作人員帶來危害。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)閥門泄漏，對(duì)組經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行非常重要。本文分析了目前的主要檢測方法，并對(duì)基于傳熱學(xué)的檢測方法進(jìn)行了理論分析，可實(shí)現(xiàn)在線閥門泄漏量的定量計(jì)算、判斷閥門泄漏狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：閥門內(nèi)漏檢測

前言

閥門是電廠中最為常見和使用最廣泛的熱力設(shè)備，閥門的泄漏、故障等直接危害到電廠的經(jīng)濟(jì)性。目前電廠在閥門方面存在的問題很多，其中閥門關(guān)閉不嚴(yán)造成工質(zhì)泄漏的問題、部分疏水調(diào)整門調(diào)節(jié)性能不好造成加熱器疏水不能按照設(shè)計(jì)正常管路運(yùn)行等問題比較突出。閥門在系統(tǒng)中所處的位置不同，其泄漏的幾率和對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的大小也就不同;總的來講汽機(jī)主蒸汽管道、高壓缸排汽管道、熱再熱蒸汽管道、高壓缸本體等疏水閥門，因工作條件惡劣，泄漏的可能性較大，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響也大;有些閥門泄漏量雖然較小，但電廠是長期連續(xù)運(yùn)行的，累計(jì)起來也會(huì)造成不小的損失。

1.閥門內(nèi)漏檢測方法

1.1目前的檢驗(yàn)方法

目前，國內(nèi)外關(guān)于閥門泄漏檢驗(yàn)的方法主要有人工巡檢法、超聲檢測技術(shù)、基于振動(dòng)分析檢測法等。

人工監(jiān)測：靠人的感覺和經(jīng)驗(yàn)，判斷缺乏科學(xué)依據(jù);聲學(xué)檢測：閥門內(nèi)漏是一噴流過程，伴隨噴射噪音產(chǎn)生;熱力學(xué)監(jiān)測：泄漏工質(zhì)通過管壁和保溫層熱交換，導(dǎo)致管壁溫度升高;泄漏越多，溫度越高;這些檢測方法具有高定位精度和低誤報(bào)率的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于閥門外漏比較明顯，而閥門的內(nèi)泄漏則比較復(fù)雜，由于不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)泄漏，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。

1.2基于傳熱學(xué)的閥門內(nèi)漏檢測方法

當(dāng)閥門正常關(guān)閉時(shí)，由于散熱閥后管內(nèi)溫度將逐漸降低。對(duì)于排空閥門，溫度降低到環(huán)境溫度;對(duì)于非排空門，溫度降低到閥后壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，若閥后壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度低于環(huán)境溫度，溫度降低到環(huán)境溫度。

當(dāng)閥門有泄漏時(shí)，管道內(nèi)就有高于環(huán)境溫度的工質(zhì)流動(dòng)。管內(nèi)工質(zhì)將通過管壁和保溫層向外散熱，熱量由溫度高的管內(nèi)工質(zhì)向外面的空氣傳遞，主要包括管內(nèi)工質(zhì)與管內(nèi)壁的對(duì)流換熱Φ1，管內(nèi)壁與管外壁的導(dǎo)熱Φ2，保溫層的導(dǎo)熱Φ3，保溫層外表面與環(huán)境的對(duì)流輻射換熱Φ4過程。由于散熱，沿管長方向工質(zhì)和管壁溫度降逐漸降低，管壁沿管長方向也存在溫度差，管壁內(nèi)還存在沿管長方向的導(dǎo)熱，但導(dǎo)熱量相對(duì)較小，分析計(jì)算時(shí)可忽略。

式中：-管內(nèi)工質(zhì)與管內(nèi)壁的對(duì)流換熱;

-管內(nèi)壁與管外壁的導(dǎo)熱;

-保溫層的導(dǎo)熱;

-保溫層外表面與環(huán)境的對(duì)流輻射換熱;

h-對(duì)流換熱系數(shù);

A-換熱面積;

tf-工質(zhì)溫度;

tw-壁面溫度;

ta-環(huán)境溫度;

-導(dǎo)熱系數(shù);

d-管直徑;

對(duì)于一段管道根據(jù)能量平衡，工質(zhì)溫度降低放出的熱量Φ應(yīng)等于管壁散失的熱量。

式中，t′、t″分別為此段工質(zhì)入口和出口溫度;qm--工質(zhì)質(zhì)量流量;cp-工質(zhì)比熱。

當(dāng)泄漏量恒定時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間后，傳熱過程趨于穩(wěn)定Φ1=Φ2=Φ3=Φ4=Φ。管內(nèi)工質(zhì)和管壁溫度分布保持不變，此時(shí)泄漏量與管內(nèi)工質(zhì)溫度間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用此關(guān)系我們可以通過溫度的測量來計(jì)算泄漏量，需要測量的溫度包括閥后管內(nèi)溫度（或者管壁溫度）、閥門前工質(zhì)溫度以及環(huán)境溫度等。

2.閥門泄露的分類及產(chǎn)生原因

目前，我國閥門內(nèi)漏的主要產(chǎn)生原因大體分為兩種情況，內(nèi)漏和外漏。

2.1閥門內(nèi)漏及原因分析

目前，我國最新研制的蝶閥由原本的平面密封改為錐面密封，即斜圓錐形的橢圓密封面，此閥座與裝在蝶板材料上的正圓形彈性密封環(huán)共同組成密封副，其中，密封環(huán)可以在蝶板的槽內(nèi)進(jìn)行徑向浮動(dòng)。改良的原理是：當(dāng)管道中流通介質(zhì)時(shí)需要關(guān)閉閥門，此時(shí)，彈性密封環(huán)將首先與橢圓密封面中的短軸進(jìn)行接觸，隨后，在閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)下，逐漸將密封環(huán)推向內(nèi)部，用壓力將彈性環(huán)與斜圓錐面的長軸進(jìn)行接觸，最后完成彈性密封環(huán)與橢圓密封面的全部接觸，由于此類新型蝶閥的密封是由彈性環(huán)產(chǎn)生形變達(dá)到的，因此，當(dāng)閥體或蝶板在介質(zhì)處于低溫產(chǎn)生體積變化時(shí)，其對(duì)密封面纏身過的壓力會(huì)被彈性密封環(huán)吸收和補(bǔ)償，從而不會(huì)使密封面產(chǎn)生彎曲形變，避免了泄漏和卡死現(xiàn)象的發(fā)生。在生產(chǎn)需要將閥門打開時(shí)，由于壓力被瞬間釋放，密封面的彈性變形立刻消失，在其關(guān)閉和開啟的過程中不會(huì)產(chǎn)生磨擦，延長了閥門的使用壽命，減少了更換閥門帶來的不必要花銷。

2.2閥門外漏及產(chǎn)生原因

閥門外漏產(chǎn)生的主要原因有兩種。

2.2.1當(dāng)閥門與生產(chǎn)系統(tǒng)的管道之間采用法蘭連接方式時(shí)，由于其連接所用的墊料、連接螺栓、連接件在低溫時(shí)，材料之間的收縮會(huì)不同步，從而產(chǎn)生密封處松弛，進(jìn)而導(dǎo)致泄漏。因此，目前我國為防止閥門外漏，將閥體與管道的連接方式由法蘭連接方式改為焊接連接方式，避免了因低溫產(chǎn)生的泄漏現(xiàn)象。

2.2.2閥桿與填料處存在泄漏。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于F4填料的自滑性能較好，相對(duì)摩擦系數(shù)小，同時(shí)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此，多數(shù)閥門的填料采用F4。但及格過長期的生產(chǎn)使用，發(fā)現(xiàn)F4填料也存在不足。其一為冷流傾向大;其二為線膨脹系數(shù)大。在低溫時(shí)，F(xiàn)填料會(huì)發(fā)生冷縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致介質(zhì)的泄露，并由于溫度低于零攝氏度，從而造成閥桿處大量結(jié)冰，使閥門轉(zhuǎn)動(dòng)遲緩甚至失靈。為此，我國新研發(fā)的低溫蝶閥充分利用了F4填料存在的該類特點(diǎn)，通過預(yù)留出的空間間隙使填料能夠在任何溫度環(huán)境下均保持常溫，達(dá)到防止閥門外漏的目的。

本文中，主要對(duì)內(nèi)漏進(jìn)行治理和研究，并根據(jù)其產(chǎn)生原因和影響因素提出相應(yīng)措施。

3.結(jié)論

目前，國內(nèi)外關(guān)于閥門泄漏檢驗(yàn)的方法主要有人工巡檢法、超聲檢測技術(shù)、基于振動(dòng)分析檢測法等。這些檢測方法具有高定位精度和低誤報(bào)率，但有其局限性--不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)泄漏，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。而基于傳熱學(xué)原理，加之溫度等運(yùn)行參數(shù)作為輔助判斷依據(jù)的外部檢漏法，可實(shí)現(xiàn)在線閥門泄漏量的定量計(jì)算、判斷閥門泄漏狀態(tài)并記錄。當(dāng)閥門產(chǎn)生泄漏，自動(dòng)預(yù)警，提醒專工和點(diǎn)檢人員等注意，為泄漏事故的及時(shí)檢修提供方便，盡可能減少了經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，避免環(huán)境污染和安全事故的發(fā)生，具有重要的意義。

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