供熱閥門內漏檢測方法分析及防治措施

郭 升

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030000)

0 引言

閥門在實際使用過程中可能會因設計、生產、運行或者是其他外界因素的影響造成泄漏，分為外漏和內漏兩類。外漏時表現比較直觀，可看到液體泄漏或聽到泄漏聲，巡查人員能夠及時發現并做出相應控制措施，內漏則一般不易發現，具有一定的隱蔽性，供熱運行中通常發生的是閥門內漏。對供熱運行調節、設備維護、泄漏故障搶修造成嚴重危害。準確判斷閥門的嚴密程度可為冬季管網搶修及夏季設備維護、檢修提供重要數據支持，減少搶修、維護工作量，縮小泄漏事故的影響范圍。

1 閥門內漏的原因

1)設計、裝配問題：閥門結構設計不合理，流體通過閥門時能量沒有得到有效消耗，造成密封面沖擊磨損力大，在長時間高溫、高壓情況下閥體或密封面遭到破壞；閥門控制件(球體、閥瓣)與密封件制造或裝配精度不夠，出廠前壓力與泄漏量試驗未達到國家規范要求[1]。

2)安裝問題：施工現場保護不到位，閥門兩端沒有加裝盲板，雨水、沙子等雜質進入閥座，造成泄漏；閥門焊接時燒傷密封面引起內漏；焊渣、異物等造成密封面劃傷；出廠或安裝時零位、滿位、限位設置不合理導致使用過程中閥門關閉不嚴或關太緊將密封面壓壞[2]。

3)運輸介質問題：運行中主要是管網系統內存在雜物，影響閥門密封性，例如：管道安裝完畢后未進行沖洗或沖洗不徹底，管道內留存了較多的焊渣、雜物等，導致運行過程中雜物卡在閥座處，執行閥門啟、閉操作時造成密封面受損。

4)運行操作不規范：運行中未按照閥門規范操作進行，將關斷閥當做調節閥、節流閥使用，高溫、高速、高壓流體的沖刷會導致閥門密封面損壞；閥門開閉時，用力不當或盲目使用加力管等，造成閥芯、閥座接觸力過大，造成密封面損壞。

2 常用閥門內漏判斷方法

2.1 聲音辨別法

閥門內漏可造成閥腔內液體流速顯著提高并在縫隙的地區形成渦流，壓力瞬間降低，若低于飽和壓力，就會產生汽蝕并伴有尖銳的嘯叫聲。操作時關閉待監測閥門，若閥腔內存在嘯叫聲或聲音不均勻，可判斷為閥門內漏，反之關閉嚴密。這種方法操作比較簡便，但由于嘯叫聲大小和頻率與內漏量存在著很大的關系，當內漏量較大時嘯叫聲不明顯，且嘈雜的外界環境會影響閥腔內聲音監測，同時監測人員的實踐經驗及技能水平也會影響檢測結果。

2.2 放空法

通過熱力站內泄放一次網支線內液體判斷閥門是否內漏。操作時關閉待檢測閥門，打開站內除污器或換熱器泄水，若液體無法完全排空，即認為該閥門內漏，反之則不存在。這種方法局限性較大，適合站內換熱器或除污器清洗時同步檢查，弊端主要為泄水量較大、熱媒浪費嚴重、供熱恢復時間較長。

2.3 流量檢測法

現有的測量手段主要為手持超聲波流量計，通過測量閥門后端流量變化確定閥門的狀態。若閥門關閉嚴密則流量顯示為零，反之有數據顯示則為閥門內漏。這種方法泄漏情況可量化是閥門內漏檢測的有效手段，但實踐過程中也發現部分弊端：當閥門內漏量較小時對設備的精度要求較高；由于部分閥室內空間有限，存在不能滿足設備使用要求(測量點前端直管段10倍管徑，后端5倍管徑)的情況。

2.4 壓力監測法

室外熱水網路中，水的流動狀態大多數處于阻力平方區。流體的壓力降與流量的關系可用如下公式表示[3]，可通過供回水壓差變化來判斷閥門內漏情況。

ΔP=SV2。

其中，ΔP為網路計算管段的壓力降，Pa；S為網路計算管段的阻力系數，Pa/(m3·h)-2；V為網路計算管段的水流量，m3/h。

根據公式當S一定時，網路計算管段的壓力降網路管段的壓力降ΔP與網路計算管段的水流量V成正相關，以熱力站一次網供回水閥門內漏檢測為例，若關閉供水閥門后熱力站一次網供水/回水壓差為零，即表明閥門不存在內漏，反之若存在壓力差則閥門內漏。這種方法方便、快捷、直觀，供熱恢復時間快，是運行期定性分析閥門關閉嚴密性的好方法。

3 基于智慧供熱平臺的壓力監測法實用性驗證

現某公司所轄熱力站已全部實現供熱運行智能化、數據遠傳化，可使用“基于智慧供熱平臺的壓力監測法”檢測閥門關閉嚴密性。該方法可實時記錄管網壓力變化，并形成歷史曲線圖，便于數據的記錄及分析。為驗證這種方法的準確性及實用性，以某熱力站一次網支線供水/回水閥門進行測試，根據平臺記錄的熱力站一次側壓力參數歷史曲線(如圖1所示)進行分析。

3.1 第一階段測試

操作步驟如下：關閉待測試熱力站一次網支線供水/回水閥門，打開站內一次網泄水將壓力泄放至初始回水壓力以下，觀察熱力站一次網壓力變化。

根據智慧供熱平臺記錄的歷史參數，該熱力站供水/回水初始壓力為1.39 MPa/1.16 MPa，按計劃完成閥門及泄壓操作，供水/回水達到平衡時壓力為0.16 MPa/0.16 MPa。5 min內供水/回水壓力保持不變(無壓差)，表明該熱力站一次網供水/回水閥門均嚴密。

3.2 第二階段測試

基于第一階段測試結果，模擬支線供水閥門內漏，回水閥門嚴密的情況。操作步驟如下：將一次網供水閥門打開1/10，回水閥門保持關閉狀態，觀察熱力站一次網壓力變化。

根據智慧供熱平臺記錄的歷史參數，按計劃完成閥門操作后，回水壓力持續上升，5 min后供水/回水壓力達到平衡為1.39 MPa/1.39 MPa。觀察5 min后，供水/回水壓力保持不變(無壓差)。表明若出現此類情況，該熱力站一次網供水閥門內漏，回水閥門嚴密。

3.3 第三階段測試

模擬支線供水/回水閥門同時內漏且內漏量較小的情況。操作步驟如下：一次網供水閥門保持1/10開度，將回水閥門也打開1/10，觀察熱力站一次網壓力變化。

根據智慧供熱平臺記錄的歷史參數，按計劃完成閥門操作后，供水壓力持續下降，供水/回水壓力達到平衡時為1.27 MPa/1.16 MPa，壓差由初始0.24 MPa縮小至0.11 MPa。此時現場操作人員可明顯聽到供水閥腔內傳出尖銳的嘯叫聲。觀察5 min，供水/回水壓差基本保持不變。表明若出現此類情況，該熱力站一次網供水/回水閥門均存在內漏。

3.4 第四階段測試

模擬支線回水閥門內漏，供水閥門嚴密的情況。操作步驟如下：將一次網回水閥門保持1/10開度，關閉供水閥門，觀察熱力站一次網壓力變化。

根據智慧供熱平臺記錄的歷史參數，按計劃完成閥門操作后，供水壓力持續下升，供水/回水壓力達到平衡時為1.16 MPa/1.16 MPa，5 min內，供水/回水壓力保持不變(無壓差)。表明若出現此類情況，該熱力站一次網回水閥門內漏，供水閥門嚴密。

3.5 第五階段測試

模擬支線供水/回水閥門同時內漏且內漏量較大的情況。操作步驟如下：將一次網供水/回水閥門開度均設置為1/8，觀察熱力站一次網壓力變化。

根據智慧供熱平臺記錄的歷史參數，按計劃完成閥門操作后，供水壓力逐漸上升，供水/回水壓力達到平衡時為1.39 MPa/1.16 MPa，已恢復至閥門操作前的狀態，操作過程中現場人員發現隨著供回水閥門開度的逐漸變大，閥腔內嘯叫聲消失。表明若出現此類情況，該熱力站一次網供水/回水閥門均存在內漏。同時驗證了聲音辨別法確實存在一定的局限性。

4 方法推廣及數據分析

根據上述測試結果，驗證了“基于智慧供熱平臺的壓力監測法”判斷閥門內漏的可行性及實用性。為消除供熱運行安全隱患，我公司組織相關人員采用此方法對所轄熱力站一次網支線閥門進行了嚴密性測試，根據統計結果，在對274座熱力站548臺一次網支線閥門檢查過程中，發現34臺閥門存在內漏問題。其中供水閥門31臺，占比91%，回水閥門3臺，占比9%(見圖2)。另外，內漏閥門中28臺為焊接蝶閥，占比82%，6臺為焊接球閥，占比18%(見圖3)。

試驗數據表明，對比之下高溫、高壓對閥門的密封性能影響較大，閥門更容易出現內漏，另外，由于站內一次網除污器、過濾器的運用，清除了流體內存在的異物，改善一次網水質對閥門也起到保護作用；面密封優于線密封，可靠性更高，條件允許時為保證閥門關閉嚴密性，需盡可能安裝焊接球閥。

5 幾種典型的閥門內漏壓力曲線

5.1 供水閥門內漏

操作步驟：依次關閉回水/供水閥門，壓力曲線呈現如下變化(見圖4，圖5)，則供水閥門內漏。

5.2 回水閥門內漏

操作步驟：圖6依次關閉供水/回水閥門；圖7關閉供水/回水并泄壓至初始回水壓力以下。壓力曲線呈現如下變化(見圖6，圖7)，則供水閥門嚴密，回水閥門內漏。

5.3 供水/回水閥門均內漏

操作步驟：關閉供水/回水閥門并泄壓至初始回水壓力以下。壓力曲線呈現如下變化(見圖8，圖9)，則供回水閥門均內漏。

6 供熱一次管網常用閥門內漏處理及防治措施

熱力網管干線、支干線、支線的起點應安裝關斷閥門，分段閥門的間距宜為：輸送干線，2 000 m～3 000 m；輸配干線，1 000 m～1 500 m[4]；現供熱一次管網的常用分斷閥門主要為焊接球閥和焊接蝶閥，考慮到管網建設初投資，一般DN250及以下管徑采用焊接球閥，DN300及以上管徑采用焊接蝶閥。

閥門出現內漏后，可根據具體情況對其進行維護。運行期，手柄式焊接球閥檢查軸鍵是否與管線垂直，閥桿和閥桿止動塊間是否堆積鐵銹、灰塵、油漆等雜物，這些雜物將造成閥門無法旋轉到位而引起內漏。手輪式焊接球閥、焊接蝶閥檢查閥門關閉狀態下開度指示裝置是否指向零位，嘗試調整閥門執行機構限位螺栓，如果執行機構長期銹蝕，潤滑脂硬化或限位螺栓松動將使限位不準確，造成內漏。若調整后仍存在內漏問題，停熱后需對閥門進行拆卸，焊接球閥主要檢查閥座或閥芯密封面有無損傷，可以研磨閥座或閥芯密封面進行維修，焊接蝶閥主要檢查密封面與閥座處是否卡塞異物或密封圈出現破損、變形等情況，更換閥門密封圈解決內漏問題[5]。

加強全周期管理：1)閥門驗收時進行外觀檢查、查看密封面和閥座有無受損情況，開閉是否靈活，技術資料是否齊全。2)閥門安裝時規范安裝、焊接工藝，安裝完畢后及時對管道進行沖洗，防止焊渣及異物卡塞或劃傷閥門密封面。3)嚴格遵守閥門操作規程，禁止多人一起操作或使用加力桿等現象；避免大管徑閥門兩側壓差過大時開閥，可通過增加旁通管路的方式減少閥門兩側壓差。對于常開或常關狀態的閥門，每月開關活動閥門一次，檢查閥門是否能夠開到位和關到位。4)定期檢驗與維護閥門，若查出有內漏情況及時檢修，以免內漏現象越來越嚴重。

7 結語

閥門內漏，不僅影響正常的供熱運行調節，也對供熱設施、設備的維護、管網漏點搶修帶來諸多不便。通過對各種閥門內漏檢測方法的對比，“基于智慧供熱平臺的壓力監測法”判斷閥門的內漏有效可行且供熱恢復時間短，在運行期即可快捷、準確的辨別閥門密封情況，為設備維護、檢修提供重要技術支持，可普遍推廣應用。另外，加強閥門的全周期管理是預防閥門內漏發生和防止繼續加劇的重要手段，減少資源的浪費和日常維護的成本，促進企業的可持續發展。