供熱閥門(mén)內(nèi)漏檢測(cè)方法分析及防治措施

郭 升

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030000)

0 引言

閥門(mén)在實(shí)際使用過(guò)程中可能會(huì)因設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行或者是其他外界因素的影響造成泄漏，分為外漏和內(nèi)漏兩類。外漏時(shí)表現(xiàn)比較直觀，可看到液體泄漏或聽(tīng)到泄漏聲，巡查人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出相應(yīng)控制措施，內(nèi)漏則一般不易發(fā)現(xiàn)，具有一定的隱蔽性，供熱運(yùn)行中通常發(fā)生的是閥門(mén)內(nèi)漏。對(duì)供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)、設(shè)備維護(hù)、泄漏故障搶修造成嚴(yán)重危害。準(zhǔn)確判斷閥門(mén)的嚴(yán)密程度可為冬季管網(wǎng)搶修及夏季設(shè)備維護(hù)、檢修提供重要數(shù)據(jù)支持，減少搶修、維護(hù)工作量，縮小泄漏事故的影響范圍。

1 閥門(mén)內(nèi)漏的原因

1)設(shè)計(jì)、裝配問(wèn)題：閥門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，流體通過(guò)閥門(mén)時(shí)能量沒(méi)有得到有效消耗，造成密封面沖擊磨損力大，在長(zhǎng)時(shí)間高溫、高壓情況下閥體或密封面遭到破壞；閥門(mén)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(yàn)未達(dá)到國(guó)家規(guī)范要求[1]。

2)安裝問(wèn)題：施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)不到位，閥門(mén)兩端沒(méi)有加裝盲板，雨水、沙子等雜質(zhì)進(jìn)入閥座，造成泄漏；閥門(mén)焊接時(shí)燒傷密封面引起內(nèi)漏；焊渣、異物等造成密封面劃傷；出廠或安裝時(shí)零位、滿位、限位設(shè)置不合理導(dǎo)致使用過(guò)程中閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)或關(guān)太緊將密封面壓壞[2]。

3)運(yùn)輸介質(zhì)問(wèn)題：運(yùn)行中主要是管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)存在雜物，影響閥門(mén)密封性，例如：管道安裝完畢后未進(jìn)行沖洗或沖洗不徹底，管道內(nèi)留存了較多的焊渣、雜物等，導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程中雜物卡在閥座處，執(zhí)行閥門(mén)啟、閉操作時(shí)造成密封面受損。

4)運(yùn)行操作不規(guī)范：運(yùn)行中未按照閥門(mén)規(guī)范操作進(jìn)行，將關(guān)斷閥當(dāng)做調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥使用，高溫、高速、高壓流體的沖刷會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)密封面損壞；閥門(mén)開(kāi)閉時(shí)，用力不當(dāng)或盲目使用加力管等，造成閥芯、閥座接觸力過(guò)大，造成密封面損壞。

2 常用閥門(mén)內(nèi)漏判斷方法

2.1 聲音辨別法

閥門(mén)內(nèi)漏可造成閥腔內(nèi)液體流速顯著提高并在縫隙的地區(qū)形成渦流，壓力瞬間降低，若低于飽和壓力，就會(huì)產(chǎn)生汽蝕并伴有尖銳的嘯叫聲。操作時(shí)關(guān)閉待監(jiān)測(cè)閥門(mén)，若閥腔內(nèi)存在嘯叫聲或聲音不均勻，可判斷為閥門(mén)內(nèi)漏，反之關(guān)閉嚴(yán)密。這種方法操作比較簡(jiǎn)便，但由于嘯叫聲大小和頻率與內(nèi)漏量存在著很大的關(guān)系，當(dāng)內(nèi)漏量較大時(shí)嘯叫聲不明顯，且嘈雜的外界環(huán)境會(huì)影響閥腔內(nèi)聲音監(jiān)測(cè)，同時(shí)監(jiān)測(cè)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及技能水平也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。

2.2 放空法

通過(guò)熱力站內(nèi)泄放一次網(wǎng)支線內(nèi)液體判斷閥門(mén)是否內(nèi)漏。操作時(shí)關(guān)閉待檢測(cè)閥門(mén)，打開(kāi)站內(nèi)除污器或換熱器泄水，若液體無(wú)法完全排空，即認(rèn)為該閥門(mén)內(nèi)漏，反之則不存在。這種方法局限性較大，適合站內(nèi)換熱器或除污器清洗時(shí)同步檢查，弊端主要為泄水量較大、熱媒浪費(fèi)嚴(yán)重、供熱恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.3 流量檢測(cè)法

現(xiàn)有的測(cè)量手段主要為手持超聲波流量計(jì)，通過(guò)測(cè)量閥門(mén)后端流量變化確定閥門(mén)的狀態(tài)。若閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密則流量顯示為零，反之有數(shù)據(jù)顯示則為閥門(mén)內(nèi)漏。這種方法泄漏情況可量化是閥門(mén)內(nèi)漏檢測(cè)的有效手段，但實(shí)踐過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)部分弊端：當(dāng)閥門(mén)內(nèi)漏量較小時(shí)對(duì)設(shè)備的精度要求較高；由于部分閥室內(nèi)空間有限，存在不能滿足設(shè)備使用要求(測(cè)量點(diǎn)前端直管段10倍管徑，后端5倍管徑)的情況。

2.4 壓力監(jiān)測(cè)法

室外熱水網(wǎng)路中，水的流動(dòng)狀態(tài)大多數(shù)處于阻力平方區(qū)。流體的壓力降與流量的關(guān)系可用如下公式表示[3]，可通過(guò)供回水壓差變化來(lái)判斷閥門(mén)內(nèi)漏情況。

ΔP=SV2。

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

根據(jù)公式當(dāng)S一定時(shí)，網(wǎng)路計(jì)算管段的壓力降網(wǎng)路管段的壓力降ΔP與網(wǎng)路計(jì)算管段的水流量V成正相關(guān)，以熱力站一次網(wǎng)供回水閥門(mén)內(nèi)漏檢測(cè)為例，若關(guān)閉供水閥門(mén)后熱力站一次網(wǎng)供水/回水壓差為零，即表明閥門(mén)不存在內(nèi)漏，反之若存在壓力差則閥門(mén)內(nèi)漏。這種方法方便、快捷、直觀，供熱恢復(fù)時(shí)間快，是運(yùn)行期定性分析閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密性的好方法。

3 基于智慧供熱平臺(tái)的壓力監(jiān)測(cè)法實(shí)用性驗(yàn)證

現(xiàn)某公司所轄熱力站已全部實(shí)現(xiàn)供熱運(yùn)行智能化、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳化，可使用“基于智慧供熱平臺(tái)的壓力監(jiān)測(cè)法”檢測(cè)閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密性。該方法可實(shí)時(shí)記錄管網(wǎng)壓力變化，并形成歷史曲線圖，便于數(shù)據(jù)的記錄及分析。為驗(yàn)證這種方法的準(zhǔn)確性及實(shí)用性，以某熱力站一次網(wǎng)支線供水/回水閥門(mén)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)平臺(tái)記錄的熱力站一次側(cè)壓力參數(shù)歷史曲線(如圖1所示)進(jìn)行分析。

3.1 第一階段測(cè)試

操作步驟如下：關(guān)閉待測(cè)試熱力站一次網(wǎng)支線供水/回水閥門(mén)，打開(kāi)站內(nèi)一次網(wǎng)泄水將壓力泄放至初始回水壓力以下，觀察熱力站一次網(wǎng)壓力變化。

根據(jù)智慧供熱平臺(tái)記錄的歷史參數(shù)，該熱力站供水/回水初始?jí)毫?.39 MPa/1.16 MPa，按計(jì)劃完成閥門(mén)及泄壓操作，供水/回水達(dá)到平衡時(shí)壓力為0.16 MPa/0.16 MPa。5 min內(nèi)供水/回水壓力保持不變(無(wú)壓差)，表明該熱力站一次網(wǎng)供水/回水閥門(mén)均嚴(yán)密。

3.2 第二階段測(cè)試

基于第一階段測(cè)試結(jié)果，模擬支線供水閥門(mén)內(nèi)漏，回水閥門(mén)嚴(yán)密的情況。操作步驟如下：將一次網(wǎng)供水閥門(mén)打開(kāi)1/10，回水閥門(mén)保持關(guān)閉狀態(tài)，觀察熱力站一次網(wǎng)壓力變化。

根據(jù)智慧供熱平臺(tái)記錄的歷史參數(shù)，按計(jì)劃完成閥門(mén)操作后，回水壓力持續(xù)上升，5 min后供水/回水壓力達(dá)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(wú)壓差)。表明若出現(xiàn)此類情況，該熱力站一次網(wǎng)供水閥門(mén)內(nèi)漏，回水閥門(mén)嚴(yán)密。

3.3 第三階段測(cè)試

模擬支線供水/回水閥門(mén)同時(shí)內(nèi)漏且內(nèi)漏量較小的情況。操作步驟如下：一次網(wǎng)供水閥門(mén)保持1/10開(kāi)度，將回水閥門(mén)也打開(kāi)1/10，觀察熱力站一次網(wǎng)壓力變化。

根據(jù)智慧供熱平臺(tái)記錄的歷史參數(shù)，按計(jì)劃完成閥門(mén)操作后，供水壓力持續(xù)下降，供水/回水壓力達(dá)到平衡時(shí)為1.27 MPa/1.16 MPa，壓差由初始0.24 MPa縮小至0.11 MPa。此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員可明顯聽(tīng)到供水閥腔內(nèi)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(xiàn)此類情況，該熱力站一次網(wǎng)供水/回水閥門(mén)均存在內(nèi)漏。

3.4 第四階段測(cè)試

模擬支線回水閥門(mén)內(nèi)漏，供水閥門(mén)嚴(yán)密的情況。操作步驟如下：將一次網(wǎng)回水閥門(mén)保持1/10開(kāi)度，關(guān)閉供水閥門(mén)，觀察熱力站一次網(wǎng)壓力變化。

根據(jù)智慧供熱平臺(tái)記錄的歷史參數(shù)，按計(jì)劃完成閥門(mén)操作后，供水壓力持續(xù)下升，供水/回水壓力達(dá)到平衡時(shí)為1.16 MPa/1.16 MPa，5 min內(nèi)，供水/回水壓力保持不變(無(wú)壓差)。表明若出現(xiàn)此類情況，該熱力站一次網(wǎng)回水閥門(mén)內(nèi)漏，供水閥門(mén)嚴(yán)密。

3.5 第五階段測(cè)試

模擬支線供水/回水閥門(mén)同時(shí)內(nèi)漏且內(nèi)漏量較大的情況。操作步驟如下：將一次網(wǎng)供水/回水閥門(mén)開(kāi)度均設(shè)置為1/8，觀察熱力站一次網(wǎng)壓力變化。

根據(jù)智慧供熱平臺(tái)記錄的歷史參數(shù)，按計(jì)劃完成閥門(mén)操作后，供水壓力逐漸上升，供水/回水壓力達(dá)到平衡時(shí)為1.39 MPa/1.16 MPa，已恢復(fù)至閥門(mén)操作前的狀態(tài)，操作過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)隨著供回水閥門(mén)開(kāi)度的逐漸變大，閥腔內(nèi)嘯叫聲消失。表明若出現(xiàn)此類情況，該熱力站一次網(wǎng)供水/回水閥門(mén)均存在內(nèi)漏。同時(shí)驗(yàn)證了聲音辨別法確實(shí)存在一定的局限性。

4 方法推廣及數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，驗(yàn)證了“基于智慧供熱平臺(tái)的壓力監(jiān)測(cè)法”判斷閥門(mén)內(nèi)漏的可行性及實(shí)用性。為消除供熱運(yùn)行安全隱患，我公司組織相關(guān)人員采用此方法對(duì)所轄熱力站一次網(wǎng)支線閥門(mén)進(jìn)行了嚴(yán)密性測(cè)試，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在對(duì)274座熱力站548臺(tái)一次網(wǎng)支線閥門(mén)檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)34臺(tái)閥門(mén)存在內(nèi)漏問(wèn)題。其中供水閥門(mén)31臺(tái)，占比91%，回水閥門(mén)3臺(tái)，占比9%(見(jiàn)圖2)。另外，內(nèi)漏閥門(mén)中28臺(tái)為焊接蝶閥，占比82%，6臺(tái)為焊接球閥，占比18%(見(jiàn)圖3)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)比之下高溫、高壓對(duì)閥門(mén)的密封性能影響較大，閥門(mén)更容易出現(xiàn)內(nèi)漏，另外，由于站內(nèi)一次網(wǎng)除污器、過(guò)濾器的運(yùn)用，清除了流體內(nèi)存在的異物，改善一次網(wǎng)水質(zhì)對(duì)閥門(mén)也起到保護(hù)作用；面密封優(yōu)于線密封，可靠性更高，條件允許時(shí)為保證閥門(mén)關(guān)閉嚴(yán)密性，需盡可能安裝焊接球閥。

5 幾種典型的閥門(mén)內(nèi)漏壓力曲線

5.1 供水閥門(mén)內(nèi)漏

操作步驟：依次關(guān)閉回水/供水閥門(mén)，壓力曲線呈現(xiàn)如下變化(見(jiàn)圖4，圖5)，則供水閥門(mén)內(nèi)漏。

5.2 回水閥門(mén)內(nèi)漏

操作步驟：圖6依次關(guān)閉供水/回水閥門(mén)；圖7關(guān)閉供水/回水并泄壓至初始回水壓力以下。壓力曲線呈現(xiàn)如下變化(見(jiàn)圖6，圖7)，則供水閥門(mén)嚴(yán)密，回水閥門(mén)內(nèi)漏。

5.3 供水/回水閥門(mén)均內(nèi)漏

操作步驟：關(guān)閉供水/回水閥門(mén)并泄壓至初始回水壓力以下。壓力曲線呈現(xiàn)如下變化(見(jiàn)圖8，圖9)，則供回水閥門(mén)均內(nèi)漏。

6 供熱一次管網(wǎng)常用閥門(mén)內(nèi)漏處理及防治措施

熱力網(wǎng)管干線、支干線、支線的起點(diǎn)應(yīng)安裝關(guān)斷閥門(mén)，分段閥門(mén)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(xiàn)供熱一次管網(wǎng)的常用分?jǐn)嚅y門(mén)主要為焊接球閥和焊接蝶閥，考慮到管網(wǎng)建設(shè)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(mén)出現(xiàn)內(nèi)漏后，可根據(jù)具體情況對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。運(yùn)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(dòng)塊間是否堆積鐵銹、灰塵、油漆等雜物，這些雜物將造成閥門(mén)無(wú)法旋轉(zhuǎn)到位而引起內(nèi)漏。手輪式焊接球閥、焊接蝶閥檢查閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下開(kāi)度指示裝置是否指向零位，嘗試調(diào)整閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)限位螺栓，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期銹蝕，潤(rùn)滑脂硬化或限位螺栓松動(dòng)將使限位不準(zhǔn)確，造成內(nèi)漏。若調(diào)整后仍存在內(nèi)漏問(wèn)題，停熱后需對(duì)閥門(mén)進(jìn)行拆卸，焊接球閥主要檢查閥座或閥芯密封面有無(wú)損傷，可以研磨閥座或閥芯密封面進(jìn)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(xiàn)破損、變形等情況，更換閥門(mén)密封圈解決內(nèi)漏問(wèn)題[5]。

加強(qiáng)全周期管理：1)閥門(mén)驗(yàn)收時(shí)進(jìn)行外觀檢查、查看密封面和閥座有無(wú)受損情況，開(kāi)閉是否靈活，技術(shù)資料是否齊全。2)閥門(mén)安裝時(shí)規(guī)范安裝、焊接工藝，安裝完畢后及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行沖洗，防止焊渣及異物卡塞或劃傷閥門(mén)密封面。3)嚴(yán)格遵守閥門(mén)操作規(guī)程，禁止多人一起操作或使用加力桿等現(xiàn)象；避免大管徑閥門(mén)兩側(cè)壓差過(guò)大時(shí)開(kāi)閥，可通過(guò)增加旁通管路的方式減少閥門(mén)兩側(cè)壓差。對(duì)于常開(kāi)或常關(guān)狀態(tài)的閥門(mén)，每月開(kāi)關(guān)活動(dòng)閥門(mén)一次，檢查閥門(mén)是否能夠開(kāi)到位和關(guān)到位。4)定期檢驗(yàn)與維護(hù)閥門(mén)，若查出有內(nèi)漏情況及時(shí)檢修，以免內(nèi)漏現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。

7 結(jié)語(yǔ)

閥門(mén)內(nèi)漏，不僅影響正常的供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)，也對(duì)供熱設(shè)施、設(shè)備的維護(hù)、管網(wǎng)漏點(diǎn)搶修帶來(lái)諸多不便。通過(guò)對(duì)各種閥門(mén)內(nèi)漏檢測(cè)方法的對(duì)比，“基于智慧供熱平臺(tái)的壓力監(jiān)測(cè)法”判斷閥門(mén)的內(nèi)漏有效可行且供熱恢復(fù)時(shí)間短，在運(yùn)行期即可快捷、準(zhǔn)確的辨別閥門(mén)密封情況，為設(shè)備維護(hù)、檢修提供重要技術(shù)支持，可普遍推廣應(yīng)用。另外，加強(qiáng)閥門(mén)的全周期管理是預(yù)防閥門(mén)內(nèi)漏發(fā)生和防止繼續(xù)加劇的重要手段，減少資源的浪費(fèi)和日常維護(hù)的成本，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。