閥門內(nèi)漏檢測方法研究

李勇

摘要：火電機組汽水系統(tǒng)的主要閥門泄漏時，產(chǎn)生汽水損失，浪費資源，降低機組的經(jīng)濟性，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，及時發(fā)現(xiàn)閥門泄漏，對組經(jīng)濟安全運行非常重要。本文分析了目前的主要檢測方法，并對基于傳熱學(xué)的檢測方法進行了理論分析，可實現(xiàn)在線閥門泄漏量的定量計算、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)計正常管路運行等問題比較突出。閥門在系統(tǒng)中所處的位置不同，其泄漏的幾率和對機組經(jīng)濟性影響的大小也就不同；總的來講汽機主蒸汽管道、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，對機組經(jīng)濟性的影響也大；有些閥門泄漏量雖然較小，但電廠是長期連續(xù)運行的，累計起來也會造成不小的損失。

1.閥門內(nèi)漏檢測方法

1.1目前的檢驗方法

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

人工監(jiān)測：靠人的感覺和經(jīng)驗，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率的優(yōu)點，對于閥門外漏比較明顯，而閥門的內(nèi)泄漏則比較復(fù)雜，由于不能及時的發(fā)現(xiàn)泄漏，無法實現(xiàn)在線監(jiān)測。

1.2基于傳熱學(xué)的閥門內(nèi)漏檢測方法

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

當閥門有泄漏時，管道內(nèi)就有高于環(huán)境溫度的工質(zhì)流動。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)熱量相對較小，分析計算時可忽略。

式中：―管內(nèi)工質(zhì)與管內(nèi)壁的對流換熱；

―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)境的對流輻射換熱；

h―對流換熱系數(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。

當泄漏量恒定時，經(jīng)過一段時間后，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，此時泄漏量與管內(nèi)工質(zhì)溫度間存在一一對應(yīng)關(guān)系。利用此關(guān)系我們可以通過溫度的測量來計算泄漏量，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)進行徑向浮動。改良的原理是：當管道中流通介質(zhì)時需要關(guān)閉閥門，此時，彈性密封環(huán)將首先與橢圓密封面中的短軸進行接觸，隨后，在閥桿的轉(zhuǎn)動下，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)生形變達到的，因此，當閥體或蝶板在介質(zhì)處于低溫產(chǎn)生體積變化時，其對密封面纏身過的壓力會被彈性密封環(huán)吸收和補償，從而不會使密封面產(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，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當閥門與生產(chǎn)系統(tǒng)的管道之間采用法蘭連接方式時，由于其連接所用的墊料、連接螺栓、連接件在低溫時，材料之間的收縮會不同步，從而產(chǎn)生密封處松弛，進而導(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，相對摩擦系數(shù)小，同時具有良好的化學(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，F(xiàn)填料會發(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，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，達到防止閥門外漏的目的。

本文中，主要對內(nèi)漏進行治理和研究，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)于閥門泄漏檢驗的方法主要有人工巡檢法、超聲檢測技術(shù)、基于振動分析檢測法等。這些檢測方法具有高定位精度和低誤報率，但有其局限性――不能及時的發(fā)現(xiàn)泄漏，無法實現(xiàn)在線監(jiān)測。而基于傳熱學(xué)原理，加之溫度等運行參數(shù)作為輔助判斷依據(jù)的外部檢漏法，可實現(xiàn)在線閥門泄漏量的定量計算、判斷閥門泄漏狀態(tài)并記錄。當閥門產(chǎn)生泄漏，自動預(yù)警，提醒專工和點檢人員等注意，為泄漏事故的及時檢修提供方便，盡可能減少了經(jīng)濟損失和資源浪費，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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