閥門內漏檢測方法研究

李勇

摘要：火電機組汽水系統(tǒng)的主要閥門泄漏時，產生汽水損失，浪費資源，降低機組的經濟性，閥門由于長期泄漏引發(fā)爆管，給設備的現(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)。

關鍵詞：閥門內漏檢測

前言

閥門是電廠中最為常見和使用最廣泛的熱力設備，閥門的泄漏、故障等直接危害到電廠的經濟性。目前電廠在閥門方面存在的問題很多，其中閥門關閉不嚴造成工質泄漏的問題、部分疏水調整門調節(jié)性能不好造成加熱器疏水不能按照設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.閥門內漏檢測方法

1.1目前的檢驗方法

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

人工監(jiān)測：靠人的感覺和經驗，判斷缺乏科學依據;聲學檢測：閥門內漏是一噴流過程，伴隨噴射噪音產生;熱力學監(jiān)測：泄漏工質通過管壁和保溫層熱交換，導致管壁溫度升高;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，而閥門的內泄漏則比較復雜，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基于傳熱學的閥門內漏檢測方法

當閥門正常關閉時，由于散熱閥后管內溫度將逐漸降低。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的飽和溫度，若閥后壓力對應的飽和溫度低于環(huán)境溫度，溫度降低到環(huán)境溫度。

當閥門有泄漏時，管道內就有高于環(huán)境溫度的工質流動。管內工質將通過管壁和保溫層向外散熱，熱量由溫度高的管內工質向外面的空氣傳遞，主要包括管內工質與管內壁的對流換熱Φ1，管內壁與管外壁的導熱Φ2，保溫層的導熱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，管壁內還存在沿管長方向的導熱，但導熱量相對較小，分析計算時可忽略。

式中：―管內工質與管內壁的對流換熱;

―管內壁與管外壁的導熱;

―保溫層的導熱;

―保溫層外表面與環(huán)境的對流輻射換熱;

h―對流換熱系數;

A―換熱面積;

tf―工質溫度;

tw―壁面溫度;

ta―環(huán)境溫度;

―導熱系數;

d―管直徑;

對于一段管道根據能量平衡，工質溫度降低放出的熱量Φ應等于管壁散失的熱量。

式中，t′、t″分別為此段工質入口和出口溫度;qm――工質質量流量;cp―工質比熱。

當泄漏量恒定時，經過一段時間后，傳熱過程趨于穩(wěn)定Φ1=Φ2=Φ3=Φ4=Φ。管內工質和管壁溫度分布保持不變，此時泄漏量與管內工質溫度間存在一一對應關系。利用此關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溫度（或者管壁溫度）、閥門前工質溫度以及環(huán)境溫度等。

2.閥門泄露的分類及產生原因

目前，我國閥門內漏的主要產生原因大體分為兩種情況，內漏和外漏。

2.1閥門內漏及原因分析

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)可以在蝶板的槽內進行徑向浮動。改良的原理是：當管道中流通介質時需要關閉閥門，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，在閥桿的轉動下，逐漸將密封環(huán)推向內部，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)產生形變達到的，因此，當閥體或蝶板在介質處于低溫產生體積變化時，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生彎曲形變，避免了泄漏和卡死現(xiàn)象的發(fā)生。在生產需要將閥門打開時，由于壓力被瞬間釋放，密封面的彈性變形立刻消失，在其關閉和開啟的過程中不會產生磨擦，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閥門外漏及產生原因

閥門外漏產生的主要原因有兩種。

2.2.1當閥門與生產系統(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，從而產生密封處松弛，進而導致泄漏。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，避免了因低溫產生的泄漏現(xiàn)象。

2.2.2閥桿與填料處存在泄漏。在生產系統(tǒng)中，由于F4填料的自滑性能較好，相對摩擦系數小，同時具有良好的化學穩(wěn)定性，因此，多數閥門的填料采用F4。但及格過長期的生產使用，發(fā)現(xiàn)F4填料也存在不足。其一為冷流傾向大;其二為線膨脹系數大。在低溫時，F(xiàn)填料會發(fā)生冷縮現(xiàn)象，從而導致介質的泄露，并由于溫度低于零攝氏度，從而造成閥桿處大量結冰，使閥門轉動遲緩甚至失靈。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，主要對內漏進行治理和研究，并根據其產生原因和影響因素提出相應措施。

3.結論

目前，國內外關于閥門泄漏檢驗的方法主要有人工巡檢法、超聲檢測技術、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。而基于傳熱學原理，加之溫度等運行參數作為輔助判斷依據的外部檢漏法，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。當閥門產生泄漏，自動預警，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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