管道疏水器改造研究與分析

馬振

中國核工業(yè)第五建設有限公司 上海 201512

1.管道疏水器的定義、分類、原理和選型要求

1.1 管道疏水器的定義

疏水器也稱疏水閥，大多疏水器可以自動識別汽、水（熱靜力式除外），從而達到自動阻汽排水的目的。

1.2 疏水器分類

疏水器一般分為機械型、熱靜力型、熱動力型三類。機械型有自由浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等；熱靜力型主要有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式等；熱動力型有熱動力式（圓盤式）、脈沖式、孔板式等。

1.3 幾種常見疏水器的原理

1.3.1 浮球式疏水器結構原理

浮球式疏水閥內(nèi)部有一個精細研磨的不銹鋼空心浮球，設備剛啟動工作時，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過自動排空氣裝置排出，低溫凝結水進入疏水閥內(nèi)，凝結水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結水迅速排出，蒸汽很快進入設備，設備迅速升溫，自動排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動排空氣裝置關閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結水液位升降，阻汽排水。

1.3.2 倒吊桶式疏水器結構原理

下圖為“倒吊桶型”疏水器的結構和原理圖，也屬于“浮筒型”。

1.3.3 雙金屬膜片式疏水器的原理

雙金屬片型疏水器的原理是根據(jù)流體的溫度差進行疏水的，不能直接檢測汽、水，而是間接通過溫度來啟閉的疏水器。

1.3.4 膜盒式疏水器原理

膜盒式疏水器的金屬膜盒內(nèi)充有一種汽化溫度比水的飽和溫度低的液體，設備剛啟動時，管道出現(xiàn)低溫凝結水，膜盒內(nèi)液體處于冷凝狀態(tài)，閥門在開啟狀態(tài)，當冷凝水的溫度逐漸上升，蒸汽逐漸進入疏水器，膜盒內(nèi)液體蒸發(fā)，膜盒內(nèi)壓力升高，膜片帶動閥芯關閉閥門，膜盒內(nèi)液體隨著溫度的上升、下降控制閥門開啟和關閉，阻汽排水。膜盒式疏水器屬于熱靜力型疏水器。

1.3.5 熱動力型疏水器

根據(jù)流體動力學原理自動關閉、開啟進行阻汽、排水，主要靠蒸汽壓力作用在疏水閥頂部的閥板上使閥門關閉，當閥板上方的蒸汽冷凝后，壓力降低，閥板打開使冷凝水通過。該型疏水器使用時會出現(xiàn)斷續(xù)排水的現(xiàn)象，一般適用于高壓蒸汽采暖系統(tǒng)中。

1.3.6 疏水器選型

（1）根據(jù)加熱設備和排水要求選型：對于要求有水就排的場所優(yōu)先選擇機械型疏水器；對加熱溫度、速度控制不嚴允許積水的場所優(yōu)先選擇熱靜力型疏水器。

（2）根據(jù)設備的公稱壓力、材質(zhì)、溫度選型

（3）根據(jù)排水量大小選型

2.福清核電站疏水器優(yōu)化、改造項目研究與分析

2.1 疏水器改造的背景

福清核電站1號機組主蒸汽管線暖管及低負荷操作時，主蒸汽系統(tǒng)雙金屬片型疏水器疏水不暢，導致應急疏水閥頻繁動作，造成主蒸汽壓力下降，影響暖管和一回路溫度控制。

2.2 原因分析

根據(jù)疏水器選型原則，雙金屬片型疏水器屬于熱靜力型疏水器，其對溫度設定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用，壓力越高冷凝水滯留量越大，導致蒸汽在傳輸過程中存在汽、水兩相流，有水不能迅速排出，而主蒸汽系統(tǒng)要求有水就排，雙金屬片型疏水器不適合主蒸汽系統(tǒng)運行工況。

2.3 具體改造優(yōu)化過程與研究分析

福清核電站主蒸汽系統(tǒng)疏水器設計技術參數(shù)如下：

?

在各種疏水器的原理中，倒吊桶式是最可靠的。其全部設計的核心是一個獨特的杠桿系統(tǒng)，該系統(tǒng)將浮桶所提供的力放大來克服蒸汽壓力打開閥門，由于浮桶倒置，所以它可以防止由于水擊造成的損壞，閥瓣、閥座也進行了特殊設計——自由杠桿球面密封，各磨損點都有加固措施。倒吊桶型疏水器只有兩個運動部件——閥門杠桿懸掛件及倒吊桶，不會發(fā)生卡死和阻塞，盡管倒吊桶疏水閥的動作是間斷的，但其冷凝水排放是連續(xù)的，不存在凝結水的積聚問題，滿足主蒸汽系統(tǒng)運行工況。

因此，VVP701～710PU擬采用型號為5155G-CV 5/32”DN40 BW的倒吊桶式疏水器替代，VVP711PU擬采用型號為5133G-CV 1/8” DN20 BW的倒吊桶式疏水器替代，這兩種形式的疏水器參數(shù)如下：

?

將新選用的疏水器參數(shù)和原疏水器參數(shù)進行對比，新選用的倒吊桶式疏水器滿足設計要求。

2.4 改造后效果

改造完成的疏水器疏水順暢，問題得到了很好解決，在系統(tǒng)運行時進行了多次驗證，分別在機組升功率到10%、20%、30%、40%、50%時進行了驗證，應急疏水閥不再頻繁起跳，疏水暢通無阻。

2.5 其他系統(tǒng)疏水器改造及分析

在主蒸汽系統(tǒng)疏水器改造的同時，高壓加熱器系統(tǒng)、低壓加熱器系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)采用的膜盒式疏水器也存在疏水不暢的情況，這些膜盒式疏水器也全部更換為倒吊桶式疏水器。

由此可見，雙金屬片式、膜盒式等熱靜力型疏水器都有一個共同特點：其原理都是根據(jù)流體的溫度差進行疏水，不能直接檢測汽、水，而是間接通過溫度來控制啟閉，其對溫度設定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用。而倒吊桶式疏水器的優(yōu)點是冷凝水排放是連續(xù)的，不存在積聚問題，而且較為牢固可靠。目前福清核電站所有蒸汽系統(tǒng)的疏水器已全部更換為倒吊桶式疏水器。

3.結論

疏水器的選型應根據(jù)不同疏水器的原理以及系統(tǒng)的運行工況選擇合適的疏水器，福清核電站疏水器改造項目達到了預期效果，給機組安全運行創(chuàng)造了必要條件。