火電廠水壓試驗(yàn)放水放氣閥門壓力等級選取

呂 博，朱 瑾，鄒 浩，張琪琛

(中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川成都 610021)

0 引言

火電廠的汽水管道在安裝完畢后會按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)管道及組成件的強(qiáng)度以及管系的嚴(yán)密性，因此主管系上需要設(shè)置放水管和放氣管。放水管和放氣管分別設(shè)有放水閥和放氣閥，該閥門會隨主管系一起進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

在實(shí)際工程中，會出現(xiàn)水壓試驗(yàn)放水閥和放氣閥的密封件損壞、閥門泄漏等現(xiàn)象，導(dǎo)致水壓試驗(yàn)失敗。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是管系的水壓試驗(yàn)壓力高于閥門出廠前的密封試驗(yàn)壓力。

本文從管道水壓試驗(yàn)壓力、閥門出廠殼體試驗(yàn)壓力和密封試驗(yàn)壓力要求不同等方面進(jìn)行詳細(xì)分析，提出放水閥和放氣閥的壓力等級選擇應(yīng)綜合考慮管系設(shè)計(jì)參數(shù)、管系水壓試驗(yàn)壓力以及閥門密封試驗(yàn)壓力。

1 管道的水壓試驗(yàn)壓力

GB 50764—2012《電廠動力管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 12.3.2條：管道系統(tǒng)的嚴(yán)密性試驗(yàn)宜采用水壓試驗(yàn)，其水質(zhì)應(yīng)潔凈。試驗(yàn)壓力應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定，其試驗(yàn)壓力不應(yīng)小于設(shè)計(jì)壓力的1.5倍[1]。GB 50235—2010《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》8.6.4條：承受內(nèi)壓的地上鋼管道及有色金屬管道試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。埋地鋼管道的試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，并不得低于0.4 MPa。液壓試驗(yàn)應(yīng)緩慢升壓，待達(dá)到試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓10 min，再將試驗(yàn)壓力降至設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓30 min ，應(yīng)檢查壓力表有無壓降、管道所有部位有無滲漏[2]。DL/T 5054—2016《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 3.3.4條：水壓試驗(yàn)的壓力為表壓，不應(yīng)小于1.5倍設(shè)計(jì)壓力，且不應(yīng)小于0.2 MPa[3]。 DL 5190.5—2019《電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范 第5部分：管道及系統(tǒng)》 6.2.3條：嚴(yán)密性試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)時，水質(zhì)應(yīng)符合規(guī)定，充水時應(yīng)保證將系統(tǒng)內(nèi)空氣排盡。試驗(yàn)壓力應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求；如設(shè)計(jì)無規(guī)定，試驗(yàn)壓力宜為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，但不得大于任何非隔離元件(如系統(tǒng)內(nèi)容器、閥門或泵)的最大允許試驗(yàn)壓力，且不得小于0.2 MPa[4]。

根據(jù)各相關(guān)規(guī)范以及國內(nèi)施工建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，水壓試驗(yàn)一般分為兩部分：第1部分為強(qiáng)度試驗(yàn)，第2部分為嚴(yán)密性試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)要求對照如表1所示。

表1 水壓試驗(yàn)要求

2 閥門的試驗(yàn)壓力

閥門出廠前在制造廠內(nèi)會按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力試驗(yàn)，包括殼體試驗(yàn)和密封性試驗(yàn)。殼體試驗(yàn)是閥體和閥蓋等聯(lián)結(jié)而成的整個閥門外殼進(jìn)行的壓力試驗(yàn)，檢驗(yàn)閥體和閥蓋的致密性及包括閥體與閥蓋聯(lián)結(jié)處在內(nèi)的整個殼體的耐壓能力。密封性試驗(yàn)用于檢驗(yàn)啟閉件和閥體密封副密封性能。閥門壓力試驗(yàn)的介質(zhì)可采用液體。

按照GB/T 13927—2008 《工業(yè)閥門 壓力試驗(yàn)》4.7條，試驗(yàn)介質(zhì)采用液體時，閥門殼體試驗(yàn)壓力至少是閥門在20 ℃時允許最大工作壓力的1.5倍；閥門密封試驗(yàn)壓力至少是閥門在20 ℃時允許最大工作壓力的1.1倍[5]。

按照GB/T 12224—2015 《鋼制閥門 一般要求》7.1和7.2條規(guī)定，閥門殼體試驗(yàn)壓力不低于38 ℃壓力額定值的1.5倍，其數(shù)值圓整到0.1 MPa，試驗(yàn)過程中閥門應(yīng)處在部分開啟狀態(tài)；殼體試驗(yàn)后，閥門都應(yīng)進(jìn)行密封試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為38 ℃壓力額定值的1.1倍[6]，密封試驗(yàn)過程中閥門應(yīng)處在關(guān)閉狀態(tài)；試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)以水(可含防腐劑)、煤油或其他黏度不大于水的適當(dāng)液體，試驗(yàn)介質(zhì)在5～50 ℃的溫度下進(jìn)行。

依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)可以看出，閥門在關(guān)閉時，能承受的最大壓力為閥門的密封試驗(yàn)壓力，一旦超過該壓力值，可能造成閥門密封損壞，閥門泄漏。

3 管道與閥門試驗(yàn)壓力比較

管道系統(tǒng)水壓試驗(yàn)第1部分強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，與閥門出廠前在制造廠內(nèi)進(jìn)行的殼體試驗(yàn)壓力為最大工作壓力的1.5倍基本一致；管道系統(tǒng)水壓試驗(yàn)第2部分嚴(yán)密性試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.0倍，略低于最大工作壓力的1.1倍的閥門密封性試驗(yàn)壓力。

實(shí)際工程在進(jìn)行管系水壓試驗(yàn)時，先進(jìn)行第1部分強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍[7]；對于管系中的非放水放氣閥門來說，通過設(shè)置設(shè)置臨時堵板，非放水放氣閥門處于開啟狀態(tài)，閥門能夠承受該水壓試驗(yàn)壓力；但對于放水放氣閥門，此時處于關(guān)閉狀態(tài)，1.5倍的試驗(yàn)壓力超過了閥門密封試驗(yàn)壓力，可能造成閥門密封損壞，閥門泄漏。

以某工程凝結(jié)水管道為例，該管道的設(shè)計(jì)參數(shù)為3.62 MPa(此處及下文中壓力均為表壓)&50 ℃，管道的水壓試驗(yàn)壓力為1.5倍的設(shè)計(jì)壓力(即5.43 MPa)，凝結(jié)水管道上有Z41H-40型主關(guān)斷閥，以及J41H-40型放水放氣閥。該主關(guān)斷閥、放水放氣閥在出廠前按GB/T 12224—2015中的要求分別進(jìn)行了殼體試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。殼體試驗(yàn)時，閥門能夠承受至少6.12 MPa的試驗(yàn)壓力(即4.08 MPa的1.5倍)；殼體試驗(yàn)時，該閥門是部分開啟狀態(tài)。密封試驗(yàn)時，閥門能夠承受至少4.49 MPa 的試驗(yàn)壓力(即4.08 MPa的1.1倍)；密封試驗(yàn)時，閥門是關(guān)閉狀態(tài)。

在進(jìn)行管道系統(tǒng)強(qiáng)度水壓試驗(yàn)時，主關(guān)斷閥處于開啟狀態(tài)，由于閥門殼體試驗(yàn)壓力(6.12 MPa)高于水壓試驗(yàn)壓力(5.43 MPa)，因此主關(guān)斷閥門能夠承受該水壓試驗(yàn)壓力；而對于放水放氣閥門，此時處于關(guān)閉狀態(tài)，由于水壓試驗(yàn)壓力(5.43 MPa)超出了閥門密封試驗(yàn)壓力(4.49 MPa)，因此可能造成閥門密封損壞，閥門泄漏，從而導(dǎo)致水壓實(shí)驗(yàn)失敗。為了避免上述情況，在進(jìn)行放水放氣閥門選型時，應(yīng)考慮放水放氣閥門密封試驗(yàn)壓力。放水放氣閥門的選型參數(shù)提高為4.94 MPa&50 ℃，放水放氣閥型號提高為J41H-63，放水放氣閥門的密封試驗(yàn)壓力大于管道系統(tǒng)強(qiáng)度水壓試驗(yàn)，管道系統(tǒng)可正常進(jìn)行強(qiáng)度水壓試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

在火電廠的汽水管道安裝完畢后進(jìn)行管系水壓試驗(yàn)時，對于管系中的水壓試驗(yàn)放水放氣閥門，此時處于關(guān)閉狀態(tài)，1.5倍的試驗(yàn)壓力超過了閥門密封試驗(yàn)壓力，就可能造成閥門密封損壞，閥門泄漏，從而導(dǎo)致水壓試驗(yàn)失敗。因此，火電廠水壓試驗(yàn)放水放氣閥門壓力等級選取，不僅要考慮設(shè)計(jì)參數(shù)，還應(yīng)綜合考慮放水放氣閥門密封試驗(yàn)壓力與管道系統(tǒng)水壓試驗(yàn)要求。