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。
閥門內(nèi)漏檢測方法研究
[來源:原創(chuàng)]
[作者:admin]
[日期:19-01-27]
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