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阀门内漏检测方法研究

来源：－－　时间：2020/8/29 10:18:49

　　阀门是电厂中最为常见和使用最广泛的热力设备，阀门的泄漏、故障等直接危害到电厂的经济性。目前电厂在阀门方面存在的问题很多，其中阀门关闭不严造成工质泄漏的问题、部分疏水调整门调节性能不好造成加热器疏水不能按照设计正常管路运行等问题比较突出。阀门在系统中所处的位置不同，其泄漏的几率和对机组经济性影响的大小也就不同；总的来讲汽机主蒸汽管道、高压缸排汽管道、热再热蒸汽管道、高压缸本体等疏水阀门，因工作条件恶劣，泄漏的可能性较大，对机组经济性的影响也大；有些阀门泄漏量虽然较小，但电厂是长期连续运行的，累计起来也会造成不小的损失。
　　1.阀门内漏检测方法
　　1.1目前的检验方法
　　目前，国内外关于阀门泄漏检验的方法主要有人工巡检法、超声检测技术、基于振动分析检测法等。
　　人工监测：靠人的感觉和经验，判断缺乏科学依据；声学检测：阀门内漏是一喷流过程，伴随喷射噪音产生；热力学监测：泄漏工质通过管壁和保温层热交换，导致管壁温度升高；泄漏越多，温度越高；这些检测方法具有高定位精度和低误报率的优点，对于阀门外漏比较明显，而阀门的内泄漏则比较复杂，由于不能及时的发现泄漏，无法实现在线监测。
　　1.2基于传热学的阀门内漏检测方法
　　当阀门正常关闭时，由于散热阀后管内温度将逐渐降低。对于排空阀门，温度降低到环境温度；对于非排空门，温度降低到阀后压力对应的饱和温度，若阀后压力对应的饱和温度低于环境温度，温度降低到环境温度。
　　当阀门有泄漏时，管道内就有高于环境温度的工质流动。管内工质将通过管壁和保温层向外散热，热量由温度高的管内工质向外面的空气传递，主要包括管内工质与管内壁的对流换热Φ1，管内壁与管外壁的导热Φ2，保温层的导热Φ3，保温层外表面与环境的对流辐射换热Φ4过程。由于散热，沿管长方向工质和管壁温度降逐渐降低，管壁沿管长方向也存在温度差，管壁内还存在沿管长方向的导热，但导热量相对较小，分析计算时可忽略。
　　式中：―管内工质与管内壁的对流换热；
　　―管内壁与管外壁的导热；
　　―保温层的导热；
　　―保温层外表面与环境的对流辐射换热；
　　h―对流换热系数；
　　A―换热面积；
　　tf―工质温度；
　　tw―壁面温度；
　　ta―环境温度；
　　―导热系数；
　　d―管直径；
　　对于一段管道根据能量平衡，工质温度降低放出的热量Φ应等于管壁散失的热量。
　　式中，t′、t″分别为此段工质入口和出口温度；qm――工质质量流量；cp―工质比热。
　　当泄漏量恒定时，经过一段时间后，传热过程趋于稳定Φ1=Φ2=Φ3=Φ4=Φ。管内工质和管壁温度分布保持不变，此时泄漏量与管内工质温度间存在一一对应关系。利用此关系我们可以通过温度的测量来计算泄漏量，需要测量的温度包括阀后管内温度（或者管壁温度）、阀门前工质温度以及环境温度等。
　　2.阀门泄露的分类及产生原因
　　目前，我国阀门内漏的主要产生原因大体分为两种情况，内漏和外漏。
　　2.1阀门内漏及原因分析
　　目前，我国最新研制的蝶阀由原本的平面密封改为锥面密封，即斜圆锥形的椭圆密封面，此阀座与装在蝶板材料上的正圆形弹性密封环共同组成密封副，其中，密封环可以在蝶板的槽内进行径向浮动。改良的原理是：当管道中流通介质时需要关闭阀门，此时，弹性密封环将首先与椭圆密封面中的短轴进行接触，随后，在阀杆的转动下，逐渐将密封环推向内部，用压力将弹性环与斜圆锥面的长轴进行接触，最后完成弹性密封环与椭圆密封面的全部接触，由于此类新型蝶阀的密封是由弹性环产生形变达到的，因此，当阀体或蝶板在介质处于低温产生体积变化时，其对密封面缠身过的压力会被弹性密封环吸收和补偿，从而不会使密封面产生弯曲形变，避免了泄漏和卡死现象的发生。在生产需要将阀门打开时，由于压力被瞬间释放，密封面的弹性变形立刻消失，在其关闭和开启的过程中不会产生磨擦，延长了阀门的使用寿命，减少了更换阀门带来的不必要花销。
　　2.2阀门外漏及产生原因
　　阀门外漏产生的主要原因有两种。
　　2.2.1当阀门与生产系统的管道之间采用法兰连接方式时，由于其连接所用的垫料、连接螺栓、连接件在低温时，材料之间的收缩会不同步，从而产生密封处松弛，进而导致泄漏。因此，目前我国为防止阀门外漏，将阀体与管道的连接方式由法兰连接方式改为焊接连接方式，避免了因低温产生的泄漏现象。
　　2.2.2阀杆与填料处存在泄漏。在生产系统中，由于F4填料的自滑性能较好，相对摩擦系数小，同时具有良好的化学稳定性，因此，多数阀门的填料采用F4。但及格过长期的生产使用，发现F4填料也存在不足。其一为冷流倾向大；其二为线膨胀系数大。在低温时，F填料会发生冷缩现象，从而导致介质的泄露，并由于温度低于零摄氏度，从而造成阀杆处大量结冰，使阀门转动迟缓甚至失灵。为此，我国新研发的低温蝶阀充分利用了F4填料存在的该类特点，通过预留出的空间间隙使填料能够在任何温度环境下均保持常温，达到防止阀门外漏的目的。
　　本文中，主要对内漏进行治理和研究，并根据其产生原因和影响因素提出相应措施。
　　3.结论
　　目前，国内外关于阀门泄漏检验的方法主要有人工巡检法、超声检测技术、基于振动分析检测法等。这些检测方法具有高定位精度和低误报率，但有其局限性――不能及时的发现泄漏，无法实现在线监测。而基于传热学原理，加之温度等运行参数作为辅助判断依据的外部检漏法，可实现在线阀门泄漏量的定量计算、判断阀门泄漏状态并记录。当阀门产生泄漏，自动预警，提醒专工和点检人员等注意，为泄漏事故的及时检修提供方便，尽可能减少了经济损失和资源浪费，避免环境污染和安全事故的发生，具有重要的意义。

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