探讨电厂阀门的严密性设计分析

探讨电厂阀门的严密性设计分析

李文浩

河北大唐国际唐山北郊热电有限责任公司

摘要：电厂阀门，主要适用于电厂各种系统的管路上，阀门起到连通介质开关的作用，有效的切断或接通管道。电厂管道上阀门使用较为广泛，多数采用耐高温高压型阀门，具有独特的自密封设计，压力值越高，密封越可靠。阀门出现泄漏，会导致整个电厂的管道出现瘫痪，严重下会造成电动发动机失稳，更严重的会引起电厂停机事故，影响工作人员的生命财产安全。我国大多数电厂阀门的工作寿命并不短，但泄漏问题却总有发生，归根结底是阀门严密性不强。我们应在设备运行过程中检验阀门是否严密,及时发现有事故隐患并及时对阀门进行修复。本文对阀门的泄漏进行分析，设计阀门的严密性，为有关人员提供帮助。

关键词：电厂阀门；严密性；设计

1.阀门泄漏的影响

    1.1阀门内漏

    阀门泄漏可分为内泄漏和外泄漏两种。由于阀门内泄漏最易发生，在此详细说明。因此，其可靠性、严密性将直接影响到锅炉的安全运行。小型阀门的流动背压很低，处于临界状态，单位面积流量大，蒸汽等包含的大量可用能量被循环水带走，造成单位面积内漏量大，同时大量蒸汽漏入凝汽器，影响了凝汽器真空，降低了机组效率。

    1.2生产问题

    电厂生产有两个基本点，一是：生产安全；二是：生产经济效益。安全生产是电厂生产工作的一切前提，离开了安全生产，机组运行的连续性和高效性就失去了保证。阀门内漏使运行中的设备无法隔离消缺，威胁检修工作人员的安全作业，甚至造成严重后果。阀门内漏将导致机负组荷率、运行经济性下降。以600 MW机组为例，给水泵入口滤网放水门内漏将严重影响机组带负荷的能力，高压加热器水侧阀门内漏导致给水温度每降低100℃，增加供电煤耗。此外，内漏阀门数量的增加，将增加阀门修复、研磨和更换的费用。

2.泄漏原因

    2.1不合理操作

    在电厂阀门工作时，运行人员的操作失误容易造成阀门的泄漏现象。例如：在机组启、停时没有选择合适的开关阀门时机，关闭过晚或开启过早，高温高压蒸汽对阀门密封面产生较严重的冲刷。关断型阀门处于半开半关状态下，高温高压蒸汽也会对阀门密封面产生吹损，从而导致阀门内漏。在关闭阀门时没有关到位，比如一、二、三段抽汽管道的疏水和高加水侧放水盘根压得比较紧，运行人员在关闭阀门时会比较吃力，运行人员没有严格按照操作要求根据阀门关闭，未根据限位来判断阀门是否关到位。对于设置了一、二次疏放水门的热力管道，没有安装规定的操作顺序开关阀门。

    2.2阀门质量问题

    阀门制造厂家在生产过程中对阀门材质、加工工艺、装配工艺等控制不严格，致使密封面研磨不合格、对麻点、沙眼等缺陷的产品没有剔除，而专业人员在现场安装前的质检又没有严格把关，导致不合格产品进入生产现场造成阀门内漏。此外，当阀门选型不当时容易产生空化现象，阀门遭受到严重的空化腐蚀，造成阀座泄漏。

3.严密性设计

    3.1 焊口泄漏

    包括制造厂焊口泄漏、安装焊口泄漏。主要表现在管材与阀门焊口泄漏、管材接头焊接未焊透及管材材质错用等方面。应对焊接人员选用、焊材管理、焊接工艺及焊口检测等几个方面加强管理，严把焊接质量关。

    3.2密封烧损

    主要由现场安装焊接阀门的工艺有关，焊接前应确认焊机地线的链接位置，并应将阀门全开，避免因焊接过程中对阀门密封面造成损伤。密封烧损出现的情况主要是施工现场焊工水平不高、责任心不强，无证施焊，自检不到位等原因。

    3.3管子割漏

    现场安装焊接阀门，将原管道管子使用火焰割炬，当管子材质为15CrMoG、12Cr1MoVG，且壁厚大于等于10mm时，不应使用火焰割炬，避免产生热影响区，焊接后使用会发生泄漏，并应根据阀门与管道材质及厚度来制定热处理方案。现场施工应提高焊接人员的技术水平，提高责任心，不应遗漏对应的焊接工艺及要求。

    3.4材质问题

    一般是原材料材质不符、焊材使用不当等原因，以往工程出现过合金材质用错，阀体及管道上存在原始沙眼，以及运输过程中钢丝绳对设备产生磨损等现象。需加强设备材料进厂检查，所有材质100%光谱分析及硬度检验，对管材还需进行拉伸试验、应力试验、金相试验等，及早发现问题并处理。

4.严密性检验

    在阀门设计、生产、制造后，应对阀门进行打压试验，来测试阀门密封面的严密性，也可以采用声发射技术进行检验，并出具相关检验报告。由于声发射检测技术是一种动态无损检测技术，而且阀门内漏的声发射信号是由高速射流产生的，所以在阀门泄漏时能检验出来；相对声发射技术而言，打压试验更为直观，不但可以测试阀门密封面严密性，更可以测试中法兰及盘根压盖处是否存在泄漏，检查范围更广泛。如对阀体检查，应选用自吸磁座的声发射传感器置于被检阀门的阀体上，调整检漏仪的灵敏度调整旋钮，同时观察显示屏上的指示值，使指示值达到最大。另外要注意的是在检验时，必须保持传感器稳定，以免造成误判。为了提高检验的准确性，要在阀门体的不同位置多检验几次(一般不低于3次)。根据实践检验，采用该方法可以减少浪费。

5.电厂阀门设计研究的进展
    5.1电厂阀门结构改进措施
    通过对电厂阀门结构的改进，从而减少阀门振动现象的发生。将传统的电厂阀门零部件的形状通过数字技术进行线性的完善与设计，使其质地更加流畅，增强材料的稳定性，减少磨损及噪音的出现。通过热处理工艺来改变电厂阀门零部件材料的成分和内部结构，提高电厂阀门的强度。采用喷焊、熔覆、喷涂等技术使零部件表面耐磨损能力提高。采取化工等防护措施，来解决引起阀门腐蚀损坏等问题。并且保证电厂阀门本身的清洁和控制介质的清洁是提高电厂阀门可靠性的关键措施。

    5.2电厂阀门焊接措施

在保证材料、采用的焊接材料R317，采用陶质衬垫手工单面补焊时，影响背面焊缝成形、尺寸及焊接质量的主要因素有焊接电流、电弧电压、焊接速度、坡口钝边高度、工件倾角等。焊接工艺因素和其它工艺参数一定时，焊接电流增加，背面焊缝宽度和余高增加。由于阀门在补焊之前已预热至300℃，若电流过大，背面余高会超过要求。同时衬垫的熔化量增大，熔渣容易流到熔池前面干扰电弧，影响电弧的稳定燃烧。电流过小，电弧的热输入太小，熔敷金属和坡口底部的熔化量不足，背面焊缝宽度、余高过低，易形成凹陷，成形恶化，而且电弧燃烧困难，易熄弧，焊接过程不稳定。
    5.3电厂阀门设计研究发展方向
    针对目前我国电厂阀门所存在的一系列问题，可以采用先进的分析法对其进行加以完善，从而降低失效现象的频频发生。此外，还要不断引进先进的国外技术及管理创新理念，将各种新技术运用其中，并建立完善的管理用人机制，可以针对其人才的不足加以培训，提高他们对电厂阀门的认识，在设计的过程中将新的理念融入其中，深入研究各种问题所产生的原因。从这个角度来讲，电厂阀门系统设计并不是一项独立的系统设计，它与多种学科交叉，要求其稳定性极高。因此，必须运用电厂阀门研制、试验和使用过程中记录的各个方面的性能数据，建立电厂阀门的可靠性数据库，辅助电厂阀门的可靠性分析、设计、试验，使电厂阀门的可靠性研究进一步规范化和程序化。
6.结语
    当今时代发展迅速，阀门制造技术逐渐提高，而对于电厂来说，安全性和经济性始终都是前两位，阀门设备的严密性无疑是重中之重。对于阀门质量要求计工艺在不断提高，我们应该关注着电厂阀门的工艺与维修策略，既要改善、强化阀门的工艺，同时也要采取适当的维修策略，提高电厂运行的效率与安全。检测阀门好坏的唯一标准就是阀门的严密性，对于严密性的设计来说，如何在经济条件的的允许下进行效率的工作就是设计标准。不同种类的阀门设计理念也是不同的，要针对该阀门的特点进行专门的严密性设计。设计制造完成后一定要进行严密性的检验，保证电厂工作的正常进行。
    参考文献
    [1]李伟龙，孙明宇。电厂锅炉阀门泄漏原因分析及预防措施[J].锅炉制造，2016(03)：63-64。

    [2]高磊。核电厂和普通电厂阀门标准的比较研究[J].黑龙江科学，2016(06)：28-29。

    [3]姚保朝。电厂锅炉阀门检修技术要点[J].中国科技信息，2020(Z1)。

[4]林永祥。电厂锅炉系统阀门检修技术[J].湖北农机化，2020(22)。