電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏說明及解決措施
電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏說明及解決措施，發電機組電動主汽門前、后疏水系統的電動截止氣液兩相流疏水器閥門閥體溫度多年一直偏高，疑為閥門發生內漏，經更換閥門，閥體溫度依舊偏高，對閥體進行解體發現閥門沒有發生內漏，對疏水管路進行了試驗，分析試驗結果發現，閥體溫度過高是由不合理的管閥布局引起的。并針對管閥布局提出了改進措施，為解決電廠閥門溫度過高問題提供了參考。
在火力發電廠中，疏水閥門是機組的重要組成部分，熱力系統中的主蒸汽管道、高壓缸排汽管道、再熱段蒸汽管道等許多管道和設備部位都設置了必要的蒸汽疏水閥門。由于工作環境惡劣，蒸汽疏水閥門發生內部泄漏故障的問題比較普遍。安全生產是火力發電廠生產工作中的重中之重，閥門內漏將使運行中設備無法隔離消缺，安全措施無法執行到位，嚴重威脅檢修工作人員的生命安全。同時，疏水閥門內漏也會對機組運行的經濟性產生不良影響。
1、電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏事件背景
10、11號（2×300MW）亞臨界燃煤發電機組。汽輪機為東方汽輪機廠制造，N300-16.7/537-537型。亞臨界壓力一次中間再熱兩缸兩排汽凝式汽輪機。機組主要設計參數見表1。
10、11號機組電動主汽門前、后疏水系統的電動截止氣液兩相流疏水器閥門閥體溫度多年一直偏高。圖1為電動主汽門前、后疏水系統管閥布局圖，A-E為主蒸汽母管，A-E間是電動主汽門（簡稱閥1）；A-B-C-D圖1電動主汽門前、后疏水系統管閥布局為電動主汽門前疏水管道，C-D間有一個手動截止閥（是電動主汽門前疏水一次閥，簡稱為閥2）；E-F為電動主汽門后疏水管，E-F間有一個手動截止閥（是電動主汽門后疏水一次閥，簡稱為閥3）。前后疏水管合并為F-H管，合并后有一個電動疏水截止總門（又稱電動主汽門前、后氣液兩相流疏水器閥門，簡稱為閥4）。電動疏水截止總門后進凝結器。長期以來閥4的閥體溫度一直很高，認為是閥門內漏而產生，使得高品質蒸汽不僅沒有做功還給汽輪機帶來了安全隱患，嚴重影響了電廠的經濟性和安全性。
2、電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏原因分析
(1)電動氣液兩相流疏水器閥門關閉不嚴。通常情況下，閥2、閥3兩個手動閥是常開的，只需用閥4電動疏水總門作為疏水系統的控制閥門，當電動氣液兩相流疏水器閥門出現問題或需要維修時，閥2、閥3兩個手動閥才需要關閉。電動主汽門前、后的疏水管道是從A-E主蒸汽母管接過來的，因此，通過兩個手動門和電動疏水總門的壓力、溫度都非常高。機組啟機以后，閥2、閥3兩個手動閥打開，疏水工作完成以后，關閉電動疏水總門閥4，如果電動氣液兩相流疏水器閥門閥4關閉不嚴，閥門溫度一定會高，而且會越來越高。
(2)電動氣液兩相流疏水器閥門內漏。在高溫高壓下，如果閥4使用普通電動截止閥，抵抗沖刷的能力不夠，很小的內漏都會導致閥門溫度高。
由于閥門內漏的檢測手段不夠先進，只通過檢測閥體溫度來判斷閥門是否內漏不夠科學，很長時間都認為這個位置即使更換國內外再好的閥門也會出現微小內漏。
3、電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏事件處理
3.1使用更可靠的電動氣液兩相流疏水器閥門
電動氣液兩相流疏水器閥門更換了國內外多個廠家的閥門，換來換去溫度依舊很高，每次停機都必須檢修，拆下的閥芯、閥座的確有沖刷。修磨以后，使用3～5個月閥體溫度有160℃左右。說明原來閥門是關閉不嚴的，存在內漏。
為了找到更優的解決辦法，在2015年將#10機組，將閥4更換為湖南某公司的復合閥。然而閥體溫度依然在100℃以上，為了進一步證實閥門是否內漏，在一次停機時，進行了閥門解體，取出的閥芯、閥座沒有發現任何地方被沖刷，證明閥門不內漏，閥體溫度高另有原因。
3.2查找原因試驗
(1)試驗一如圖1機組啟機時，兩個手動閥閥2、閥3都打開，此時電動氣液兩相流疏水器閥門閥4也打開，進行疏水過程，當達到一定負荷時，電動氣液兩相流疏水器閥門閥4才關閉。
正常情況下，在機組開機后，閥2、閥3兩個手動閥保持在開啟狀態，閥4電動氣液兩相流疏水器閥門為關閉狀態。為查找原因，將閥3手動閥關閉，觀察電動氣液兩相流疏水器閥門的溫度變化，一個多小時以后，電動氣液兩相流疏水器閥門閥4溫度降到了常溫。當將閥3手動閥恢復到原來開啟狀態時，管閥溫度又恢復到原來開啟狀態。
(2)試驗二同試驗一，在機組正常運行后，閥2、閥3兩個手動閥是開啟狀態，閥4電動氣液兩相流疏水器閥門是關閉狀態。此時將手動閥閥2關閉，觀察電動氣液兩相流疏水器閥門的溫度變化，過了一個多小時之后，同試驗一結果一樣，電動氣液兩相流疏水器閥門溫度也降到了常溫。
4、電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏結果分析
4.1管閥布局分析
(1)電動主汽門前、門后的疏水管道A-B-C-D和E-F，當兩個手動截止閥閥2、閥3同時打開，電動氣液兩相流疏水器閥門關閉時，A-B-C-D和E-F與電動主汽門母管A-E形成了一個旁路通道。
(2)旁路的F點是一個三通，電動氣液兩相流疏水器閥門閥4在三通的后面，而在三通F點處的壓力、溫度等同于主蒸汽母管壓力、溫度，況且F點距離電動氣液兩相流疏水器閥門閥4很近不足1m。
(3)在電動氣液兩相流疏水器閥門閥4關閉后，由于F-H管段屬于盲腸管段，此時管道內的蒸汽通過管壁、保溫層與環境進行熱交換，會使管段內的過熱蒸汽凝結成水，又由于該管段是水平布置，凝結下來的水會流向F點。而在F點由于“旁路”中的蒸汽流動，又會將流入F點的凝結水帶入主蒸汽母管，并在這個過程中又被汽化。此過程在管道中不斷重復進行，這就是疏水管道F-H與電動氣液兩相流疏水器閥門閥4溫度長期偏高，一直降不下來的主要原因。
表2典型閥門密封結構優缺點
4.2氣液兩相流疏水器試驗結果分析
(1)從試驗結果可以看出，關閉任意一個手動截止閥閥2或閥3，電動氣液兩相流疏水器閥門閥4的溫度都降到了常溫，說明氣液兩相流疏水器閥門關閉是嚴密的，該廠復合閥質量是絕對可靠的。
(2)閥門內漏可以根據GB/T34618-2017《蒸汽疏水系統在線閥門內漏溫度檢測方法》標準[5]計算內漏量，從而判斷閥門是微漏、一般泄漏、還是嚴重泄漏。
(3)從管閥布局可以看出，只要在旁路上，關閉任意一個手動截止閥，都能使電動氣液兩相流疏水器閥門閥4降到常溫，因此在機組正常運行時，只要實現“旁路”隔斷，就能解決長期存在的問題。
4.3疏水系統典型閥門優缺點
對于普通閥門來說，密封付的結構不外乎是平面密封結構、錐面密封結構、球面密封結構、刀型密封結構和圓柱密封結構。對于高溫高壓疏水閥門而言，除安全因素外，更主要是關斷嚴密，經久耐用，因此，通常密封付的結構采用單一錐面密封或單一球面密封結構。但由于惡劣的工況條件，單一錐面密封和球面密封的閥門，也很難做到經久耐用，操作開關一段時間就會產生內漏，只要一停機，就要安排維修或切下來更換。
根據各密封付結構特點，在疏水系統中閥門頻繁動作的要求，上面已提到的這種復合閥印證了這種結構理念，它采用兩道密封，一道球密封另一道是錐面密封，關斷嚴密，使用壽命長。特別是在電動閥門防止冷熱態零位遷移、防止啟機初期閥門關閉不嚴和防止閥芯、閥座不被沖刷方面，復合閥都很好的克服了普通閥門的缺陷。
5、電廠主蒸汽系統氣液兩相流疏水器閥門內漏改進措施
從結果分析可以看出，機組正常運行時，如果不存在“旁路”或能將“旁路”隔斷，就可以達到降低閥門溫度的目的，因此得出兩種解決方案。
(1)消除“旁路”。將系統增加一個閥5和部分疏水管道，見圖2。這樣改進實現了把電動主汽門前、門后的疏水管路分開，在去凝結汽前不形成旁路。
(2)隔斷“旁路”。具體做法見圖3，既只要將任意一個手動截止閥閥2或閥3更換成電動閥，且保持這個電動一次門與電動氣液兩相流疏水器閥門閥4控制信號同步或使用同一個開、關信號。
圖2消除“旁路”方案圖
其他一些方案也能解決閥4溫度高的問題，如將疏水管道F-H段改成垂直布置。但其它方案的經濟性和可實現性都沒有上述兩種方案高。通過消除或隔斷“旁路”能夠徹底解決問題。
圖3隔斷“旁路”方案圖
6結論
本文通過更換閥門和進行試驗查明了電動氣液兩相流疏水器閥門溫度過高的原因，并給出兩個可行的解決方案，總結出以下幾點為解決電廠閥門溫度過高問題提供參考。
(1)在熱機系統的主蒸汽疏水、主汽門前、門后疏水、高壓導管疏水系統中，以及鍋爐疏水、排污、排汽等系統中，在某些特定條件下，閥門溫度高，并不代表閥門內漏，可能是由不合理的管閥布局造成的。
(2)不合理的管閥布局如同閥門內漏一樣，嚴重威脅機組運行的安全性和經濟性。如在本案例中，電動主汽門前后疏水管道AB、BC、CD相當于一個散熱器，而疏水管道H-F段就相當于一個凝汽器，在機組的運行中，會造成熱能的浪費，對電廠來說是極不經濟的。而且“旁路”的存在，會使在事故狀態下，電動主汽門不能切斷主蒸汽，造成安全隱患。
(3)火電廠熱力系統管閥布局不合理的問題，大多是在火電廠設計、安裝時就留下來的。火電廠熱力系統管閥布局與節能是一個目前值得深入探討與研究的課題。
