摘要：从阀门节能技术指标出发，多工况下对阀门内漏检测方法、条件、效率、成本分析，提出采取贴片式温度测量元件的自动检测方法，通过某案例的检测实践与论证、巩固与提升，旨在推动高效化、智能化的检测方法在生产中实践。
关键词：节能；检测；贴片式
1 绪论
在火力发电厂中，节能技术监督一直是生产营运成本控制的重要手段，其重要性不言而喻。在电厂生产运行能耗分析中，经济技术指标作为可量化的数据，其具有可比较性和可实践性的优势。
阀门作为电厂常见设备，因其庞大的数量、特殊的工况条件等因素，而使得其故障率居高不下。因此，从阀门的节能技术监督角度出发，其经济技术指标主要涉及汽轮机和节水技术指标中的疏放水阀门漏泄率、汽水损失率。疏放水阀门漏泄率是指内漏和外漏的阀门数量占全部疏放水阀门数量的百分数；一般漏泄率不大于3%。汽水损失率是指锅炉、汽轮机设备及其热力循环系统由于漏泄引起的汽、水损失量占锅炉实际蒸发量的百分比。
阀门外泄属于巡回检查项目中易观察到的现象，虽不可具体量化，但外泄几率非常小，而且因其涉及人身、设备安全，一般处理比较及时。阀门内漏则属于巡回检查项目中不易观察到的对象，虽可人工用测温工具检查，但仍存在漏检现象和工作量太大的问题，而且人工检测具有一定的延迟性。
2 检测管理分析
2.1测量方法分析
常规电厂的阀门内漏检查，主要依靠人工手持式测温枪，点测识别阀门温度以判断是否关闭严密或内漏。测量部位一般为阀门阀体处。运行人员测量周期一般为一个班一次，间隔约8小时；检修人员测量周期一般为白班一次，间隔约24小时。
通过分析发现，这种现场测量阀体温度的方法存在以下缺点：
（1）专业人员没有考虑现场阀体温度的特殊性，比如：疏放水阀门与运行的高温管道或容器的安装间距。在所有固体中，金属是最好的导热体，每一种金属都有其固有的导热系数。在电厂里，设备所选材料材质一般分为碳钢、合金钢、铸铁等。这些固体材料的材质成分不同，导致了其导热系数的不同，这就决定了在无介质对流传热的条件下，固体内无宏观运动的热传导距离不一；另外在管道中若存在高温介质，介质流体即使处于被隔离状态（静止状态），也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，因此，在管道中热对流与热传导现象可能同时发生。
某电厂有过一次偶然的发现，在距离某高温高压容器的200mm处设置了一个阀门，该阀门刚好对空排放，在机组正常运行期间，该阀门的阀体温度一直约200℃，但阀后管道无任何介质滴漏。虽然一般情况下，管道、阀门安装间距都略大于1m，但仍要考虑到特殊管道、阀门的布局。所以，专业人员应该观察阀门与高温管道或容器的安装间距，因其间距大小确定测量部位，一般测量部位确定在阀后管道约0.5m左右处。
（2）专业人员没有考虑温度测量时机的特殊性，比如阀门内漏检查分为机组启动后疏水结束阶段、机组正常运行日常检查阶段。在电厂中，常规内漏检查基本没有区分阀门材料在自然空气中的冷却时间差异。在机组正常运行日常检查阶段，阀门处于长期关闭，冷却时间已足够充分，如测量温度有任何变化，应阐述其变化原因，一般为环境温度影响、阀门内漏所致。在机组启动后疏水结束阶段，由于关闭阀门初期，测量温度为介质温度，而不同材料的自然散热冷却时间却不同，同时由于测量温度数据不具有连续性，常常发生误判现象。
某电厂机组启动后，在规定负荷段关闭疏水阀门，由于不了解阀门冷却时间差异，在同一时间内测量阀体温度，错误的把一些关闭严密的阀门当成内漏阀门处理；而对于一些未正确关闭的阀门，存在未发现劣化演变趋势，致使其长期轻微内漏并冲刷损坏。所以，为避免资源错配，应区别对待两个时期的温度测量时机。
（3）专业人员没有考虑理解能力的差异性，比如每个人对同一件事务的看法。经过多个电厂交流，温度测量只是技术人员口口相传的模糊定义，未有一套统一的、清晰的测量标准。因此，每个人都是凭自认为正确的方法来测量，虽然在一定程度上不影响对测量数据的使用，但日积月累的习惯会形成对专业化认知的偏移。
如果想要实现每个人在同一个认知平台上交流，必须采取措施纠正这种偏移，这也是提高工作业务效率的好途径。所以，建立一套客观的、统一的、清晰的测量方法，是走上标准化道路的必有措施。
2.2测量条件分析
在电厂里，温度测量在某些特定条件下的有数据失真的现象，经过长期故障分析、检修隐患排查等方式，发现存在以下原因：
（1）在管道转向、变径、阀门处易积累杂质而形成堵塞。在电厂工艺管道系统中，设备、材料生成的铁锈、颗粒物等，在定期清洗时，通过疏放水管道排放。但由于排放管道口径较小，且其存在安装弯头、变径管、阀门等部件，另外系统具有很强的隐蔽性，这些因素致使管道容易堵塞介质流动。此条件下，在阀门内漏检查时，测量容易形成失真数据；同时由于数据的断档，难以满足分析的连续状态，最终使得专业人员判断失误。
（2）在管道、阀门安装时受限于空间而使得布局紊乱。由于管道安装与基建期土建预留空间有关，而在常规电厂基建过程中，由于考虑成本或者因为其他原因，几乎很少考虑小口径管道的合理安装空间，更不会开展小口径管道的碰撞实验。因此，在一些管道布置非常紧凑的地方，通过人工进入现场，测量每个阀门的温度，极其不利于专业人员接近测量点；同时，在狭小的空间内，专业技术人员无法正确持有工具开展阀门温度测量，造成测量数据有一定的误差性。
（3）不同测量工具在同一条件下的温度数据不一致。由于各个厂家的生产工艺不同，在相同工况条件下使用时，不同类型的产品呈现出不一样的测量数据；在某些电厂里，由于测量工具保养不当，经常发生磕碰现象，一些工器具虽然表面无明显破损，但内部元件会有一定的松弛，而且长期不当使用带来的元件老化，以及未对测量工具定期校验，这些都会导致测量数据的误差。
2.3测量效率分析
（1）阀门检查未形成有效标准。由于电厂阀门数量众多，每一次巡回检查都耗时、耗力。想要在此基础上实施精确检查，某些电厂采取分班分片区检查，以此减少当班工作量。但这种工作方式又会引申出诸如缺陷处理不及时等问题。如果电厂采取一班全查，考虑到专业人员的主观能动性，这种工作方式可能最终流于形式。
因此，针对常规电厂存在的问题，专业技术人员可以考虑分类计划，实施巡回检查体系运作、目标分解，达到既能保证巡检效果真实、可靠，又能保障记录数据对生产判断、处理的时效性。
（2）生产自动化程度品质不高。在阀门巡查的工作量没有减少的前提下，电厂为了降本增效，常常优化技术人员配置，从而间接地增加了每个人的工作量。但是从电厂生产模式角度查看，传统的人工点对点的巡检方式一直没有太大变化。
在这种情况下，常常出现数据漏检或失真现象。因此，仅仅依靠人工生产模式的思维应该得到改变。在充分考虑专业技术人员主观意识的前提下，可以引入自动控制系统，把标准化融入到实际检测实践中来。
2.4测量成本分析
（1）从投资效益对比分析测量成本。从工程设备投资角度出发，专业人员认为人工测量的成本比自动控制系统的成本便宜。这是因为人工成本具有很强的弹性空间，而自动控制系统的采购成本是固定的，并且其维护成本随着生产周期而增加。
如果只是考虑设备投资成本，那么无疑上述分析比较合理。但如果从整个生产周期内的设备关联成本系统思考，那么上述习惯性分析问题的方法无效。在某一段时间内，由于检测不到位或延迟性、操作判断失误等原因，某厂曾统计过阀门内漏或损坏的数量。这类缺陷数量带来的的直接、间接成本，主要体现在因故障检修而造成的维护费用增加，因汽水损失而造成的水资源成本增加，因热量损失而造成的机组效率成本增加。
（2）从安全风险预控分析测量成本。安全风险预控主要包含设备故障、区域环境、工作任务风险预控。在经过以上三方面的风险辨识后，最重要的是如何降低风险。因此，在面临设备故障、区域环境、工作任务而产生的人身安全风险时，可通过改变工作条件，在人身与风险之间建立一套安全防护网。
某厂曾发生过现场设备突然爆炸的事故，幸运的是当时现场无人。如果技术人员进入现场，点对点地进行人工检查，安全事故发生时，则人员难以幸免。所以，从降低安全风险的角度出发，通过自动控制系统检测现场阀门，对安全风险预控体系来说是最好的保障措施。
3 检测实践与论证
3.1改进检测方法
某电厂经过多次调研，发现人工测量不能提高阀门的可靠性。所以，通过研究决定，采取自动控制系统测量阀门温度替代人工方式。但由于造价成本等因素，故选取重点部位进行设置。根据在生产运行期间的缺陷可靠性统计数据，以疏放水阀门因操作不到位、故障等原因，而频繁致使阀门产生内漏为基本目标；以在阀门节能分析中，对机组经济性指标（疏放水阀门漏泄率、汽水损失率、汽耗率、热耗率）影响较大者为准绳，将其纳入常态化检测的目标范围。
通过对缺陷数据分析，其中汽机专业的故障率占比较重。在专业阀门缺陷中，故障率较高的部分，基本属于高温、高压的疏放水阀门及频发调整的疏水调节阀。因此，专业提出在该阀门范围内进行试点，为状态检修提供数据。
3.2确定检测方法
首先，确定实施自动检测的具体对象。通过专业讨论，决定在主蒸汽、再热系统及旁路系统、主再热汽门阀座疏水系统、高低加系统、抽汽管道系统、主小机本体疏水系统等的疏水阀门后增设温度测点。
其次，确定实施自动检测的具体方法。通过比较多种测温元件，决定采取在管道上贴片式温度测量元件，数据远程传输至系统存储，可供大家对测量数据实时观看和追溯记录。这种贴片式温度测量元件即传感器，主要用于测量物体表面的温度。采取这种测量元件的原因，在于其采购、维护成本比其他类型测量元件的成本低；其体积小巧、安装方式简单，通过点焊方式就可将传感器固定在物体表面；其与被测物体接触面积大、接触紧密，在表面温度测量方面具有比较明显的优势；其测温数据可靠性高、反应速度快，因此能满足生产运行要求。
3.3实施方案对比
从经济性、实用性、安全性方面提前思考，系统性分析实施自动检测方式，如下表：
3.4经济性对比
本方法拟通过在汽水系统的疏放水阀门后增设温度监测点，并将温度数据引入DCS控制系统，使数据具有周期性和实时可查性，以此为生产技术人员的状态分析提供依据。
通过此方案，可降低巡查人次，节约生产人员的人力成本约5W元/年/人；可使生产人员及时发现内漏，减少泄漏量，按主蒸汽内漏1t/h对机组汽耗影响约7.83Kj/Kw*h、水耗约1t/h计算，生产成本约21W元/年（1000h/年）；可使运行、检修人员通过温度判断阀门状态，提高其可靠性，减少因人为失误造成的阀门检修费用约10W/年。
按照高温、高压、疏水点重要程度计算，统计热机疏放水点估算100个，按照增设温度测点的成本约800元/个，共计增加建设成本约8W元。
综上所述，以每年维护成本2W/年，若按生产经济分析，第二年生产成本约降低26W元，实现了即投产即有效益的目标。
4 检测巩固与提升
4.1检测后评价
在实施就地数据采集，将温度引入DCS控制系统后，生产技术人员可以在线查看测点温度，实时观察阀门严密性，以及回溯阀门的周期温度趋势，以此判断阀门状态，并根据趋势分析，采取针对性更强的操作措施或检修方案，降低一个周期内的故障率；同时，根据历史数据，可以协助备品备件采购策略，有利于提供采购依据，降低库存率；另外，降低了专业技术人员就地巡查工作量，间接地减少了人工成本，以及实现了与高温高压危险源的有效隔离，降低了安全风险。
4.2实践品质提升
根据采集系统的数据、汽水工艺系统，从阀门的故障率、节能效果、检修成本、库存成本、安全风险等级等方面系统化地分析，将分析结果反馈到检测实践中，完善检测方法的不合理之处。比如，通过推动从设计阶段出发，降低建设成本；调研自动检测系统及工具，提高可靠性、普及率，降低建设成本；对检测对象的选择原则、数量、清单进行优化，增减或变更检测的对象，使检测方法的效益最大化。
5 结论
随着科学技术的快速发展，电厂在生产高效化、智能化程度上的标准越来越高。所以，必须保持自身先进的生产模式，才能满足社会生产力的快速发展趋势。经过对阀门的节能技术指标分析，必须通过采取更具有优势的检测管理方法，如贴片式传感方法、声波传感方法或热成像传感方法等，才能为状态判断和处理提供最佳的依据，实现生产低能耗、柔性运行、智能化目标，保障电厂的经济性、安全性。
参考文献：
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论文作者:王海青
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
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