摘要：给水调节阀是锅炉的主要设备之一，锅炉给水调节阀严重内漏和频繁外漏，会造成内漏安全门门体，出口管发热，漏量大时有过流声。内漏时间长会冲刷门芯，使内漏增大，浪费工质，影响安全门启闭动作，严重影响锅炉的安全经济运行。文章分析了锅炉给水调阀、减温水调阀严重内漏的原因并在此基础上提出了处理建议。
关键词：调阀 伯努里方程 内漏
一、调阀内漏状况
自2014年11月机组投产以来，锅炉高、中压给水调阀和再热减温水调阀就频繁出现内漏，内漏最严重时达41T/H左右，调阀的内漏流量几乎大大了锅炉正常运行流量的一半，这给锅炉的安全，经济运行带来了极大的隐患。现在给水调阀和减温水调阀在机组运行过程中，还频繁出现阀门反馈坏点、阀门切手动的情况，造成过高、低压汽包水位波动，主再热蒸汽温度轻微波动，给机组安全运行带来了较大压力。特别是我司机组正值保电期间，给水调阀频繁地内漏和切手动现象给锅炉的水位调节带来了极大的困难，因此彻底地解决调阀内漏严重问题已迫在眉睫，不能老是出现了漏了又修、修了又漏，反馈出现坏点切手动处理后，运行一段时间又反复出现坏点的现象。
二、分析与判断
根据调阀的机构、使用特点及运行经验，一般造成阀门内漏的原因不外乎以下三点：
1、阀门质量不合格；
2、安装或检修工艺不规范；
3、运行使用不合理。
我们并不排除原因1、 2存在的可能，但是在阀门使用过程中，运行操作方式和操作水平对阀门的影响也是存在的。因为每次出现内漏后都对阀门进行拆检研磨或更换新阀，回装后该阀门都能正常使用一段时间，之后再逐渐出现内漏、直至严重内漏，而且每次从检修完到下一次出现严重内漏所间隔的时间相差不大，似乎具有周期性一样；另外，在怀疑该阀门质量存在问题时，也曾经更换过好一点的阀门，但出乎意外的是更换的阀门使用不久依然出现内漏，而且内漏的现象与规律与更换前几乎一样，因此在运行使用过程中也要规范操作，减少阀门在开关过程中对阀芯的冲刷，造成经济损失。
为了深入对这个问题的了解，在机组每次检修时我都对现场阀门的阀座和阀芯进行检查，发现阀芯有凹坑、外观感觉像是喷砂表面，它与阀门被磨蚀损伤或闪蒸的现象大不相同，因为磨蚀损伤或闪蒸的阀芯表面是光滑的，这显然是阀门气穴的特征，因为，初步判断阀门内漏是由气穴造成的。
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为什么阀门会受到气穴，是哪些因素导致的呢？调门是工质低进高出，由粘性流体纵六的伯努里方程有：
Z1+P1/ρg+α1×V12/2g=Z2+P2/ρg+α2×V22/2g+hw（1）
其中，Z1Z2分别是断面1、断面2流体的位能；
V1V2分别是断面1、断面2流体的平均流速；
P1P2分别是断面1、断面2流体压力；
α1α2分别是断面1、断面2的动能修正系数；
Hw为断面1和断面2流体的阻力损失；
ρ为流体的密度；
g为重力加速度
由于调阀几乎都采用水平布置，位能相等Z1=Z2，在工业管道中，通常近似去α=1；
因此，上述方程可变为：
P1/ρg+V12/2g=P2/ρg+V22/2g+hw（2）
继续整理得：
P1-P2=（（V22-V12）/2g +hw）×ρg （3）
这个压力的下降为该阀门收到的气穴创造了条件。据沃尔太克国际研究液体运动过程中，当其加速通过收缩的狭窄区时，由于压力的下降会导致该液体中产生气泡，由于流速的下降使得流体压力再次回升，这样形成的气泡又瞬间在该区域发生内向爆炸，这种爆炸所产生的冲击波相当巨大，它会将阀芯和阀座的金属表面撕成微小的碎片，一段时间后阀芯与阀座的金属表面就会被磨损，进而导致阀门出现内漏。
从以上分析不难看出，调阀的结构本身就具有受到气穴的特性，因此一般来说，生产商在设计阀门时都会考虑到这个问题，会使用一些硬化材料来制造阀门的关键零部件，只要使用合理，使用的环境不过于恶劣，阀门的使用基本能够满足设计要求的，那么为什么我唱的调阀内漏如此频繁呢？难道是对该阀门的使用上有问题？难道还有其他加剧气穴的原因？带着这些问题继续寻找答案。
根据多年来阀门工业中，气穴专家一致用来衡量阀门受气穴严程度的参数—气穴指数KC=（P1-P2）/（P1-Pv）=ΔP/（P1-Pv） 式中
KC ——气穴指数
P1 ——阀门进口压力
P2——阀门出口压力
Pv ——液体蒸汽压力（阀门入口和收缩断面处）
显然，阀门进出口压差ΔP越大，KC越大，阀门受气穴的程度将越严重，因此我们在运行时，特别是锅炉起停时，调门频繁的快开快关导致ΔP增大时该调阀受气穴而出现内漏的主要原因。如果能优化运行方式，尽量减少该阀门前后压差，就可以减少该阀门受到气穴。
三、处理建议
由上述分析得知，只要减少调阀前后压差，就可以减少该阀门受到气穴，因此提出对锅炉运行方式进行一下几点优化建议：
锅炉起停和变工况运行时，汽轮机蒸汽旁路阀的打开方式由原来的“当蒸汽压力达到汽轮机冲转时自动打开”改为“在汽机真空条件允许的前提下提前打开汽轮机蒸汽旁路阀，然后随着蒸汽压力的上升逐渐提高蒸汽旁路的压力设定值，直到该设定值达到汽轮机冲转压力为止”。这种分阶段、逐步打开旁路的操作方式更能减少锅炉压力的波动，从而减少锅炉压力对水位造成的频繁扰动，最终大大减少了给水调阀为了维持锅炉水位而出现快开快关的现象。
启机时，汽机提前做好准备，确保在锅炉全开始升压时真空能满足投旁路的条件，这样旁路阀可较正常启动提前打开，启动排空阀提前挂壁，这种启动方式不仅减少了启动时锅炉蒸汽的排放量，同时也尽可能地减少启动排空阀对锅炉压力和水位的扰动，抑制锅筒压力波动导致的虚假水位的出现。起停炉时，适当加大了给水调阀的手动控制，加强对锅筒水位涨跌幅度的预先判断，提前加以干预，尽量保持给水调阀的均匀调节，防止其频繁波动。
由于上述分析对调阀具有通用性，其主再热蒸汽减温水调阀的操作同样具有参考意义，即尽量减少调阀前后压力波动频繁，波动幅值过大。
四、结束语
高压给水调阀的内漏现象在同类调峰电厂中是比较普遍的，只是严重程度各不相同，气穴对阀门的影响不可小视，尽管每个人都有自己的操作方式，但是优化操作运行方式，保护设备的思想是统一的，同时也希望大家有别的经验给予借鉴。
参考文献：
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[2]闫顺林,梁明仁,周兴.超超临界锅炉主汽压力与其影响因素的微分分析[J].华北电力大学学报(自然科学版),2013,40(03):65-68+85.
[3]秦振铨.沸腾锅炉膛可燃气体爆炸[J].锅炉压力容器安全,1987(02):42.
论文作者:王闯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：阀门论文; 锅炉论文; 断面论文; 压力论文; 蒸汽论文; 旁路论文; 水位论文; 《电力设备》2017年第35期论文;