馬振

中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司 上海 201512

1.管道疏水器的定義、分類、原理和選型要求

1.1 管道疏水器的定義

疏水器也稱疏水閥，大多疏水器可以自動(dòng)識(shí)別汽、水（熱靜力式除外），從而達(dá)到自動(dòng)阻汽排水的目的。

1.2 疏水器分類

疏水器一般分為機(jī)械型、熱靜力型、熱動(dòng)力型三類。機(jī)械型有自由浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式等；熱靜力型主要有膜盒式、波紋管式、雙金屬片式等；熱動(dòng)力型有熱動(dòng)力式（圓盤式）、脈沖式、孔板式等。

1.3 幾種常見疏水器的原理

1.3.1 浮球式疏水器結(jié)構(gòu)原理

浮球式疏水閥內(nèi)部有一個(gè)精細(xì)研磨的不銹鋼空心浮球，設(shè)備剛啟動(dòng)工作時(shí)，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過自動(dòng)排空氣裝置排出，低溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥內(nèi)，凝結(jié)水的液位上升，浮球上升，閥門開啟，凝結(jié)水迅速排出，蒸汽很快進(jìn)入設(shè)備，設(shè)備迅速升溫，自動(dòng)排空氣裝置的感溫液體膨脹，自動(dòng)排空氣裝置關(guān)閉。疏水閥開始正常工作，浮球隨凝結(jié)水液位升降，阻汽排水。

1.3.2 倒吊桶式疏水器結(jié)構(gòu)原理

下圖為“倒吊桶型”疏水器的結(jié)構(gòu)和原理圖，也屬于“浮筒型”。

1.3.3 雙金屬膜片式疏水器的原理

雙金屬片型疏水器的原理是根據(jù)流體的溫度差進(jìn)行疏水的，不能直接檢測(cè)汽、水，而是間接通過溫度來(lái)啟閉的疏水器。

1.3.4 膜盒式疏水器原理

膜盒式疏水器的金屬膜盒內(nèi)充有一種汽化溫度比水的飽和溫度低的液體，設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)，管道出現(xiàn)低溫凝結(jié)水，膜盒內(nèi)液體處于冷凝狀態(tài)，閥門在開啟狀態(tài)，當(dāng)冷凝水的溫度逐漸上升，蒸汽逐漸進(jìn)入疏水器，膜盒內(nèi)液體蒸發(fā)，膜盒內(nèi)壓力升高，膜片帶動(dòng)閥芯關(guān)閉閥門，膜盒內(nèi)液體隨著溫度的上升、下降控制閥門開啟和關(guān)閉，阻汽排水。膜盒式疏水器屬于熱靜力型疏水器。

1.3.5 熱動(dòng)力型疏水器

根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理自動(dòng)關(guān)閉、開啟進(jìn)行阻汽、排水，主要靠蒸汽壓力作用在疏水閥頂部的閥板上使閥門關(guān)閉，當(dāng)閥板上方的蒸汽冷凝后，壓力降低，閥板打開使冷凝水通過。該型疏水器使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)排水的現(xiàn)象，一般適用于高壓蒸汽采暖系統(tǒng)中。

1.3.6 疏水器選型

（1）根據(jù)加熱設(shè)備和排水要求選型：對(duì)于要求有水就排的場(chǎng)所優(yōu)先選擇機(jī)械型疏水器；對(duì)加熱溫度、速度控制不嚴(yán)允許積水的場(chǎng)所優(yōu)先選擇熱靜力型疏水器。

（2）根據(jù)設(shè)備的公稱壓力、材質(zhì)、溫度選型

（3）根據(jù)排水量大小選型

2.福清核電站疏水器優(yōu)化、改造項(xiàng)目研究與分析

2.1 疏水器改造的背景

福清核電站1號(hào)機(jī)組主蒸汽管線暖管及低負(fù)荷操作時(shí)，主蒸汽系統(tǒng)雙金屬片型疏水器疏水不暢，導(dǎo)致應(yīng)急疏水閥頻繁動(dòng)作，造成主蒸汽壓力下降，影響暖管和一回路溫度控制。

2.2 原因分析

根據(jù)疏水器選型原則，雙金屬片型疏水器屬于熱靜力型疏水器，其對(duì)溫度設(shè)定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用，壓力越高冷凝水滯留量越大，導(dǎo)致蒸汽在傳輸過程中存在汽、水兩相流，有水不能迅速排出，而主蒸汽系統(tǒng)要求有水就排，雙金屬片型疏水器不適合主蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行工況。

2.3 具體改造優(yōu)化過程與研究分析

福清核電站主蒸汽系統(tǒng)疏水器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下：

?

在各種疏水器的原理中，倒吊桶式是最可靠的。其全部設(shè)計(jì)的核心是一個(gè)獨(dú)特的杠桿系統(tǒng)，該系統(tǒng)將浮桶所提供的力放大來(lái)克服蒸汽壓力打開閥門，由于浮桶倒置，所以它可以防止由于水擊造成的損壞，閥瓣、閥座也進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)——自由杠桿球面密封，各磨損點(diǎn)都有加固措施。倒吊桶型疏水器只有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件——閥門杠桿懸掛件及倒吊桶，不會(huì)發(fā)生卡死和阻塞，盡管倒吊桶疏水閥的動(dòng)作是間斷的，但其冷凝水排放是連續(xù)的，不存在凝結(jié)水的積聚問題，滿足主蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行工況。

因此，VVP701～710PU擬采用型號(hào)為5155G-CV 5/32”DN40 BW的倒吊桶式疏水器替代，VVP711PU擬采用型號(hào)為5133G-CV 1/8” DN20 BW的倒吊桶式疏水器替代，這兩種形式的疏水器參數(shù)如下：

?

將新選用的疏水器參數(shù)和原疏水器參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，新選用的倒吊桶式疏水器滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 改造后效果

改造完成的疏水器疏水順暢，問題得到了很好解決，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行了多次驗(yàn)證，分別在機(jī)組升功率到10%、20%、30%、40%、50%時(shí)進(jìn)行了驗(yàn)證，應(yīng)急疏水閥不再頻繁起跳，疏水暢通無(wú)阻。

2.5 其他系統(tǒng)疏水器改造及分析

在主蒸汽系統(tǒng)疏水器改造的同時(shí)，高壓加熱器系統(tǒng)、低壓加熱器系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)采用的膜盒式疏水器也存在疏水不暢的情況，這些膜盒式疏水器也全部更換為倒吊桶式疏水器。

由此可見，雙金屬片式、膜盒式等熱靜力型疏水器都有一個(gè)共同特點(diǎn)：其原理都是根據(jù)流體的溫度差進(jìn)行疏水，不能直接檢測(cè)汽、水，而是間接通過溫度來(lái)控制啟閉，其對(duì)溫度設(shè)定值以上、飽和溫度以下的高溫冷凝水有滯留作用。而倒吊桶式疏水器的優(yōu)點(diǎn)是冷凝水排放是連續(xù)的，不存在積聚問題，而且較為牢固可靠。目前福清核電站所有蒸汽系統(tǒng)的疏水器已全部更換為倒吊桶式疏水器。

3.結(jié)論

疏水器的選型應(yīng)根據(jù)不同疏水器的原理以及系統(tǒng)的運(yùn)行工況選擇合適的疏水器，福清核電站疏水器改造項(xiàng)目達(dá)到了預(yù)期效果，給機(jī)組安全運(yùn)行創(chuàng)造了必要條件。