管道疏水器改造研究与分析

2021-05-06马振

城市建设理论研究（电子版） 2021年3期

关键词：吊桶浮球凝结水

马振

中国核工业第五建设有限公司上海 201512

1.管道疏水器的定义、分类、原理和选型要求

1.1 管道疏水器的定义

疏水器也称疏水阀，大多疏水器可以自动识别汽、水（热静力式除外），从而达到自动阻汽排水的目的。

1.2 疏水器分类

疏水器一般分为机械型、热静力型、热动力型三类。机械型有自由浮球式、杠杆浮球式、倒吊桶式等；热静力型主要有膜盒式、波纹管式、双金属片式等；热动力型有热动力式（圆盘式）、脉冲式、孔板式等。

1.3 几种常见疏水器的原理

1.3.1 浮球式疏水器结构原理

浮球式疏水阀内部有一个精细研磨的不锈钢空心浮球，设备刚启动工作时，管道内的空气经过自动排空气装置排出，低温凝结水进入疏水阀内，凝结水的液位上升，浮球上升，阀门开启，凝结水迅速排出，蒸汽很快进入设备，设备迅速升温，自动排空气装置的感温液体膨胀，自动排空气装置关闭。疏水阀开始正常工作，浮球随凝结水液位升降，阻汽排水。

1.3.2 倒吊桶式疏水器结构原理

下图为“倒吊桶型”疏水器的结构和原理图，也属于“浮筒型”。

1.3.3 双金属膜片式疏水器的原理

双金属片型疏水器的原理是根据流体的温度差进行疏水的，不能直接检测汽、水，而是间接通过温度来启闭的疏水器。

1.3.4 膜盒式疏水器原理

膜盒式疏水器的金属膜盒内充有一种汽化温度比水的饱和温度低的液体，设备刚启动时，管道出现低温凝结水，膜盒内液体处于冷凝状态，阀门在开启状态，当冷凝水的温度逐渐上升，蒸汽逐渐进入疏水器，膜盒内液体蒸发，膜盒内压力升高，膜片带动阀芯关闭阀门，膜盒内液体随着温度的上升、下降控制阀门开启和关闭，阻汽排水。膜盒式疏水器属于热静力型疏水器。

1.3.5 热动力型疏水器

根据流体动力学原理自动关闭、开启进行阻汽、排水，主要靠蒸汽压力作用在疏水阀顶部的阀板上使阀门关闭，当阀板上方的蒸汽冷凝后，压力降低，阀板打开使冷凝水通过。该型疏水器使用时会出现断续排水的现象，一般适用于高压蒸汽采暖系统中。

1.3.6 疏水器选型

（1）根据加热设备和排水要求选型：对于要求有水就排的场所优先选择机械型疏水器；对加热温度、速度控制不严允许积水的场所优先选择热静力型疏水器。

（2）根据设备的公称压力、材质、温度选型

（3）根据排水量大小选型

2.福清核电站疏水器优化、改造项目研究与分析

2.1 疏水器改造的背景

福清核电站1号机组主蒸汽管线暖管及低负荷操作时，主蒸汽系统双金属片型疏水器疏水不畅，导致应急疏水阀频繁动作，造成主蒸汽压力下降，影响暖管和一回路温度控制。

2.2 原因分析

根据疏水器选型原则，双金属片型疏水器属于热静力型疏水器，其对温度设定值以上、饱和温度以下的高温冷凝水有滞留作用，压力越高冷凝水滞留量越大，导致蒸汽在传输过程中存在汽、水两相流，有水不能迅速排出，而主蒸汽系统要求有水就排，双金属片型疏水器不适合主蒸汽系统运行工况。

2.3 具体改造优化过程与研究分析

福清核电站主蒸汽系统疏水器设计技术参数如下：

在各种疏水器的原理中，倒吊桶式是最可靠的。其全部设计的核心是一个独特的杠杆系统，该系统将浮桶所提供的力放大来克服蒸汽压力打开阀门，由于浮桶倒置，所以它可以防止由于水击造成的损坏，阀瓣、阀座也进行了特殊设计——自由杠杆球面密封，各磨损点都有加固措施。倒吊桶型疏水器只有两个运动部件——阀门杠杆悬挂件及倒吊桶，不会发生卡死和阻塞，尽管倒吊桶疏水阀的动作是间断的，但其冷凝水排放是连续的，不存在凝结水的积聚问题，满足主蒸汽系统运行工况。

因此，VVP701～710PU拟采用型号为5155G-CV 5/32”DN40 BW的倒吊桶式疏水器替代，VVP711PU拟采用型号为5133G-CV 1/8” DN20 BW的倒吊桶式疏水器替代，这两种形式的疏水器参数如下：

将新选用的疏水器参数和原疏水器参数进行对比，新选用的倒吊桶式疏水器满足设计要求。

2.4 改造后效果

改造完成的疏水器疏水顺畅，问题得到了很好解决，在系统运行时进行了多次验证，分别在机组升功率到10%、20%、30%、40%、50%时进行了验证，应急疏水阀不再频繁起跳，疏水畅通无阻。

2.5 其他系统疏水器改造及分析

在主蒸汽系统疏水器改造的同时，高压加热器系统、低压加热器系统、辅助蒸汽系统采用的膜盒式疏水器也存在疏水不畅的情况，这些膜盒式疏水器也全部更换为倒吊桶式疏水器。

由此可见，双金属片式、膜盒式等热静力型疏水器都有一个共同特点：其原理都是根据流体的温度差进行疏水，不能直接检测汽、水，而是间接通过温度来控制启闭，其对温度设定值以上、饱和温度以下的高温冷凝水有滞留作用。而倒吊桶式疏水器的优点是冷凝水排放是连续的，不存在积聚问题，而且较为牢固可靠。目前福清核电站所有蒸汽系统的疏水器已全部更换为倒吊桶式疏水器。