CN101476967A - 一种电站阀门的压力试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电站阀门的壳体试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按壳体试验要求进行连接设置，先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.5倍公称压力的壳体试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格。所述阀门密封试验与上述方法相似。本发明以氦气为介质，模拟阀门在电站实际工作环境中的高温状态，从而可以准确测得阀门的质量状况，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门的压力试验方法，具体涉及一种用于火力发电站的高温高压阀门的压力试验方法。
背景技术
火力发电站是电站中最普遍的一种形式，在火力发电站的所有工艺系统中均需要设置专门的高温高压阀门，例如，锅炉系统蒸汽系统的工艺门，仪表发送器前端的仪表门，取样系统的各种阀门等。也就是说，电站各工艺系统功能的实现是靠各种阀门来保障的，特别是一些高端的高温高压阀门，必须保证能在600℃、30MPa的条件下良好运行，如果这些电站阀门的质量不过关，轻则影响机组运行的经济性，重则影响电站工艺系统功能的实现，造成机组降负荷甚至停机。因此，电站阀门的质量好坏，直接影响电站运行的安全性和经济性。
另一方面，随着电力建设的飞速发展，机组的容量不断增大，大容量机组的能源消耗小、相对污染小、电厂效率高，故发展大容量机组完全符合国家的能源、环保政策。目前，我国新上机组均为为300MW、600MW的超临界机组和660MW、1000MW的超超临界机组，在未来10～20年间还将开发高温超超临界机组。然而，机组容量越大，电站工艺系统的蒸汽温度、压力参数也越高，从而对高温高压阀门性能及质量要求也越来越高。
因此，检测电站阀门以保证其性能和质量，使其能可靠地应用于电站工艺系统中，是阀门应用的关键。现有的阀门检测方法是进行压力试验，即主要是阀门的壳体试验和密封试验。为了得到准确的测试结果，最好的办法是模拟阀门的工作状态，使阀门处于工作状态时进行压力试验。然而，由于阀门在工作状态时，其管路中通的是高温高压的水蒸气，这种水蒸气的温度和压力极高，无法从电站管路中直接或间接引出，也很难用其他装置产生得到。因此，长期以来，国内外的电站阀门压力试验方法均在常温下进行，以中国国家标准为GB/T 12224-2005为例，所述阀门壳体试验是以含防腐剂的水、煤油或其他黏度不大于水的适当流体为介质，在不高于52℃的温度下作表压力不低于1.5倍公称压力的壳体试验，在保压状态下持续一定时间，以肉眼观察受压壁是否有可见渗漏进行判断；所述阀门密封试验参照上述壳体试验的方法，在常温下作试验压力不低于1.1倍公称压力的密封试验。
然而，由于上述压力试验方法均在较低的温度(不高于52℃)或常温状态下进行，跟电站阀门的工作条件下的实际温度相差很大，因此无法准确测得阀门的质量状况，而阀门在高温高压的工作环境下，其材料很容易发生蠕变，导致一些在上述压力试验中合格的阀门运用到实际电站工作环境中时，出现泄漏或使用一段时间后即出现内泄的情况。
因此，开发一种电站阀门的压力试验方法，使待测阀门处于模拟的实际工作状态中以准确测得阀门的质量状况，显然具有实际的积极意义。
发明内容
本发明目的是提供一种电站阀门的压力试验方法，以获得准确的阀门质量状况。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电站阀门的壳体试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按壳体试验要求进行连接设置，先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.5倍公称压力的壳体试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格；
所述设定时间为：当待测阀门的公称尺寸DN≤50时，所述设定时间为15s；当待测阀门的公称尺寸DN为65～200时，所述设定时间为60s；当待测阀门的公称尺寸DN≥250时，所述设定时间为180s。
上文中，阀门的连接设置为现有技术，可以按照GB/T 12224-2005标准进行管路连接；所述设定温度是一个范围，这个根据电站各个工艺系统中的实际温度来确定的；所述压力值下降的设定标准是根据实际需要以及阀门的精度要求和压力测量仪器的精度来综合确定的。
上述技术方案中，所述压力值下降的设定标准为0.1MPa。所述压力值下降的设定标准即为泄漏压力，即当其出现泄漏，压力下降0.1MPa时即判断为阀门不合格；该数值越小，检测的精度越高。
一种电站阀门的密封试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按密封试验要求进行连接设置，先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.1倍公称压力的密封试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格；
所述设定时间为：当待测阀门的公称尺寸DN≤50时，所述设定时间为15s；当待测阀门的公称尺寸DN为65～200时，所述设定时间为30s；当待测阀门的公称尺寸DN为250～450时，所述设定时间为60s；当待测阀门的公称尺寸DN≥500时，所述设定时间为120s。
上述技术方案中，所述压力值下降的设定标准为0.1MPa。
上文中，所述阀门壳体试验和阀门密封试验在保温保压状态下持续的设定时间均是参照国家标准GB/T 12224-2005规定进行的。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明以氦气为介质，模拟阀门在电站实际工作环境中的高温状态，从而可以准确测得阀门的质量状况，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。
2.本发明的压力试验方法可以适用于各种工作于高温高压状态下的阀门，具有广泛的应用范围。
3.本发明以惰性气体氦气为介质，因而具有良好的可操作性和准确性，实际实验也证明，本发明的实验方法是准确可靠的。
附图说明
图1是本发明实施例一的系统图；
图2是本发明实施例一的流程示意图；
图3是本发明实施例一的又一流程示意图；
图4是本发明实施例一中试验1的试验结果图；
图5是本发明对比例的试验结果图。
其中：1、箱式电阻炉；2、温度传感器；3、压力传感器；4、气体增压泵；5、气控加压阀；6、气控泄压阀；7、空气压缩机；8、精密过滤器；9、储气罐；10、定压安全阀；11、消音冷却排气装置；12、气控球阀；13、瓶装氦气。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种电站阀门的密封试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按密封试验要求进行连接设置，先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.1倍公称压力的密封试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格。
本发明的装置参见图1～3所示，一种电站阀门的压力试验装置，包括阀门仿真加热系统、高压试验气体增压系统、低压气动控制系统和计算机监控系统；
所述阀门仿真加热系统包括箱式电阻炉1、温度传感器2和压力传感器3；所述高压试验气体增压系统包括气体增压泵4、气控加压阀5和气控泄压阀6；所述低压气动控制系统包括空气压缩机7、精密过滤器8和储气罐9，三者依次通过管路连接；所述阀门仿真加热系统通过气控加压阀5与气体增压泵4管路连接，气体增压泵4与气源13连接，阀门仿真加热系统和气控加压阀5之间的管路设有旁路并与气控泄压阀6管路连接；所述低压气动控制系统的储气罐9分别通过电磁阀连接控制气体增压泵4和气控加压阀5，储气罐9的出口与气控泄压阀6连接；所述温度传感器2连接于箱式电阻炉内的管路上，所述压力传感器3连接于阀门仿真加热系统和气控加压阀5之间的管路上；所述计算机监控系统通过温度传感器和压力传感器的反馈信号对阀门仿真加热系统、高压试验气体增压系统和低压气动控制系统实现电气控制。
所述高压试验气体增压系统还包括定压安全阀10和消音冷却排气装置11，所述定压安全阀10连接于阀门仿真加热系统和气控加压阀5之间的管路上，所述消音冷却排气装置11与气控泄压阀6的出口连接；所述气体增压泵4与气源之间还设有气控球阀12，气控球阀12通过电磁阀由低压气动控制系统连接控制；所述连接气体增压泵的电磁阀与储气罐之间连接有气控减压阀。
所述仿真加热系统的箱式电阻炉采用SX2-12-10电阻炉作为阀门仿真加热母体，加配高压气体输入管道及相应的温度传感器和压力传感器，就可完成阀门仿真加热系统；SX2-12-10箱式电阻炉的炉壳用薄钢板经折弯焊接制成，内炉衬为专用耐火材料制成的矩型炉衬，有铁铬铝合金制成螺旋状的加热元件穿于内炉衬上、下、左、右的丝槽中，电炉的炉口砖、炉门砖用轻质耐火材料，内炉衬与炉壳之间用耐火纤维作为保温层。测控用热电偶在电阻炉后部插入内炉膛内，并由固定座固定。通过对箱式电阻炉加以适当的改造，在炉膛内加入高温高压管道和被试验阀门连接为一体，在进入被试验阀门前的高温高压气体管道上安装了温度传感器，便于及时能够采集高温高压气体的温度值，将数据传给计算机；箱式电阻炉自带的HY智能温控仪独立控制电阻炉内温度和保温，电阻炉内被试验阀门温度和打入的高压气体温度也随着被加热，通过一定时间的保温保压并通过PT1000采集高压气体温度值和对应的高压气体压力值，由计算机根据设定压力值自动控制补压、保压，自动采集温度、压力值，自动采集泄漏值，并自动生成报表。
所述高压试验气体增压系统的作用是为了仿真阀门在电站使用的压力条件；采用一台气体增压泵配合一台气控加压阀、一台气控卸压阀就能实现自动加压和卸压功能，为了安全还必须加装一台定压安全阀及消音冷却排气装置。气体增压泵驱动源为压缩空气，不需要电源，安全防爆，自动保压，只需连接驱动压缩空气及需被增压的气源即可，被增压的气源是市售的瓶装氦气，由于高温高压气体在排放时气体流速过大，会产生刺耳的啸叫声，同时由于试验介质是高温气体，直接排放容易伤人和损坏设备，因此在高温高压气体排放端设计安装了消音冷却排气装置，减缓气体流速，降低噪声和排放气体的温度，保护操作人员及设备的安全，消音冷却排气装置必须放置户外，人员禁止靠近。
所述低压气动系统主要的功能是为气体增压系统提供驱动压缩空气源，主要由空气压缩机、精密过滤器、储气罐组成。
所述计算机监控系统的电气控制采用阀控技术，本实施例中是采用三通直动式电磁阀、三通先导式电磁阀、气控减压阀来控制切换气路，实现气路切换。在控制上，必须安装每只阀的手动操作的自锁按钮，分别控制每一只阀的开关操作。按钮必须带状态指示灯，指示电磁阀通电情况。气控加压阀、气控卸压阀、气控球阀的换向采用三通直动式电磁阀控制，能实现手动和自动控制功能。三通先导式电磁阀采用气控减压阀自动控制。操作面板上必须安装自锁“紧急停止”按钮，带指示灯指示。按钮锁定时，指示灯发光。所述计算机监控系统的系统软件可采用NI采集卡控制，对试验系统中的气体增压系统启动和停止、自动加压、卸压等进行逻辑控制；实现在控制室控制台上进行试验气体压力的设定，实时压力和温度监控；系统控制软件通过RS485或RS232通讯接口读取当前压力、温度数据和其他运行参数；系统工作异常时和压力没有到达设定压力时，各有一路开关量输出，触点为常开触点，触点容量250V/1A；系统控制软件应同时能够对一套高压液体试验台进行监控，也可通过RS485或RS232通讯协议对其他监控设备进行数据传输，实现多个设备集中监控。
本发明试验装置的工作原理是：采用15MPa瓶装工业氦气为气源，用气控增压泵将其增压至11～69MPa，再使高压氦气进入仿真加热炉内的试验阀门，然后对阀门和试验气体同时加热到设定温度，检查压力和温度变化来判断阀门的密封状况；试验完成后，箱式电阻炉降温，高压气体由气控泄压阀排出。在这些操作过程中，均有计算机监控系统进行监测和控制。
在本实施例的阀门密封试验中，进行判断的压力值下降标准为0.1MPa。所述压力值下降标准即为泄漏压力，即当其出现泄漏，压力下降0.1MPa时即判断为阀门不合格；所用阀门的规格型号为316NB-GM6，试验时间均为15s，并设定了不同的温度和压力进行了一系列试验(试验1～6)，具体如下表：
| 试验 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 对比例 |
| 设定压力/MPa | 41.3 | 29.4 | 25.4 | 23.2 | 20.6 | 11.8 | 41.3 |
| 设定温度/℃ | 37.0 | 204.0 | 343.0 | 454.0 | 565.0 | 648.0 | 37.0 |
| 泄漏判断/MPa | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 保压时间/S | 60.0 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 15.0 | 60.0 |
| 稳定时间/S | 10.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 10.0 |
| 初始压力/MPa | 41.6 | 29.4 | 25.4 | 23.2 | 20.6 | 11.8 | 41.4 |
| 初始温度/℃ | 37.0 | 200.5 | 355.8 | 476.1 | 564.2 | 629.3 | 37.0 |
| 泄漏压力/MPa | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.9 |
| 下降温度/℃ | 0.0 | -0.3 | -0.4 | -0.8 | -1.6 | -1.4 | 0.0 |
| 综合泄漏/MPa | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.9 |
对比例一
一种电站阀门的密封试验方法，与实施例一的不同之处为：采用的介质为氮气；设定的温度和压力与实施例一的试验1相同，均为37.0℃和41.3MPa，其阀门密封试验的结果见上表中对比例栏。
可见，本发明采用氦气为介质时，不会出现综合泄漏现象，可准确测得阀门的质量状况。而当以氮气为介质时，则出现了综合泄漏。
上表中的试验1和对比例还附有附图，参见图4～5所示，从图中可以明显的看出，采用氮气为介质时出现了综合泄漏，表现为压力线向下倾斜；而采用氦气为介质时没有泄漏，压力线是平稳的。
实施例二
一种电站阀门的壳体试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按壳体试验要求进行连接设置，先将阀门加热到设定温度，设定温度为648.0℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.5倍公称压力的壳体试验，在保温保压状态下持续15s，如果压力值下降超过0.1MPa时，判定为不合格。所用阀门的规格型号为316NB-GM6，具体如下表所示：
| 设定压力/MPa | 设定温度/℃ | 泄漏判断/MPa | 保压时间/S | 稳定时间/S) |
| 20.0 | 648.0 | 0.1 | 15.0 | 0.0 |
| 初始压力/MPa | 初始温度/℃ | 泄漏压力/MPa | 下降温度/℃ | 综合泄漏/MPa |
| 21.0 | 650.0 | 0.0 | -1.5 | 0.0 |
可见，本发明的试验方法，采用氦气为介质，不会出现综合泄漏现象，可准确测得阀门的质量状况。
Claims (4)
1.一种电站阀门的壳体试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按壳体试验要求进行连接设置，其特征在于：先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.5倍公称压力的壳体试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格；
所述设定时间为：当待测阀门的公称尺寸DN≤50时，所述设定时间为15s；当待测阀门的公称尺寸DN为65～200时，所述设定时间为60s；当待测阀门的公称尺寸DN≥250时，所述设定时间为180s。
2.根据权利要求1所述的电站阀门的壳体试验方法，其特征在于：所述压力值下降的设定标准为0.1MPa。
3.一种电站阀门的密封试验方法，将待测阀门接入试验管路中，按密封试验要求进行连接设置，其特征在于：先将阀门加热到设定温度，设定温度为37～700℃，然后充填氦气，作表压力不低于1.1倍公称压力的密封试验，在保温保压状态下持续设定时间，如果压力值下降超过设定标准时，判定为不合格；
所述设定时间为：当待测阀门的公称尺寸DN≤50时，所述设定时间为15s；当待测阀门的公称尺寸DN为65～200时，所述设定时间为30s；当待测阀门的公称尺寸DN为250～450时，所述设定时间为60s；当待测阀门的公称尺寸DN≥500时，所述设定时间为120s。
4.根据权利要求3所述的电站阀门的密封试验方法，其特征在于：所述压力值下降的设定标准为0.1MPa。
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Owner name: SUZHOU CHINA TOUR I + C CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: HUANENG INSTRUMENT CONTROL SUZHOU LTD. |
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Granted publication date: 20110330 Termination date: 20200107 |