汽液两相流自调节液位控制疏水器

一、汽液两相流疏水器案例一

   河南周口发电有限责任公司3号机组为上海汽轮机厂生产的N50-90/535单缸、冲击、凝汽式汽轮机。该机组高、低压加热器设计采用了电动式疏水调节阀，投运后一直存在着执行机构动作频繁、检修维护量大、调节阀密封面易磨损冲蚀、水位波动难以稳定等问题，给安全生产带来危害。

1. 原疏水器设计存在的问题
(1) 原设计的疏水器，由于电动装置和疏水器本身的故障，导致加热器长期处于无水位运行状态。大量的汽水混合物沿着加热器进入疏水管道，造成管子剧烈振动，危及安全生产。

(2) 加热器无水位运行，使加热器的疏水管道及弯头受到严重冲刷，管壁很快磨薄，使用寿命缩短，不仅增大了检修人员的工作量，而且还增加了设备的临检次数，危及机组安全运行。

2.疏水器的改进
  针对这一状况，公司有关技术人员经过考察、比较、论证后，决定采用一种新型液位自动控制装置HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器取代原电动操作机构，并于2000年6月，3号机组大修期间更换了2台高压加热器疏水器，又于2000年10月，对3台低压加热器进行了同样的改造。经过1年多的实践证明，新型液位自动控制装置HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器性能稳定，适应高、低压加热器各种运行工况下的水位调节，完全可以取代原电动式疏水调节阀。在变工况下，高压加热器水位稳定在500～600 mm，低压加热器水位基本稳定在400～500 mm，对保证高、低压加热器安全运行具有明显作用。

3. 新型液位自动控制装置HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器工作原理及安装注意事项 
 
3.1 HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器工作原理 

　
     HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器由汽阀、主调　节阀、调节器、旁路调节阀等组成(见图1)。在水位降低时，经过主调节阀进入汽液两相流自调节液位控制疏水器的疏水量因疏水压差减小而减少，调节汽管通过的水量因水位降低(即疏水压差减小)而减少，或通过蒸汽(在疏水水位低于调节汽管管口时)，造成总疏水量减少，使疏水水位逐渐升高；反之，在水位升高时，经过主调节阀进入汽液两相流自调节液位控制疏水器的疏水量因疏水压差增大而增加，调节汽管内通过的汽量因管口面积减小而减小或全部通过疏水(在疏水水位超过调节汽管管口时)，造成总疏水量增加，使疏水水位逐渐降低。从而实现水位自动调节控制。 图1 新型疏水调节水位控制器系统示意

3.2 新型水位调节器汽液两相流自调节液位控制疏水器的特点
(1) 除汽液两相流自调节液位控制疏水器为单独设计的部件外，其余的汽阀、主调节阀、旁路调节阀等构件均为普通闸阀。
(2) 汽液两相流自调节液位控制疏水器无活动机械部件，无电气控制元件，运行安全可靠。
(3) 汽液两相流自调节液位控制疏水器设计为不锈钢缩放喷管，耐冲蚀能力强，不易磨损，使用寿命长。
(4) 自调节能力强，能适应机组40%负荷变化的要求，保证水位稳定。 　运行操作方便，一次调整完毕，不需再作调整。
 
3.3 汽液两相流自调节液位控制疏水器安装中应注意的问题
(1) 有关的阀门、管道位置依现场情况而定。汽液两相流自调节液位控制疏水器安装应尽量靠近加热器本体，汽液两相流自调节液位控制疏水器与主调节阀之间需通过一短管相连，短管长度L≥250 mm，不能有弯头。
(2) 主调节阀和旁路阀应是闸板阀，以便于流量调整。
(3) 调节汽管与本体的接口位置，应在容器允许水位波动范围的中间位置之上50～100 mm。

二、汽液两相流疏水器案例二

   黑龙江岁宝热电有限公司（原阿城市热电厂）是1990年投产，现装机容量72MW，其中CC15—50/10/5机组配装两台JG—80—Ⅱ型并联式高压加热器；两台CB15—50/10/5机组各配一台JG—210型高压加热器；2004年金京分厂扩建的CC15—35/10/5机组也配装两台JG—80—Ⅱ型高压加热器。均采用调整抽汽作为加热汽源来提高给水温度。原机组设计的疏水装置为浮子式疏水器。在实际运行疏水器经常出现机械故障，既增加了现场运行人员的启停操作次数和检修人员的维修工作强度，又因为高加投入率的降低而导致锅炉煤耗的升高，经济性下降，更严重的是高压加热器的运行不稳定直接威胁着机组的安全运行。

 
1、 高压疏水器的改造措施
为了消除原设计的疏水器的各种弊端，从而保证机组回热系统的安全经济运行，我们根据溢流及压差原理，设计了一种新型疏水器即溢流式两项流疏水器，这种疏水器满足了高加在运行中疏水水位升高、降低及大负荷等工况下，对高加疏水水位进行自调节的需要。

2 、汽液两相流自调节液位控制疏水器工作原理
   当高加投入运行后，汽侧压力高于进入除氧器压力后，开启疏水器入口门，高加疏水从主管道进入汽液两相流自调节液位控制疏水器两喷嘴之间，通过疏水器出口门进入除氧器。此新型高加汽液两相流疏水器装置由汽源信号筒、溢流信号筒及疏水器喷嘴组组成。
   当高加水位升高（降低）时，汽源信号筒传递到疏水器的汽压信号是降低（升高），从而自动控制疏水器疏水器疏水流通量增大（减小），从而保证高加汽侧水位正常。由于溢流信号筒的安装高度与高压加热器正常水位高度一致，所以当高加在水侧流量增大，疏水量增大的情况下，疏水水位超过溢流通道后即被排出。其中起重要作用的是信号筒，当工况发生变化时，汽源信号筒内汽信号通流面积减小或增大，导致汽信号减弱或增强，从而疏水器疏水量的大小。这套汽液两相流自调节液位控制疏水器达到了当工况发生变化时，自动维持高加疏水水位，而无须人为调节的目的。

3、汽液两相流自调节液位控制疏水器特点
   该汽液两相流自调节液位控制疏水器自调节范围大，水位波动小，自控能力强，无信号调整和机械连接执行机构，即减少了疏水调节过程中的中间环节，避免了由于信号失灵或机械部分卡涩给发电机组带来的威胁，汽水冲击可能性小，提高热交换效率，降低了维修费用，减少了劳动强度，提高了高加投入率，增强了安全可靠性。
 

六、HY-K8汽液两相流自调节液位控制疏水器-设计参数
(A)HY—K8汽液两相流自调节液位控制疏水器参数
    最大工作压力：≤16MPa；
    最大工作温度: ≤455℃；
    调节汽用量：约为疏水容积流量的1－3‰；
    可通流量：根据最大流量设计。

(B)HY—K8汽液两相流自调节液位控制疏水器外型图：
  1.壳体材质为#20钢
  2.壳体内阀芯材质为1Cr13

 
(C)HY—K8型汽液两相流自调节液位控制疏水器外型尺寸及重量：
(一)　Φ273 Dn250汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
   压 力  　长×宽×高   　　 尺 寸  　　 相变管接口法兰尺寸 　重量
   1.6Mpa    L×G×H     320×405×340     　　Φ=200         115
(二)　Φ219  Dn200汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
   压 力  　长×宽×高   　　 尺 寸  　　 相变管接口法兰尺寸 　 重量
   1.6Mpa    L×G×H     297×340×310     　  Φ=185          85
(三)　Φ159  Dn150汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
    压 力  　长×宽×高   　　 尺 寸  　　 相变管接口法兰尺寸 　 重量
    10Mpa 　　L×G×H 　　438×315×335  　　　 Φ=220         113
    6.3Mpa    L×G×H     418×295×345    　　 Φ=180         94
    4.0Mpa    L×G×H     364×270×305     　　Φ=185         72
    2.5Mpa    L×G×H     277×270×275     　　Φ=185         59
    1.6Mpa    L×G×H     264×250×265     　　Φ=185　　　　 47
(四)　Φ133  Dn125汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
    压 力  　长×宽×高   　　 尺 寸  　　 相变管接口法兰尺寸 　 重量
    10Mpa　  L×G×H 　　438×315×335  　　　Φ=220          113
    6.3Mpa    L×G×H     418×295×345    　　Φ=180           94
    4.0Mpa    L×G×H     364×270×305     　 Φ=185           72
    2.5Mpa    L×G×H     277×270×275     　 Φ=185           59
    1.6Mpa    L×G×H     264×250×265        Φ=185　　　　 　47
(五)　Φ108  Dn100汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
    压 力     长×宽×高      尺 寸       相变管接口法兰尺寸    重量
   6.3Mpa   　 L×G×H     400×250×321    　 Φ=180          67
   4.0Mpa   　 L×G×H     360×235×287     　Φ=165          52
   2.5Mpa   　 L×G×H     269×235×257     　Φ=165        　47
   1.6Mpa  　  L×G×H     264×220×225       Φ=165        　38
(六)　Φ89  Dn80汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
   压 力     长×宽×高      尺 寸       相变管接口法兰尺寸    重量
   6.3Mpa　　　L×G×H     392×210×287     　Φ=180           63
   4.0Mpa　　　L×G×H     327×200×240     　Φ=165           51
   2.5Mpa   　 L×G×H     256×200×214     　Φ=165           45
   1.6Mpa　　　L×G×H     255×200×210     　Φ=165           35
(七)　Φ76  Dn65汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
   压 力     长×宽×高      尺 寸       相变管接口法兰尺寸    重量
   6.3Mpa  　  L×G×H     340×200×265     　Φ=180           58
   1.6Mpa   　 L×G×H     234×185×205       Φ=165       　  28
(八)　Φ57  Dn50汽液两相流自调节液位控制器外型尺寸及重量（kg）：
   压 力     长×宽×高      尺 寸       相变管接口法兰尺寸    重量
   6.3Mpa  　  L×G×H     367×175×243     　Φ=155        　 39
   4.0Mpa  　  L×G×H     284×165×227       Φ=140       　  35
   1.6Mpa  　  L×G×H     220×165×183       Φ=140        　 20

（D）HY—K8型汽液两相流自调节液位控制疏水器相变管选取规格如下：
（一）、正常情况：（厂方不特殊要求）
  （1）HY—K8型汽液两相流自调节液位控制疏水器规格为：Ф57、Ф76、Ф89、Ф108、Ф133、Ф159六种。
  （2）HY—K8型汽液两相流自调节液位控制疏水器规格与相变管规格统一如下：
      Ф159汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф89
      Ф133汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф76
      Ф108汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57
      Ф89汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57
      Ф76汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф57
      Ф57汽液两相流疏水器，相变管选型为Ф38

（二）、非正常情况：
  （1）可根据客户实际要求定做，设计时考虑压力、疏水量、疏水流向、负荷变化等等；
  （2）特殊定做前，需业务员或工程部人员和客户进行沟通，尽可能按我们的标准规格生产。

（三）公司声明

    我公司严格遵循汽液两相流原理采用单台设计，保证同样机组不同客户工况的实际需求，争取完美设计，减少客户因调试带来不必要的麻烦。

    西安交通大学能源与动力工程学院，在开创了我国火电厂节能领域的著名教授、博士生导师林万超教授的带领下，从80年代初至今在火电厂节能理论及试验研究工作中取得了一系列重大成果,“汽液两相流自调节液位控制器”是其中之一。汽液两相流自调节液位控制器源于交大出自西安为各种压力容器内的疏水水位提供准确控制。

   西安恒宇电力技术有限公司是一家专门从事节能环保技术及设备研究与开发的新型高科技公司，主要致力于节能，环保领域的新型设备及工程实施等的研发及市场推广应用。

   我们本着“以人为本，精益求精”的企业精神，开拓创新意识，广纳人才，与西安交通大学、西北工业大学等国内著名院校进行技术交流与合作，研制与开发适应市场需求的新型节能环保设备。为用户打造最优节能方案，为用户争取最低能耗指标，为用户实现真正清洁生产，为用户节约资源创造财富，为用户提升经济社会效益。

公司名称：西安恒宇电力技术有限公司
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