超超临界机组仪表导管及仪表阀门的配置设计特点分析

王伟 霍明鑫 王浩华

摘 要：隨着现代化科技以及信息化技术的飞速发展，超超临界机组得到了越来越多的重视，特别是那些百万级超超临界机组，由于仪表导管以及仪表阀门是其中最为重要的组成部分，这也对仪表导管与仪表阀门的配置工作提出了更高的要求。因此，文章首先对超超临界机组的基本概述加以明确;在此基础上，提出超超临界机组中仪表导管以及仪表阀门的配置工作，以求能够稳步提升超超临界机组的工作效率以及工作质量。

关键词：超超临界机组;仪表导管;仪表阀门;配置设计

0 引言

超超临界机组作为一种全新的技术，其在工作过程中会产生十分巨大的压力以及温度，如果不能保证其内部仪表导管以及仪表阀门的稳定程度，甚至还会造成极其严重的安全问题。因此，在仪表阀门以及仪表导管的配置方面，必须要采取稳定的材质，保证超超临界机组能够安全运行。

1 超超临界机组的基本概述

在超超临界机组之中，仪表导管与仪表阀门是其中最为关键的组成部分，其差压法测量液位、汽水成分分析以及节流法流量测量等方面，都需要在仪表阀门以及仪表导管的基础上加以实现。而在测量工作中涉及到的导管、阀门以及取源部件等，基本上都要与温度以及压力较高的介质展开直接接触，这就需要对壁厚、结构形式以及材料等方面展开更加深入的分析以及研究，使其能够更好地满足在压力以及温度方面的主要需求，保证超超临界机组能够安全、稳定的运转。

1.1 百万级超超临界机组的参数标准

由于我国在百万级超超临界机组方面的研究发展才刚刚起步，这也导致相应的参数系列在国家层面并没有一个稳定的标准，三大动力厂都是将各自从国外引入的技术机组作为标准所在，从而更好地满足不同用户在参数要求这方面存在的差异[1]。

1.2 百万级超超临界机组的机炉以及工艺管道

目前我国百万级超超临界机组内部的主汽管以及各类汽机部件，通常采用的都是质量更高的全新材料，例如奥氏体钢等，这类新型钢材的使用温度甚至能达到650℃。而在耐高温钢材的选择方面，通常情况下采用的都是含铭的合金钢材，其内部的铭含量越高，合金钢材的整体强度以及耐高温性能就会逐渐提升。同时，材料自身的性能方面还与很多客观因素有着至关重要的关系，在有些时候，还会出现铭含量较高的钢材料反而使用温度以及使用范围更低的情况。

2 超超临界机组中仪表导管以及仪表阀门的配置

2.1 超超临界机组中仪表导管的设计

2.1.1 一次门前取压短管以及导管材质

当前采用的导管材质，使用温度通常情况下不应超过550℃左右，这就导致超超临界在600℃以下并不适用。而国内当前应用较为广泛的不锈钢材料以及奥氏体不锈钢，其都能够满足600℃的基本需求，但是，由于异型钢中存在的焊接问题，使得百万级超超临界机组中大多不会采用这种材质。因此，必须要遵循与主管道同材质的原则，这样无论是在焊接角度还是材料耐温性的角度上来看，都十分合理。在对超超临界机组中仪表导管的分析中可以看出，其内部的主汽管、热再热器官以及出口集箱等高温部件，通常都会采用进口的耐高温合金钢作为主要涉及材质，这种新型合金钢材主要有P92、P122、P91这几种型号，而这其中质量以及档次最高的就是P122合金钢，其在本质上属于一种全新的12Cr钢材。因此，在一次门前导管以及取压短管中，如果需要采用与主管道统一材质的钢材，就可以使用P122新型合金钢材，其不仅能够满足600℃的超超临界参数，还能够达到不同场合之中的取源需求。

2.1.2 一次门前取压短管以及导管的规格

一次门前取压短管以及导管的材质方面，主要是在耐温能力的角度上进行选择的，而在导管规格方面，就要站在耐压力的角度上加以考虑。同一种材料在处于相同温度的环境下，如果其内部的内径相同，其壁厚越大，整体最大承受压力就越高;而壁厚相同的情况下，内径越小，最大允许压力就会越大。而导管的内径，其主要是由运行中的实际经验所决定的，内径小，在耗材方面就会相应减少，但测量延迟却会提升，并且很容易产生堵塞的状况，而内径较大则正好相反。充分结合这一主要特点，能够得出内径保持在10mm左右作为适宜，就算是超超临界机组，在没有特殊要求的情况下，也不能擅自改变内径。而在一次门前取压短管以及导管的材料和内径选择方面，要重点关注其壁厚是否能满足高压力以及高温度的要求，在压力、内径以及温度相同的情况下，不同材质之间需要的壁厚程度同样存在差异，产生这一现状的主要原因就在于材料间的承压能力以及材料性质存在不同。根据近年来的发展经验来看，一次门前取压短管以及导管应当采用小口径管材，如果在蒸汽压力不够高的情况下，也可以采取P93管材。然而，由于考虑到采购工作的各个细节，再加上规格统一原则的影响，通常都会采用P92钢小口径管材。

2.1.3 一次门后导管

由于一次门后中的介质，已经得到了充分冷却，或者一次门后导管已经被各种低温介质充满，导致一次门后导管的材质方面，根本无需关注介质自身的温度。在原则上来看，钢20同样能够作为超超临界参数中一次门后导管的使用材质。但由于一次门后中的介质温度很难得到稳定控制，甚至有时会超过钢20的最大承受温度，因此，为了保障一次门后导管的安全性以及稳定性，就可以选择316H的不锈钢管。

2.2 超超临界机组仪表阀门的设计

2.2.1 一次门的配置

通常情况下，一次门都会采用串联门的方式，但却并没有相应的国际标准引导，一般都是靠上游部位的一次门处于打开状态，如果出现紧急情况时才会关闭，而下游部位的一次门则主要用于操作方面，其主要目的就在于能够保证一个一次门能够处于关闭状态，从而提升超超临界机组仪表阀门的稳定性以及安全性，这就需要在热再热系统、给水系统以及主蒸汽系统中采用串联门方式来设置一次门。在国内超超临界机组仪表阀门的选择中，形成了截然不同的两种意见，分别是工艺阀门以及普通仪表阀门，在经过严格的对壁厚，发现工艺阀门相对于普通仪表阀门有着以下几点主要优势：一是其设计结构相对较为复杂，其在阀盖方面通常都是组合式或是多片式结构，使得密封部分在温度不断变化的情况下，能够拥有着一定的调节能力;而是工艺阀门的通经相对较为广阔，通常都在10mm以上;三是工艺阀门的阀杆长度较长，并且其手轮部位距离主阀体有着较远距离，便于展开操作;四是工艺阀门的填料使用多，并且有着良好的密封性，与高压阀门进行对比，其在阀体以及阀盖之间，一般都会采用密封焊的形势[2]。

2.2.2 一次门的材质要求

由于所用的不锈钢材料，一旦在温度超过600℃时，其就会出现硼化等不良现象。由此可见，阀体自身的材料对于整体仪表阀门的安全运行有着十分重要的影响，这一点在大部分厂商所提供的稳压曲线以及参数表格中，都已经得到了明显标注，如果温度超过600℃，不锈钢材料内部的压力就会迅速下降，直至完全归零。因此，在一次门的材料选型上，必须要选择那些与工艺流程管道所用材质大致相同的阀体材料，这类材料不仅拥有着良好的耐温性能，同时也具有着优异的焊接性，如果在主蒸汽管道中选择的是F92材料，就应当在一次阀门中选择同样的F92材料。

2.2.3 排污门的配置

仪表阀门中排污门的设置，应当与一次门的配置基本一致，采取串联的方式。由于在排污过程中会产生较大的差压，使得排污门很容易受到各类介质的冲刷，导致其出现磨损现象，所以，为了保证排污门能够完全闭合，不泄露其中的污染物质，就应当设置起相应的串联门。上有部位的排污门应当处于一种经常开启的状态，只有在必要时才会将其关闭，确保其不会被冲刷。而下游部位的排污门则是以供操作使用，一般采取先关后开的模式。

3 结论

百万级的超超临界机组，属于一种全新技术，其在工作中涉及到了极高的压力以及温度。因此，必须要注重器仪表阀门以及仪表导管的设置工作，保证超超临界机组能够安全、稳定的运转。

参考文献：

[1]华伟，赵洪生.基于ASME标准的超超临界机组仪表导管设计研究[J].电力勘测设计，2018（02）：49-53.

[2]王爱明，米大利，刘树洲.某超超临界机组热控仪表导管及阀门的设计探讨[J].仪器仪表用户，2017，24（05）：26-28.