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超超临界机组取样短管
和高温高压仪表阀的选用
鲁
魁
1
周立仁
2
周
斌
2
（
1.
浙江省火电建设公司，
杭州市、
310006
；
2.
华能浙江分公司，
玉环县，
317604
）
[
摘要
]
针
对目前国内在超超临界机组上仪表导管和仪表阀的选
用上没有标准规范可循，
这给热工仪表导管和仪表阀门的选用带来了
一定困难。
本文结合玉环工程的经验，
分析了仪表导管和仪表阀的结
构
、
密封型式以及使用注意事项等，
提出了仪表阀和仪表导管的选
用
方法。
[
关键词
]
仪表导管
仪表阀
选用
The Selection
of Sampling-tube and High-Pressure& High-
Te
mperature Instrument Valve in Ultra-
Super-Critical Unit
[Abstract]Aim at the selection of
sampling-tube and hig
h-pressure& high-
temperature instrument valve in Ultra-
Supe
r-Critical Unit which there was no
criterion to follow
，
it
is difficult to select the sampling-
tube and sigh-pressure&
high-
temperature instrument valve in Ultra-Super-
Critical
paper analyzed the structure
of sampling-tube and
high-pressure&
high-temperature instrument
valve
，
the patte
rn
of seal and cautions of use ,illustrated the
selection o
f Sampling-tube and High-
Pressure& High-Temperature Instrum
ent
Valve in Ultra-Super-Critical Unit.
[Key Words] Sampling-Tube Instrument-Valve
Selection
1.
前言
对于热工安装而言，
超超临界机组与以往亚临界机组最大不同处
在于仪表导管和仪表阀门的选用
上。
由于超超临界机组在我国属于高
新技术范围，
加上我国现行的电力行业标准
《火力发电厂热工自动化
就地设备安装、管路及电缆设计技术规定》
(DL/T 5182-2004
，以下
称《规定》）中未涉及超超临界机组仪表导管及仪表阀门选用的相
关
规定，
造成国内设计单位也无现成的导则可循，
这给取样短管和仪表
阀门在设计阶段的选用提出了新的课题。本文拟结合玉环
电厂
4
×
10
00MW
工程，总结仪表导管和仪表阀门选用的经验，提出切实可行的
< br>选用方案。
1.1
超超临界参数
1979
年日本电源开发公司（
EPDC
）首次提出“超超临
界”蒸汽
参数的概念，简称
USC
（<
/p>
ultra supercritical
），国内也有称为“高
效超临界”或“超级超临界”。目前“超超临界”的提法已被工程界
广泛接受和认同。但是，进入超临界后参数如何分档，目前世界上还
没有定论，
对超临界和超超临界参数的划分还没有统一的标准。
不同
国家的超超临界机组有不同的参数系列。
2004
年
2
月，“
863
”计划
“大型超超临界火电技术研究”
课题确定，
超超临界将是中国火电的
发展方向，并确定现阶段超超临界蒸汽参数为<
/p>
25-28MPa/580-600
℃
/
600
℃，机组容量为
700
—
1000MW
，但有专家认为，这只是我国超
超
临界的起步参数。
专家预计未来
10
—
20
年间将开发出蒸汽参数更高，<
/p>
达到
30-35MPa/650-700
℃的二次再热机组，
效率向
50
—
55%
迈进。
作
为
“
863
”
计划依托项目，我国首座
1000MW
燃煤电厂——华能玉环<
/p>
电厂的蒸汽参数为
26.25MPa/605
℃
/603
℃。
1.2
导管及仪表阀门在超超临界机组上所涉及的范围
超超临界机组的不同点是主蒸汽压力、
温度以及再热蒸汽温度的
进一步提高。
主要涉及的系统及受热面包括给水母管、
过热器减温水、
高加水侧、
省煤器、
水冷壁、
汽水分离器、
过热器、
过热器
出口联箱、
主蒸汽管、主汽门、高压缸、高压缸入口前几级叶片等。主蒸汽温度
的提高则主要影响末级过热器、末级过热器出口联箱、主汽管、主汽
门、
高压缸、高压缸入口前几级叶片转子等。再热蒸汽温度的提高则
涉及末级再热器、
末级再热器出口联箱、
热再热蒸汽管道、
再热
汽门、
中压缸、
中压缸入口前几级叶片转子等。
在这些工艺部件或管道上装
设测量仪表时，
需特别注意
高温高压问题。
给水系统主要注意压力问
题，因为给水温度相对
并不高。热再热系统则主要注意温度问题，因
压力相对并不高。主汽系统则压力及温度都
有较大的提高。
2.
导管及仪表阀门
压力、差压、差压法
测量液位、节流法测量流量以及汽水成分分
析的取样等，
都要用
到由仪表导管及仪表阀门等附件组成的管路系统
作为取源部件。
导管及阀门等附件需与介质直接接触，
承受被测介质
的高温高压
，在材料选择、
壁厚的确定、结构设计等方面都要认真对
待才能
确保在超超临界参数条件下长期运行的安全可靠。
2.1
一次门前取压短管材料选用
根据
“火电发电厂热工自动化就地设备安装、
管路及电缆设计技
术规定”
DL/T5182-2004
：当被测
介质参数
P=17-25.4Mpa
，
t=500-56
6
℃时，
汽水系统中
一次门前取压短管及导管材质均采用
12Cr1MoV
或
与主管道同材质。就玉环项目而言，其蒸汽参数已远超出“规定”的
压
力温度范围，“规定”中的内容已不适用，但“与主管道同材质”
仍可适用。锅炉出口集
箱、
主汽管、热再热汽管及汽机高温部件多采
用进口新型的
P91
、
P92
、
P122
几种铁素体耐高温合金钢，其中档次
< br>最高者是
P122
，是一种新型的
12Cr
钢。因此一次门前取压短管及导
管采用新型
12Cr
钢的
T122
管，可满足
600
℃超超临界参数在各种场
合的取源要求。
但此种类型的小口径管在市场上很难采购，
同时存在
异种钢焊接的问题，因此，
在玉环项目上，主蒸汽一次
仪表门前的一
次取压短管我们仍采用了
“与主管道同材质”
且在市场上可采购的
Φ
32
×
8
的
T92
钢小口径管。热再热蒸汽仪表导管结合市场上的采购情
况则全部采用
T91
小口径管，一次阀前采用
Φ
25
×
5
管。
2.2
一次门后取压短管材料选用
考虑到市
场上无法采购到
T92
的
Φ
16
×
3
小管，且主蒸汽
取样测
点一次阀门后的导管所承受的温度已远远低于被测介质的温度，因
此，该部分仪表管道选用了
TP316H
号称“超级不
锈钢”的小口径管。
热再热蒸汽仪表导管一次阀后则采用
Φ
16
×
3
的
T91
管或
TP316H
< br>管。
2.3
一次阀前仪表导管长度
参照国内火电
机组热工安装施工规范及安装单位的习惯做法，
一
般将一次阀前
的仪表导管的预留长度仅为
250mm
左右，
< br>也就是说，
只
要满足阀门留在保温层以外即可。
通过实际运行后我们发现，
对于那
些用于高温场
合的一次阀，
按上述长度预留一次阀前导管，
一次阀本
身阀体温度将达到
370
℃到
< br>400
℃之间，虽然该温度尚在一次阀正常
运行允许范围
之内，
但这也将大大影响阀门的可靠性及使用寿命。
如
果将一次阀前仪表导管长度预留至
1m
，则可大
大降低一次阀的运行
温度，提高阀门的可靠性。
2.4
一次阀前仪表导管的型式
一次阀前仪
表导管的型式因一次阀的选用不同
而异。如果一次阀选用普通仪表阀，因其本身
重量较轻，仪表导管则可按直管道来考虑；如
果选用工艺阀门作为仪表一
次阀，
由于阀门本身因重量的增加而往往
需要加装固定支撑，<
/p>
因此，
一次阀前仪表导管的型式就必须加以考虑，
以消除因工艺管道膨胀、
振动所引起的焊口应力增加。
通常的做法是
将一次阀前仪表导管制作成一个膨胀弯（示意图见图一），膨胀弯的
具体尺寸可视弯管机的具体情况而定
3.
仪表阀门
仪表阀门的选用在国内有两
种不同的意见：
普通仪表阀门和工艺
阀门。究其原因，纯粹是由
于其设计的归属问题造成。在国
内，仪表一次阀的设计归属于热工专业，因此，国内的仪
表
一次阀多选用热工专业所熟悉的仪表阀门。而在国外，仪表
一
次阀门的设计归属于机务专业，因此，在我国由国外设计
公司设计的电厂里，仪表一次阀
均采用工艺阀门（如南通电
厂、玉环电厂国外成套供货项目等）。
3.1
普通仪表阀门
仪表阀门从其原使用意
图看，
是作为隔离仪表而设置的，
安装位
置接近于仪表而远离取源口，
因此，
作为仪表阀其一般仅需要
考虑耐
压问题而无需考虑耐温问题。
但目前从各仪表阀门的生产
商所提供的
温度压力曲线上看，
其耐温及耐压值大多已能满足超
超临界机组所需
要的温度及压力值要求。
但需要指出的是，
由于仪表阀在阀盖设计的
型式及密封填料的不同，其阀门性能存在着
较大的差异，以
Swagelo
k
不锈
钢仪表阀门为例，若采用普通的聚四氟乙烯（
PTFE
）填料，
其
所适用的温度范围为–
53
至
232
℃
,
而采用<
/p>
Grafoil?
石墨填料的，
则其
温度适用范围则可高达
648
℃，并在该温
度下，其耐压值仍可达
212
bar
，
已能满足绝大部分超超临界机组对高温高压仪表阀的使用要求。