鴨河口電廠DRESSER安全閥校驗(yàn)新技術(shù)及應(yīng) 用

          Application Of  New Technology In verifying Safe Valves Of  Power  Plant

朱紅兵         廖毛雄       高建峰     

（南陽鴨河口發(fā)電有限公司，河南 南陽 474671   ）

                                    

  [摘要]  介紹鴨河口電廠鍋爐DRESSER安全閥，使用NSH安全閥在線定壓儀新技術(shù)，在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，僅需10分鐘時(shí)間即可安全、可靠的完成單臺安全閥在線性能檢測和工作參數(shù)檢測，及起座壓力在線整定。實(shí)際應(yīng)用表明：實(shí)際升壓實(shí)跳驗(yàn)證，該裝置及技術(shù)校驗(yàn)整定準(zhǔn)確，操作安全快捷，確保了安全閥校驗(yàn)時(shí)的設(shè)備和操作人員的安全，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

   [關(guān)鍵詞]   DRESSER安全閥  在線壓力整定  安全經(jīng)濟(jì)效益    

Abstract]  The principle of on-line performance and working parameters testing by using NSH on-line safety value calibrator are briefed . On –line performance testing , working parameters testing on-line setting of safety value under the operating condition of boiler can be completed within 2-5 seconds by using such kind calibrator. Practical application shows that safety and economy benefits are remarkable.

[Key Words] on-line setting；safety value； calibration curve

     0 前言 

河南南陽鴨河口發(fā)電有限公司一期工程安裝2×350MW發(fā)電機(jī)組，已分別于1998年5月、1998年12月投入商業(yè)運(yùn)行。鍋爐型式為亞臨界參數(shù)，平衡通風(fēng)W型火焰，強(qiáng)制循環(huán)燃煤鍋爐，由法國STIEN公司設(shè)計(jì)，西班牙B&W公司制造。該鍋爐的汽包、再熱器進(jìn)出口管道設(shè)計(jì)安裝了9臺由英國DRESSER公司制造的彈簧式安全閥。我公司自2001年12月以來使用NSH安全閥在線定壓儀校驗(yàn)整定經(jīng)檢修的安全閥，并且經(jīng)實(shí)際升壓實(shí)跳驗(yàn)證，該裝置的重復(fù)性誤差和測量誤差均不超過1%，該指標(biāo)符合國家《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》和ASME標(biāo)準(zhǔn)要求，安全性能、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1安全閥的檢驗(yàn)規(guī)定

      按照《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》的要求，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經(jīng)檢修后， 都應(yīng)校驗(yàn)安全閥的起座壓力。并明確規(guī)定“規(guī)程監(jiān)察范圍：（f）熱力系統(tǒng)壓力容器：高、低壓加熱器、除氧器、各類擴(kuò)容器等”。鍋爐彈簧安全閥的試驗(yàn)間隔不大于一個(gè)小修間隔。《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》（ DL612-1996）9.1.13對使用儀器校驗(yàn)安全閥有明確規(guī)定：“純機(jī)械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進(jìn)行校驗(yàn)調(diào)整，一般在75%～80%額定壓力下進(jìn)行。”

2  安全閥 在線校驗(yàn)儀 應(yīng)用情況：

在2003年3月21日，我公司#1機(jī)組小修后，在機(jī)組并網(wǎng)后使用NSH安全閥在線定壓儀校驗(yàn)鍋爐9臺DRESSER彈簧安全閥（汽包安全閥3臺，再熱器安全閥6臺）， 對9臺DRESSER彈簧安全閥全部校驗(yàn)完成僅用了2個(gè)小時(shí),并且在校驗(yàn)安全閥的 過程中, 對機(jī)組運(yùn)行中的升降負(fù)荷工況沒有任何影響。我們通過使用NSH安全閥在線定壓儀校驗(yàn)整定檢修后的這些彈簧安全閥，并用在線定壓儀對同一臺安全閥進(jìn)行多次檢測，并且經(jīng)實(shí)際升壓實(shí)跳驗(yàn)證，儀器的重復(fù)性誤差和測量誤差均不超過1%。該指標(biāo)符合國家《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》和ASME標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1在線定壓儀系統(tǒng)構(gòu)成

在線檢測校系統(tǒng)由機(jī)械夾具、液壓動(dòng)力單元和數(shù)據(jù)采集處理單元三大部分組成，彼此相對獨(dú)立，由兩條10米長的液壓軟管和兩條10米長的五芯屏蔽電纜互相聯(lián)成一個(gè)完整的安全閥測試系統(tǒng)。

2.1.1組合式夾具：保證對待測安全閥實(shí)施夾持定位，為液壓動(dòng)力單元提供施加外力的環(huán)境，采用組合式結(jié)構(gòu)，操作拆卸十分方便。（見圖一）

     2.2.2液壓動(dòng)力單元：提供可調(diào)節(jié)的液壓輸出和流量，最大輸出10MP_a，最大提升力為50KN，用以控制外加的提升力和提升速度。

待測安全閥

調(diào)節(jié)螺母

油缸墊片

提升油管接頭

油缸

復(fù)位油管接頭

聯(lián)接螺母

閥桿

拉力傳感器

圖一、 部件安裝簡圖

   2.2.3  數(shù)據(jù)處理單元：它是測試系統(tǒng)的核心，直接決定系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。

其中，力傳感器采用輪輻式結(jié)構(gòu)，靈敏度極高，精度可達(dá)到0.05% ，壓力傳感器采用高溫型傳感器，工作溫度可達(dá)200~250℃。兩種傳感器均為高輸出式，內(nèi)藏放大器，其線性度、重復(fù)性和抗干擾能力極強(qiáng)。

測試系統(tǒng)采用了二通道低增益，高精度放大電路，智能化A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集電路，可同時(shí)采集力、壓力二個(gè)參數(shù)，核心部分選用目前市場上先進(jìn)的筆記本電腦（CPU PⅢ600），可繪制曲線并打印測試結(jié)果，具有漢字化的人機(jī)對話功能，各測量通道的數(shù)據(jù)均可在屏幕上顯示，在超量程的情況下，確保系統(tǒng)和安全閥的安全。

2.2   操作步驟如下：

安全閥吹掃

NSH安裝(二分鐘)

結(jié)束

NSH調(diào)整(二分鐘)

誤差 < 規(guī)定值?

NSH測量(一分鐘)

N

Y

圖二、 測試步驟簡圖

     見圖二，選擇被測試安全閥，根據(jù)系統(tǒng)安裝圖可方便地完成NSH部件的安裝和連接；在計(jì)算機(jī)主控窗口上單擊“裝入?yún)?shù)”選定被測安全閥；（見圖三）選擇壓力傳感器測量方式，輸入被測安全閥的基礎(chǔ)壓力值；核對無誤后，單擊“在線定壓”，此時(shí)系統(tǒng)提示：“正在測試！請等待！”打開液壓單元電源開關(guān)至“開啟”位置，調(diào)整“系統(tǒng)壓力調(diào)整”旋鈕至計(jì)算機(jī)指示“所需油壓”值；將換向控制旋鈕旋至“提升”位置，使油缸活塞帶動(dòng)被測閥的閥桿向上移動(dòng)；通過觀察閥桿上升或聽到介質(zhì)排泄的聲音，確定閥已開啟后，立即將換向控制旋鈕旋回“復(fù)位”位置，關(guān)閉電源；計(jì)算機(jī)將自動(dòng)進(jìn)入結(jié)果顯示窗體，（見圖四）顯示測試曲線、測試時(shí)間、開啟壓力、調(diào)整高度等參數(shù)；根據(jù)計(jì)算機(jī)提示的調(diào)整高度，調(diào)節(jié)定壓螺母；單擊“退出”鈕，重新起動(dòng)測試程序，得出新的測試曲線和結(jié)果。反復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至開啟壓力和整定壓力相差不大于“測量允許誤差” 時(shí)，此時(shí)計(jì)算機(jī)顯示“調(diào)節(jié)完畢”，表示測量結(jié)束。

圖三   計(jì)算機(jī)操作界面                                   圖四  計(jì)算機(jī)測驗(yàn)結(jié)果   

     

3      誤差分析

按照《ASME C4 安全閥》標(biāo)準(zhǔn)PG-72.2 規(guī)定，鍋爐本體（包括汽包、過熱器）整定的起座壓力允許在以下范圍內(nèi)變化：±1%的整定壓力。

K1

K2

K3

V1

V2

N

圖五 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)簡化框圖

  根據(jù)選用MSC—5101采樣器、傳感器的精度以及放大器設(shè)計(jì)精度，測試系統(tǒng)起座壓力度量誤差分析如下。系統(tǒng)簡圖見圖五：

其中：f——物理量（力、壓力）     V₁V₂——中間電量

     N——數(shù)字量（力、壓力）        K₁、K₂、K₃——各級轉(zhuǎn)換系數(shù)

由：；   ；  

所以：  

按誤差傳遞理論，絕對誤差和相對誤差分別為：

代入實(shí)際偏差量：

   （拉力傳感器最大誤差） 精度0.05%

    （壓力傳感器最大誤差）精度0.2%

   （放大器誤差）

   （A/D轉(zhuǎn)換器最大誤差）

因而，可以求得提升力和壓力的相對誤差分別為：

根據(jù)開啟壓力計(jì)算公式：

其中：P——開啟壓力      P_L——系統(tǒng)內(nèi)壓

     A——閥門密封面積       f——附加外力

從而可以得出開啟壓力的相對誤差為：

由此可以看出，開啟壓力的相對誤差不僅和附加力、系統(tǒng)內(nèi)壓有關(guān)，而且與密封面積有關(guān)， 就一般而言，安全閥密封面積在50~125，通過計(jì)算分析，可以得出：

。

4  安全性、經(jīng)濟(jì)性分析：

4.1安全性分析：

根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督局鍋爐壓力容器監(jiān)察局頒布的《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：“在用鍋爐的安全閥每年至少應(yīng)校驗(yàn)一次” ；國家電力公司頒布的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》規(guī)定：“各種壓力容器安全閥應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)和排放試驗(yàn)”。這些規(guī)定都十分明確了對電站安全閥的定期校驗(yàn)工作的要求。我們公司以前一直采用人工實(shí)跳排放試驗(yàn)的方法進(jìn)行安全閥校驗(yàn)，每次實(shí)跳試驗(yàn)都要在壓力容器超壓（高于工作壓力）狀態(tài)下進(jìn)行，但鍋爐汽包、再熱器及過熱器等壓力容器頻繁超壓工作，對壓力容器的損害很大，直接影響到設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命和安全穩(wěn)定性。由于采用人工校驗(yàn)不能達(dá)到完全的安全規(guī)范，而且經(jīng)過多次實(shí)跳，安全閥的彈簧強(qiáng)度會產(chǎn)生疲勞衰減變化，并且安全閥的工作密封面易發(fā)生蒸汽沖刷損傷，從而造成彈簧安全閥的設(shè)計(jì)工作壽命縮短，增大了校驗(yàn)的難度，同時(shí)又存在一定的不安全因素。使用NSH安全閥定壓儀進(jìn)行在線校驗(yàn)，可在介質(zhì)壓力低于60%整定值時(shí)校驗(yàn)安全閥，無需提高系統(tǒng)壓力，防止了因介質(zhì)排放對閥門密封面造成的沖擊損傷，同時(shí)避免了鍋爐壓力容器頻繁超壓工作，確保了設(shè)備和操作人員的安全。

4.2     經(jīng)濟(jì)性分析：

4.2.1   2003年3月21日，在我公司#1機(jī)組小修啟動(dòng)并網(wǎng)后，我們對該鍋爐汽包和再熱器的9臺安全閥進(jìn)行起座壓力整定校驗(yàn)工作。以往對安全閥進(jìn)行起座壓力整定校驗(yàn)，采取長時(shí)間投用燃油的方法提高鍋爐的壓力和溫度，并趕在機(jī)組并網(wǎng)前采用實(shí)跳的方法測試校驗(yàn)安全閥的起跳壓力，再根據(jù)每次實(shí)跳的壓力值松緊彈簧。采用傳統(tǒng)的人工實(shí)跳校驗(yàn)方法整定安全閥，校驗(yàn)整定一只安全閥至少需實(shí)跳兩三次，多則五六次，校驗(yàn)一臺安全閥平均要花費(fèi)2個(gè)小時(shí)。以往我們單臺鍋爐大修后對汽包和再熱器的9臺安全閥全部進(jìn)行整定校驗(yàn)工作，大約需要16-18個(gè)小時(shí)。每小時(shí)鍋爐平均燃用25噸輕柴油，每次校驗(yàn)安全閥要耗用燃油大約400噸，按現(xiàn)在燃油（#0輕柴油）市價(jià)2800元/T計(jì)算，每次人工校驗(yàn)的燃油費(fèi)用大約為：2800×400=1120000元，若加上蒸汽損失、廠用電損耗及人工校驗(yàn)費(fèi)等費(fèi)用，每次人工校驗(yàn)安全閥的總費(fèi)用大約需1160000元左右，不但耗費(fèi)較大，而且增大了發(fā)電成本。

4.2.2   NSH安全閥在線定壓儀可在機(jī)組運(yùn)行的情況下，進(jìn)行在線校驗(yàn)，僅需2~5 秒時(shí)間即可完成對安全閥進(jìn)行在線性能檢測和工作參數(shù)檢測，約需10分鐘即可完成單臺安全閥的在線整定工作。我公司本次完成全部9臺安全閥的校驗(yàn)工作耗時(shí)約120分鐘。機(jī)組提前了約16個(gè)小時(shí)并網(wǎng)發(fā)電，按每小時(shí)平均發(fā)電量250MW，每度電價(jià)按0.30元計(jì)算，只此一項(xiàng)即可產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益約為：0.30×25×10⁴×16 = 1200000元。

人工校驗(yàn)與NSH在線校驗(yàn)對比表

試驗(yàn)方式	校驗(yàn)臺數(shù)	校驗(yàn)時(shí)間	校驗(yàn)耗費(fèi)	基礎(chǔ)壓力	校驗(yàn)條件	存在問題
人工校驗(yàn)	9臺	16H	116萬	1.05倍工作壓力	并網(wǎng)前	時(shí)間長,費(fèi)用高,不安全
在線校驗(yàn)	9臺	2.0H	4.5萬	0.7倍工作壓力	并網(wǎng)后	安全,快捷,費(fèi)用低

  

                                           圖六      人工校驗(yàn)與在線 校驗(yàn)效果對比圖

5     結(jié)論

       我公司自2001年12月以來經(jīng)過使用NSH安全閥在線定壓儀校驗(yàn)整定鍋爐DRESSER安全閥，徹底改變了傳統(tǒng)的校驗(yàn)方法，測量更加精確，定值更加可靠，操作更加規(guī)范，縮短了校驗(yàn)時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量燃油和蒸汽能源，降低了發(fā)電成本，降低了噪音污染，安全性能、經(jīng)濟(jì)效益顯著，為機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行提供了可靠的保證。

作者簡介：

朱紅兵  ，1970年生，男，河南南陽人，工程師，從事火電廠生產(chǎn)管理工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]  Chuanhu  Zhang，Kun Liu. New Calibration Technology for Safety Valves of Utility Boiler.Electricity，2001，4.

[2]   DL 612-1996　《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》（ DL612-1996）9.1.13

[3]   ZBJ 98013-89   《電站安全閥技術(shù)條件》

[4]   勞動(dòng)部　　       《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

[5]   ASME C4.100　《安全閥》

[6] 國家電力公司  《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》