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主蒸汽流量計故障的處理分析

來源:作者:發表時間:2017-05-05 08:44:20

 摘 要:主蒸汽流量是聯合循環機組的控製參數。本文主要從以下三方麵做了介紹:首先介紹了差壓式流量計的常見故障,其次重點解釋了處理故障前應采取的措施,好後說明了差壓式流量計故障的處理方法。

 
0 前言
  主蒸汽流量作為聯合循環機組重要的控製參數,其決定著滑壓曲線的變化趨勢,影響著主蒸汽閥門的開度。如果發生異常現象,一定要采取安全可靠的處理方法,在處理過程中方式方法尤為重要。
  主蒸汽流量一般采用差壓式流量計,由一個流量孔板產生三組取樣,分別接出三台差壓式流量變送器。
 
1 差壓式流量計的組成及工作原理
  主蒸汽流量計一般由流量孔板、一次閥門、引壓管路、二次閥門、排汙閥門、平衡門和差壓變送器組成。其工作原理為,通過引壓管路將流量孔板差壓引入到差壓變送器。來自正、負引壓管路的壓力直接作用於變送器傳感器雙側隔離膜片上,通過膜片內的密封液傳導至測量元件上,測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉化器,經過放大等處理變為標準電信號輸出。
 
2 差壓式流量計的常見故障
  常見的故障分為引壓管路和閥門部分故障、差壓變送器故障兩大類。
2.1 引壓管路和閥門部分故障
  引壓管路和閥門部分故障主要包括有引壓管路堵塞、引壓管路結冰和閥門連接處泄露等。
  常見的引壓管堵塞分為負引壓管堵塞和正引壓管堵塞。當負引壓管堵塞,流量增加而負引壓管又堵塞時,流量計示值會升高,但增加量變小。當流量降低而負引壓管又堵塞時,流量計示值下降。管道中流量不變(保持原流量),則其流量計示值不變。當正引壓管堵塞。當流量增加時,流體管道中的靜壓力亦相應增加,設其增加值為 P0,同時,因流速增加而靜壓降低,設其值為 P1。若 P0=P1,則三暢流量計示值不變;若P0>P1,則流量計示值增加;若P0<P1,則三暢流量計示值降低。當流量降低時,流體管道中的靜壓力亦相應降低,設其降低值為 P1,同時,因流速降低而靜壓升高,設其值為 P0。若 P0=P1,則流量計示值不變;若 P0>P1,則流量計示值下降;若 P0<P1,則流量值升高。管道中流量不變(保持原流量),則其流量計示值不變。
  引壓管路結冰和引壓管路堵塞現象較為接近,但其處理方式不同。
  閥門連接處泄漏亦可以分為兩類負壓側泄漏和正壓側泄漏。負壓側閥門連接處泄漏,當流量 F 增加,而負引壓管泄漏時,則流量值會增加。當流量下降時,負引壓管靜壓增高為 P0,負引壓管泄漏為P1。若 P0=P1,則流量計示值不變;若 P0>P1,則三暢流量計示值升高;若P0<P1,則流量計示值下降。正壓側閥門連接處泄漏,當流量增加時,負引壓管靜壓下降為 P0,正引壓管泄漏為 P1。若 P0=P1,則流量計示值不變;若 P0>P1,則流量計示值升高;若 P0<P1,則三暢流量計示值下降。
 
2.2 差壓變送器故障
  差壓變送器故障主要包括零點漂移,膜片變型或損壞和電子元件故障等。
  差壓變送器的故障主要表現為,在流量穩定的情況下產生測量的波動,或發生階躍性的測量值跳變。
 
3 主蒸汽流量計的重要性及常見故障處理前應采取的措施
         主蒸汽流量的重要性主要體現在滑壓曲線上,滑壓曲線事關旁路控製和主蒸汽調閥開度。因此主蒸汽流量的故障處理尤其重要,在就地處理故障前應采取必要的熱控措施,保證機組的安全穩定運行。
3.1 主蒸汽流量的重要性
  旁路控製係統的任務是保證燃機點火後係統建壓,汽輪機啟動前維持衝轉壓力,汽機衝車後旁路及時關閉,事故工況迅速開啟避免鍋爐超壓。聯合循環餘熱鍋爐設計為 100% 旁路,可以保證在汽機全切的情況下保證餘熱鍋爐所產生的蒸汽可以通過旁路係統循環通流。
  高壓旁路蒸汽調節閥壓力控製為單回路控製係統,設計方案如下:汽輪機啟動前,高壓旁路蒸汽調節閥的設定值跟隨實際壓力,進行自動升降,從而維持在汽輪機的衝轉壓力,衝車完成後設定值轉為由協調控製根據高壓主蒸汽流量經過函數折算出主蒸汽壓力的設定值,並在此設定值上加上 0.7MPa 偏差,保證汽輪機壓力控製回路起作用,從而高旁調閥保證處於自動且全關狀態,實現高壓主蒸汽全部進入汽輪機做功。高壓主蒸汽壓力設定值滑壓曲線見附表 1。
 
如果發生流量測量比實際偏大的情況,對高壓旁路的控製影響主要為高壓主蒸汽壓力設定值偏高,影響高壓旁路的保護正常動作。對主汽調閥的影響為高壓主蒸汽壓力設定值偏高,主汽調門會關小,影響汽輪機的正常發電量,甚至可能導致主機保護動作發生非停。
  如果發生流量測量比實際偏小的情況,對高壓旁路的控製影響主要為高壓主蒸汽壓力設定值偏小,高壓旁路會開閥泄壓,如果偏差較大會危機汽機運行安全。對主汽調閥的影響為高壓主蒸汽壓力設定值偏高,主汽調門會開大,影響餘熱鍋爐的汽包水位控製,甚至可能導致主機保護動作發生非停。
 
3.2 常見故障處理前應采取的措施
高壓主蒸汽壓力設定值滑壓曲線
 
 如果發生主蒸汽流量計的故障,情況可分為一台故障、兩台故障和三台故障三種情況,根據故障的情況不同處理采取的熱控措施亦不同,下麵將以引壓管路保溫措施不到位,導致其結冰為例,分別針對以上三種情況分別予以論述。
 
3.2.1  一台故障的處理措施
  當一台差壓式流量變送器結冰時,具體情況可能分為兩種,一種為正壓側先結冰,負壓側後結冰,一種為負壓側先結冰,正壓側後結冰。當發生地衣種情況時流量顯示會快速上升,當負壓側再結冰時,流量顯示會下降,當正壓側和負壓側全部結冰時流量顯示為零。當發生第二種情況時流量顯示會快速下降,當正壓側再結冰時,流量顯示會下降,當負壓側和正壓側全部結冰時流量顯示為零。
  當發生上述情況時,熱控應及時采取邏輯強置措施。強置的具體措施為強置流量顯示和差壓測量的壞質量判斷。具體流量強置數值應谘詢運行人員,並根據就地處理進度確定強置的數值,如果采取強置大值的方法應在此基礎上增加一定的偏置,如果采取強置小值的方法應在此基礎上減少一定的偏置,以此保證在邏輯三取中時不會選中結冰的差壓式流量變送器,保證正常測量的數值參與調節和保護。詳見圖 1。
 
3.2.2  兩台故障的處理措施
  當出現第二台差壓式流量變送器結冰時,應根據地衣台結冰時強置的情況采取相應的措施。如果地衣台采取強置大值的方法,第二台應采取強置小值的方法;如果地衣台采取強置小值的方法,第二台應采取強置大值的方法。以此保證在邏輯三取中時不會選中結冰的兩台差壓式流量變送器,保證正常測量的數值參與調節和保護。具體操作如圖 1。
3.2.3  三台故障的處理措施
  當出現第三台差壓式流量變送器結冰時,首先應立即強置當前值保證機組的正常運行。然後再根據實際情況,采取後續措施。
  新建燃機負荷 - 鍋爐蒸汽流量曲線。根據近期曆史趨勢,總結出燃機負荷 - 鍋爐蒸汽流量曲線,通過 POLY 函數實現燃機負荷和主蒸汽流量的對應替代,此曲線可以應對網調的負荷調節。選取近期曆史趨勢的原因為影響主蒸汽流量的其他因素(例如環境溫度、濕度和燃機排汽溫度等)的變換較小,主蒸汽流量變化的主要影響因素為燃機負荷,以此來保證燃機負荷 - 鍋爐蒸汽流量曲線的可靠性。
 
  但是由於近期趨勢可能收集不到部分負荷段的相關數據,在超出現有數據負荷的部分應采取必要的補救措施,可以參考相同負荷運行的另一台餘熱鍋爐的主蒸汽流量,以此來彌補現有數據的不足。為了保證數據切換的可靠性,切換條件要嚴謹,現有函數的負荷下線上增加 25MW 與另外一台的燃機負荷大於 100MW。如此設置的好處是當另一台運行機組突然故障或跳機時保證數據能及時切換到函數輸出,保證機組的安全運行。具體操作見圖 2。
 
  圖中的模擬量切換塊 RAXFR 因設置合理的切換速率,避免切換過程中的信號大幅波動對機組正常運行造成的幹擾。
 
  新增三取中和函數輸出的切換。原有的三取中出口增加相應的模擬量切換塊 RAXFR,以實現原有三取中和燃機負荷 - 鍋爐蒸汽流量曲線的切換,並設置合理的切換速率,防止因切換速率產生的擾動。
 
4 主蒸汽流量計的常見故障處理方法
  當處理措施完成後,應針對不同的故障類型進行進一步分析處理好就地設備故障,這樣方能處理好相關的故障。
4.1  引壓管堵塞
  一般情況下,引壓管的堵原因主要是由於差壓變送器引壓管不定期排汙或顆粒物侵入等原因造成。當引壓管堵塞時,關閉一次閥門,使用鋼絲或鐵絲將其堵塞位置暢通。如無法疏通,則打開一次閥門借助蒸汽壓力加以衝洗。使用蒸汽衝洗後仍沒有解決引壓管堵塞,則應動用相關切割和焊接工具,更換引壓管的堵塞部分,使其恢複正常運行。
 
4.2 引壓管路結冰
  引壓管路結冰僅發生在極寒天氣或保溫措施不到位的情況下,其處理措施為及時投入相關的保溫電源,使伴熱電纜處於加熱狀態。檢查相應的保溫層厚度是否滿足了相關的設計要求,或者為局部保溫層受到破壞,如發生因次而引起的溫度偏低,應及時加裝相應厚度的保溫中層。
  引壓管路結冰的預防措施為進入冬季時,及時檢查相關設備的保溫措施是否已到位,長期運行中有無損壞,如有損壞及時修複。
4.3 閥門連接處泄漏
  閥門連接處泄漏多為一次閥門與管子的接頭處泄漏。當閥門連接處泄漏時,在現場可以看到焊接處的滲水或者蒸汽泄漏現象,如果為一次閥門前泄漏,需要請專業堵漏公司予以處理,如果為一次閥門後泄漏,可以關閉一次閥門重新焊接堵漏。如果遇到特殊情況發生一次閥門後引壓管泄漏時,隻要將泄漏處予以更換即可。
 
4.4  差壓變送器故障
  差壓變送器在正常運行時,出現的故障多是零點漂移、膜片變型或損壞和電子元件故障等。在現場能直接判斷的故障零點漂移和電子元件故障,膜片變型或損壞隻能通過試驗室的儀器通過校驗後方可判斷。零點漂移的判斷方法為打開平衡閥,關閉正、負壓側二次閥門,此時差壓變送器輸出電流為 4mA,畫麵顯示為 0。如果不是 4mA,則說明零點有漂移現象,需要對差壓變送器的零點進行調整。電子元件故障主要通過顯示和測量加以判斷。
 
5 結語
  當出現一台故障的相應措施的實施,減少了因為三暢流量計的原因對機組控製造成的擾動;當三台同時故障的方案實施避免了非計劃停機,為就地設備處理贏得了充足的時間。
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