給水高加旁路三通閥在中國電廠應(yīng)用 [摘 要] 蒲城發(fā)電廠2號機組的高加旁路閥采用氣動三通閥,以實現(xiàn)在危急情況下的旁路切換和機組保護。該機組在整套啟動試運過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)“推動”故障,其主要原因是電磁閥和薄膜閥的氣源接口距離過近,造成工作壓力不足。改進氣動控制回路后,保證了三通閥的工作可靠。 [關(guān)鍵詞] 高加旁路三通閥 氣動控制回路 改進 ImprovementofPneumaticControlLoopforHPBypassT-wayValvesFuGuobin 蒲城發(fā)電廠2號機組是由羅馬尼亞設(shè)計并制造 的一次中間再熱、四缸四排汽、沖動、凝汽式330MW機組,其高壓給水依次經(jīng)過5、6、7號高壓加熱器以及6號減溫器,后送入鍋爐省煤器。高加系統(tǒng)采用一級大旁路保護,通過儀用壓縮空氣來控制和驅(qū)動高加旁路三通閥,以實現(xiàn)高加水側(cè)和高加旁路側(cè)的快速切換。在2號機組的整套啟動試運過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)了“拒動”故障。通過對“拒動”原因的分析和采取了改進措施,使三通閥的動作得到了可靠的保證。高加三通閥包括入口閥與出口閥,分別安裝在高壓加熱器進口和出口處,當高壓加熱器發(fā)生故障時,水位超過允許水位,緊急切換給水到旁路,保證高壓加熱器安全解列,從而起到保護高壓加熱器的作用。 高加三通閥特點: 1.全液動控制系統(tǒng):動作快,且切換時間快可達2S。 2.也可選擇電動入口閥與電動出口閥:操作時間略長,但可以省略2臺氣動快開閥,簡化系統(tǒng)設(shè)計。 3.液壓缸帶阻尼錐,保護系統(tǒng)管路及閥座不受沖擊。 4.閥體形式為Z型或角型,旁路方向可在180度范圍內(nèi)調(diào)整。 5.閥體為鑄造或整體鍛造,材料:WCB、A105 或WB36(15NiCuMoNb5)。其中WB36閥體更適合于超臨界及更高壓力機組使用。 1 高加旁路三通閥的工作原理 1.1 三通閥的有關(guān)工作參數(shù)高壓給水:28MPa,265℃儀用空氣:0.6MPa 兩位四通電磁閥電源:AC220V電磁閥控制氣源管徑:<10mm×1mm紫銅管薄膜閥驅(qū)動氣源管徑:<38.1mm鍍鋅管1.2 三通閥的工作過程三通閥氣源連接見圖1,三通閥各控制、驅(qū)動設(shè)備的工作狀態(tài)分析見表1。表1 三通閥各控制、驅(qū)動設(shè)備的工作狀態(tài)工作設(shè)備系統(tǒng)正常,投入高加時的工作狀態(tài)系統(tǒng)保護,投入旁路時的工作狀態(tài)電磁閥不勵磁,1-2接口通,RL10S201OFF勵磁,1-3接口通,RL10S201ON1號薄膜閥B1-A1接口不通,C1-A1接口通B1-A1接口通,C1-A1接口不通2號薄膜閥B2-A2接口通,C2-A2接口不通B2-A2接口不通,C2-A2接口通三通閥活塞至上限,投入高加活塞至下限,投入旁路 注:RL10S201為高加旁路三通閥功能代號。圖1 原設(shè)計高加旁路三通閥氣動控制回路 三通閥的動作原理:高加任一液位高高ϖ聯(lián)鎖柜(HB11-L)送出切除高加指令ϖ執(zhí)行柜(HAO1-A4)模件SCA4505翻轉(zhuǎn)使電磁閥柜(HZ03-E4)繼電器動作,輸出AC.220V電磁閥工作電源,三通閥控制電磁閥被勵磁ϖ電磁閥1-3接口、2-4接口分別接通,1號薄膜閥A1接口得到氣壓,2號薄膜閥A2接口排放氣壓ϖ三通閥氣缸活塞下行至下限ϖ切除高加,投入旁路(RL10S201被關(guān)閉)。反之,全部高加水位正常ϖ投入高加,切斷旁路(RL10S201被打開)。 給水高加旁路三通閥中國部分業(yè)績表 序號 | 用戶名稱 | 所屬集團 | 機組容量 | 訂貨年份 | 設(shè)計壓力/溫度 | 執(zhí)行機構(gòu) | 備注 | 1 | 江蘇徐州彭城電廠 二期工程 | 華潤 | 2x300MW 亞臨界 | 2003 | 28.1MPa,260℃ | 電動 Auma | | 2 | 內(nèi)蒙古海勃灣電廠 三期工程 | 內(nèi)蒙古電力 | 2x330MW 亞臨界 | 2003 | 22.7MPa,180℃ | 液動 | | 3 | 河北王灘電廠 一期工程 | 大唐 | 4x600MW 亞臨界 | 2004 | 23.3MPa,281℃ | 電動 Rotork | | 4 | 江蘇太倉電廠 三期工程 | 華能 | 2x600MW 超臨界 | 2004 | 33.9MPa,283℃ | 電動 Rotork | | 5 | 貴州黔西電廠 | | 4x300MW 亞臨界 | 2004 | 23.9MPa,183℃ | 電動 Auma | | 6 | 甘肅張掖電廠 | | 2x300MW 亞臨界 | 2004 | 23.9MPa,183℃ | 電動 Auma | | 7 | 貴州大龍電廠 擴建工程 | 華電 | 2x300MW 亞臨界 | 2004 | 23.9MPa,183℃ | 電動 Auma | | 8 | 河南鶴壁電廠 二期工程 | | 2x300MW 亞臨界 | 2004 | 23.7MPa,282℃ | 電動 Rotork | | 9 | 廣東湛江奧里油電廠 | | 2x600MW 超臨界 | 2004 | 33.9MPa,282℃ | 電動 Auma | | 10 | 云南滇東電廠 二期工程 | 云南電力 | 4x600MW 亞臨界 | 2005 | 23.3MPa,282℃ | 電動 Rotork | | 11 | 浙江烏沙山電廠 一期工程 | 大唐 | 4x600MW 超臨界 | 2005 | 33.9MPa,284℃ | 電動 Rotork | | 12 | 湖南襄樊電廠 二期工程 | 華電 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 33.9MPa,283℃ | 電動 Rotork | | 13 | 內(nèi)蒙古達拉特電廠 四期工程 | 北方電力 | 2x600MW 亞臨界 | 2005 | 23.6MPa,283℃ | 電動 Auma | | 14 | 江西豐城電廠 二期工程 | 江西省投 | 2x660MW 超臨界 | 2005 | 34.0MPa,284℃ | 電動 Rotork | | 15 | 內(nèi)蒙古錫林電廠 | | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 24.6MPa,310℃ | 電動 Auma | 東鍋 | 16 | 四川華鎣山電廠 擴建工程 | 國電 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 24.6MPa,281℃ | 電動 Sipos5 | 東鍋 | 17 | 四川瀘州電廠 新建工程 | 川南 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 33.9MPa,282℃ | 液動 | | 18 | 四川金堂電廠 一期工程 | 國電 | 2x600MW 亞臨界 | 2005 | 23.6MPa,283℃ | 電動 Auma | | 19 | 江西黃金埠電廠 一期工程 | 國電 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 35.0MPa,283℃ | 液動 | | 20 | 福建可門電廠 一期工程 | 華電 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 35.0MPa,283℃ | 電動 Auma | | 21 | 內(nèi)蒙古包頭一電廠 | 內(nèi)蒙古電力 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 23.6MPa,283℃ | 電動 Auma | | 22 | 內(nèi)蒙古包頭二電廠 | 內(nèi)蒙古電力 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 23.6MPa,283℃ | 電動 Auma | | 23 | 內(nèi)蒙古包頭河西電廠 一期工程 | 華電 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 33.9MPa,281℃ | 電動 Auma | | 24 | 內(nèi)蒙古霍林河坑口發(fā)電有限公司 | 內(nèi)蒙古電力 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 27.5MPa,280℃ | 電動 Auma | SPEC | 25 | 遼寧營口電廠 | 華能 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 33.9MPa,283℃ | 電動 Rotork | | 26 | 甘肅石嘴山電廠2x330MW技改工程 | 國電 | 2x330MW 亞臨界 | 2005 | 27.5MPa,280℃ | 液動 | | 27 | 河南古城電廠 | 華潤 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 27.7MPa,280℃ | 電動 Rotork | | 28 | 湖南鯉魚江電廠 B廠 | 華潤 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 35.0MPa,283℃ | 電動 EMG | | 29 | 江蘇淮陰第二發(fā)電有限公司三期工程 | 華能 | 2x300MW 亞臨界 | 2005 | 27.5MPa,283℃ | 液動 | | 30 | 安徽淮南田集電廠 一期工程 | 中電投 | 2x600MW 超臨界 | 2005 | 35.0MPa,283℃ | 電動 Rotork | | 31 | 湖南益陽電廠 一期工程 | 華電 | 2x600MW 超臨界 | 2006 | 35.0MPa,283℃ | 電動 EMG | | 32 | 齊齊哈爾電廠 | | 2X300MW 亞臨界 | 2006 | 25.0MPa,283℃ | 電動 Auma | | 33 | 山東魯北電廠 一期工程 | 魯能 | 2x300MW 亞臨界 | 2006 | 25.0MPa,283℃ | 液動 | | 34 | 山西柳林電廠 一期工程 | 山西省投 | 2x600MW 亞臨界 | 2006 | 24.8MPa,284.1℃ | 電動 Sipos5 | | 35 | 山西運城電廠 一期工程 | 大唐 | 2x600MW 超臨界 | 2006 | 28.1MPa,285℃ | 電動 EMG | | 36 | 湖南益陽電廠 二期工程 | 華電 | 2X600MW 超臨界 | 2006 | 34.0MPa,288℃ | 電動 EMG | | 37 | 陜西府谷電廠 一期工程 | CACS | 2X600MW 超臨界 | 2006 | 28.0MPa,283.4℃ | 電動 EMG | | 38 | 河北上安電廠 三期工程 | 華能 | 2X600MW 超臨界 | 2006 | 35.3MPa,290℃ | 電動 EMG | | 39 | 遼寧鐵嶺電廠 | 華電 | 2X600MW 超超臨界 | 2006 | 37.1MPa,300℃ | 電動 Sipos5 | | 40 | 福州可門電廠 二期工程 | 華電 | 2X600MW 超臨界 | 2007 | 28.0MPa,285℃ | 電動 Rotork | | 41 | 浙江寧海電廠 二期工程 | 國華 | 2X1000MW 超超臨界 | 2007 | 37.1MPa,300℃ | 液動 | | 42 | 河北灤河承德 電廠 | 國電 | 2X330MW 亞臨界 | 2007 | 25.830MPa,270℃ | 液動 | | 43 | 云南滇東電廠 三期工程 | 魯能 | 4X600MW 亞臨界 | 2007 | 23.36MPa,282℃ | 電動 Rotork | | 44 | 開封火電廠 | 中水 | 2X600MW 超臨界 | 2007 | 37.00Mpa, 290.9℃ | 電動Auma | | 45 | 湖南漣源電廠 | 華電 | 2X330MW 亞臨界 | 2007 | 28MPa,270℃ | 電動 | | 46 | 印度騰達(Mundra)電廠 | | 2X330MW 亞臨界 | 2007 | 28.5MPa,270℃ | 液動 | | 47 | 哈爾濱熱電 | | 2x300MW 亞臨界 | 2008 | 28MPa,270℃ | 電動 | | 48 | 安徽當涂電廠 | 大唐 | 2X600MW 超臨界 | 2008 | 35.3MPa,290℃ | 電動 | | 49 | 渭河電廠 | 大唐 | 2x300MW 亞臨界 | 2008 | 28MPa,270℃ | 電動 | | 50 | 灞橋電廠 | 大唐 | 2x300MW 亞臨界 | 2008 | 28MPa,270℃ | 電動 | |
2 高加旁路三通閥的現(xiàn)場試驗 2.1 高加旁路三通閥的“拒動”故障 在儀用壓縮空氣系統(tǒng)安裝完畢,電磁閥控制氣 源、薄膜閥驅(qū)動氣源連接檢查正確、完畢之后,儀用壓縮空氣系統(tǒng)投入0.6~0.7MPa的儀用壓縮空氣,首先對空氣管路進行清洗吹掃,確保管路空氣的清潔。根據(jù)系統(tǒng)安全需要,高加旁路三通閥專門備用200L儲氣罐,并有彈簧管壓力表監(jiān)視空氣壓力。在三通閥試驗中,首先電磁閥不勵磁,緩慢開啟氣源一次門給儲氣罐充氣,當壓力上升至0.45MPa時,1號薄膜閥C1排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設(shè)計工作壓力,三通閥保持原態(tài);關(guān)掉氣源,給電磁閥勵磁,緩慢開啟一次門,當壓力至0.46MPa時,2號薄膜閥C2排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設(shè)計工作壓力,三通閥“拒動”。 2.2 三通閥“拒動”的原因分析 表2 三通閥“拒動”的原因分析序號可能存在的原因采取的相應(yīng)對策對策執(zhí)行情況結(jié)論1儀用空氣系統(tǒng)氣源連接不對按照設(shè)計圖S1-46-22609施工照圖施工OK2電磁閥、薄膜閥接口配管不對分析各控制設(shè)備工作狀態(tài)配管1OK 3電磁閥、薄膜閥、三通閥故障安裝前單獨試驗,三通閥解體檢修全部試驗、檢修OK 4儀用空氣帶雜質(zhì),活塞卡澀管路*吹掃,活塞檢修*吹掃、檢修OK 5儀用空氣系統(tǒng)壓力不夠空壓機啟動系統(tǒng)檢漏,壓力監(jiān)視檢漏,監(jiān)視壓力OK 注:表中“OK”表示已滿足系統(tǒng)要求。 根據(jù)表2的分析,安裝方面不存在促使三通閥“拒動”的原因,只有從設(shè)計方面考慮。據(jù)羅方提供的“三通閥氣源連接圖(S1-46-22609)”,電磁閥的控制氣源和薄膜閥的驅(qū)動氣源均從空氣母管處取得,且距離很近。以系統(tǒng)保護動作,旁路投入為例: 當電磁閥被勵磁1-3接口接通時,2號薄膜閥閥芯產(chǎn)生位移,使驅(qū)動氣源在A2、B2、C2接口處切換。在這個本短暫的切換過程中,會出現(xiàn)短暫的三口皆通的情況,即A2-B2-C2皆通,使得壓縮空氣瞬間泄壓。由于控制氣源和驅(qū)動氣源接口距離很近,驅(qū)動氣源的大流量排氣,同時使得控制氣源壓力降低,造成薄膜閥的切換動作因壓力不足而停滯,此時通過電磁閥作用于薄膜閥隔膜上的上頂力和通過薄膜閥B2入口作用于薄膜閥閥芯上的下壓力,將因為在瞬間達到力的平衡并得以保持。因此,2號薄膜閥的A2、B2、C2接口持續(xù)接通,工作氣源泄壓時又受到系統(tǒng)氣源的補充,使得氣源壓力得以維持(約為0.45MPa),工作壓力不足從而促使了三通閥的“拒動”。所以,電磁閥和薄膜閥的氣源接口距離過近是故障產(chǎn)生的關(guān)鍵所在。 另外,羅方設(shè)計的儲氣罐連氣方式也有不妥。為起到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用,儲氣罐相當于一個氣容元件,因此儲氣罐必須串行接入系統(tǒng),空氣用戶從罐后取壓。 3 三通閥氣動控制回路的改進 根據(jù)儀用壓縮空氣系統(tǒng)的安裝實際情況,把原羅方設(shè)計所提供的電磁閥控制氣源接口封堵;同時,在高加旁路三通閥儀用空氣的氣源總接口的上游約3m處,從壓縮空氣母管上單獨引出一路電磁閥控制氣源,以與薄膜閥的驅(qū)動氣源遠離。儲氣罐連氣方式按照以上分析要求進行改進。改進后高加旁路三通閥氣動控制回路如圖2所示,三通閥動作過程中空氣壓力場的分布見圖3。圖2 改進后高加旁路三通閥氣動控制回路高于一般工業(yè)樓面活荷載,ρ值在3以上。因此,可以說老主廠房樓面結(jié)構(gòu)的可靠度水準較高。2.6 《統(tǒng)一標準》對各類構(gòu)件的β值作了適當調(diào)整,同老規(guī)范相比,鋼筋混凝土受剪構(gòu)件的β值提高了21.3%,而大偏壓構(gòu)件卻降低了12%,鋼筋混凝土軸 壓、受彎構(gòu)件的β值與老規(guī)范基本一致。這也進一步說明現(xiàn)有主廠房主要構(gòu)件用現(xiàn)行標準衡量大部分是安全適用的。 3 主廠房結(jié)構(gòu)抗震能力分析 一些老的火電廠原屬6度地震區(qū),1986年前后有的改為7度地震區(qū),抗震設(shè)計標準前后也發(fā)生了較大的變化。過去的結(jié)構(gòu)如果用現(xiàn)行標準去驗算它的抗震能力,顯然無法滿足標準的要求。這里試從“概念設(shè)計”總的原則來分析它的抗震能力。 “概念設(shè)計”是從59.78規(guī)范抗震設(shè)計基本要求引伸出來的重要抗震設(shè)計原則,擴展了78規(guī)范第4條的具體要求,例如強調(diào)建構(gòu)筑物的抗震能力與場地條件的關(guān)系,要求建構(gòu)筑物體型簡單,重量、剛度分布均勻?qū)ΨQ,平立面形狀規(guī)則等。從現(xiàn)有廠房建筑場地、地基、結(jié)構(gòu)、體系、平立面布置、建筑材料、施工質(zhì)量等方面來檢查,原設(shè)計既符合59.78規(guī)范抗震設(shè)計基本要求,又與現(xiàn)行規(guī)范“概念設(shè)計”的重要原則是一致的。因此,可以認為現(xiàn)有主廠房結(jié)構(gòu)有一定的抗震能力。 另外,把提高結(jié)構(gòu)抗震能力和承載能力的補強措施結(jié)合起來。例如加強屋面結(jié)構(gòu)系統(tǒng),拆換時效敏感的預(yù)應(yīng)力屋架,增補提高抗震能力的支撐。同時,把那些屬于脆性破壞的結(jié)構(gòu),列為處理的重點。例如提高框架橫梁抗剪強度,拆換或加強現(xiàn)有廠房磚外墻,增加墻體與柱的拉結(jié)等。在可能條件下采取有效措施,一方面提高結(jié)構(gòu)抗震能力,另一方面滿足提高承載能力的需要。補強措施要考慮到技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理和方便施工。 通過以上分折,明確了廠房各種類型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),總的可以認為廠房主體結(jié)構(gòu)安全有效,有一定的抗震能力。因此,一批超過設(shè)計基準使用期限的火電廠只要根據(jù)需要采取適當補強措施,*可以適應(yīng)生產(chǎn)技改和使用的要求??諝鈮毫龇植记€三通閥氣動控制回路改進后,經(jīng)過現(xiàn)場試驗,工作可靠。 4 結(jié)束語 高加旁路三通閥是高加保護的一個重要設(shè)備,為保證系統(tǒng)的安全運行,三通閥的動作切換必須可靠、穩(wěn)定,這一點尤為重要。對于高加旁路三通閥的氣動控制回路,除了上述對電磁閥控制氣源的接口作了現(xiàn)場改進以外,我們還考慮改變薄膜閥進氣-排氣-出氣的接口位置,以進一步完善系統(tǒng)設(shè)計。這將作為一個新課題,在以后類似的工程中進行現(xiàn)場試驗和論證。 |