鴨河(he)口電廠DRESSER安全閥校驗(yan)新技術及應(ying) 用
Application Of New Technology In verifying Safe Valves Of Power Plant
朱紅兵 廖毛雄 高建峰(feng)
（南陽鴨河口(kou)發電有(you)限公司，河南 南陽 474671 ）
[摘(zhai)要(yao)] 介紹鴨(ya)河口電廠(chang)鍋爐DRESSER安全閥，使用NSH安全(quan)閥(fa)在(zai)線定(ding)壓儀(yi)新(xin)技術，在(zai)機組正常運行的(de)情況下(xia)，僅(jin)需10分鐘時(shi)間(jian)即可安(an)全、可靠(kao)的完(wan)成單臺安(an)全閥在線性能檢(jian)測和工作(zuo)參數檢(jian)測，及(ji)起座壓(ya)力在線整定。實際(ji)應用表明：實際升(sheng)壓實跳驗證，該(gai)裝置及技術校驗整定準確(que)(que)，操(cao)作安全(quan)(quan)快捷，確(que)(que)保(bao)了(le)安全(quan)(quan)閥校驗時的(de)設備和操(cao)作人員的(de)安全(quan)(quan)，且經(jing)濟效(xiao)益顯著。
[關鍵詞] DRESSER安(an)全閥 在線壓力整定(ding) 安(an)全經濟效益
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(ya)河口(kou)發電有(you)限公司一期工(gong)程安(an)裝2×350MW發電機組(zu)，已(yi)分別(bie)于1998年(nian)5月、1998年12月投入(ru)商業運(yun)行。鍋爐(lu)型式(shi)為亞臨界(jie)參(can)數，平衡通風W型(xing)火焰，強制循環燃煤鍋爐(lu)，由法國STIEN公(gong)司設計，西班牙(ya)B&W公司制造。該鍋爐的汽包、再熱器進(jin)出口(kou)管道設(she)計安裝了(le)9臺由英國(guo)DRESSER公(gong)司制造的彈簧式安全閥。我(wo)公(gong)司自2001年12月以來使用NSH安全閥(fa)在(zai)線定壓儀校(xiao)驗整定經(jing)檢修的(de)安全閥(fa)，并(bing)且(qie)經(jing)實(shi)際(ji)升壓實(shi)跳驗證，該裝置的(de)重復性誤差(cha)(cha)和測量誤差(cha)(cha)均(jun)不超(chao)過1%，該指標符合國(guo)家《電力(li)工業鍋爐(lu)壓(ya)力(li)容器監(jian)察規程(cheng)》和ASME標(biao)準(zhun)要求(qiu)，安全性能(neng)、經濟效(xiao)益顯著。
1安全閥的(de)檢驗規定
按照(zhao)《電力工業鍋爐(lu)壓力容器監察規程》的(de)要求(qiu)，鍋爐安(an)(an)裝和大修(xiu)完畢(bi)及安(an)(an)全閥(fa)經檢修(xiu)后， 都應校驗安(an)全閥的起座壓力。并明確規定“規程監察范圍：（f）熱力系統壓力容器：高、低壓加熱器、除氧器、各類擴容器等”。鍋爐(lu)彈(dan)簧安全(quan)閥的試驗間隔(ge)不大于一個小修間隔(ge)。《電力工業鍋爐(lu)壓力容器(qi)監察規程》（ DL612-1996）9.1.13對使用儀器校(xiao)驗(yan)安全閥有(you)明確規(gui)定：“純機械彈簧式安全閥可采用液壓裝置進(jin)行校(xiao)驗(yan)調整，一般在75%～80%額定壓力(li)下進行。”
2 安(an)全閥 在線校驗(yan)儀 應(ying)用情況：
在2003年3月(yue)21日，我公司#1機組小修后(hou)，在機組并(bing)網后(hou)使用NSH安(an)全(quan)閥在線定壓(ya)儀(yi)校驗鍋(guo)爐9臺(tai)DRESSER彈簧安(an)全閥(fa)（汽包安(an)全閥(fa)3臺，再熱器(qi)安全閥(fa)6臺(tai)）， 對9臺DRESSER彈簧安全閥全部校驗(yan)完成僅用了2個小時,并且在校(xiao)驗安全閥的 過程中, 對機(ji)組運行中的升降(jiang)負荷工(gong)況(kuang)沒有任何影(ying)響。我(wo)們(men)通過使用NSH安(an)全閥在線定(ding)(ding)壓儀(yi)校驗整(zheng)定(ding)(ding)檢修(xiu)后的(de)這些彈(dan)簧(huang)安(an)全閥，并用在線定(ding)(ding)壓儀(yi)對(dui)同(tong)一臺安(an)全閥進行多次(ci)檢測(ce)，并且(qie)經實際升壓實跳驗證，儀(yi)器的(de)重復性誤差和(he)測(ce)量誤差均不超過1%。該指標符(fu)合國家《電力工業鍋(guo)爐壓力容器(qi)監察規(gui)程》和ASME標準(zhun)要求。
2.1在(zai)線定壓儀(yi)系統(tong)構成
在線檢測校系統由(you)機械夾(jia)具、液壓動力單元(yuan)和數據采集處(chu)理單元(yuan)三(san)大部(bu)分組成，彼此相對獨(du)立，由(you)兩條10米長的液壓軟(ruan)管和兩(liang)條10米長的五(wu)芯屏(ping)蔽(bi)電纜互相(xiang)聯(lian)成一(yi)個完(wan)整的安(an)全閥測試系統。
2.1.1組(zu)合(he)式夾具：保證對待測安全閥實施夾持(chi)定位，為液壓動力(li)單元提供(gong)施加外力(li)的環境(jing)，采用組(zu)合(he)式結構，操作拆(chai)卸十分(fen)方(fang)便。（見圖一）
2.2.2液壓動力單元：提供可調節的液壓輸出和流量，最(zui)大輸出10MPa，最大提(ti)升力(li)為50KN，用以控制外加的提(ti)(ti)升(sheng)力(li)和提(ti)(ti)升(sheng)速度。
2.2.3 數(shu)據處(chu)理單元(yuan)：它是測(ce)試系統的(de)核心，直(zhi)接決(jue)定系統的(de)可靠(kao)性和準確性。
其中，力傳感器采(cai)用輪輻式(shi)結(jie)構，靈敏(min)度極高，精度可達(da)到(dao)0.05% ，壓(ya)力傳感器采用高溫型傳感器，工(gong)作溫度可達200~250℃。兩種傳感(gan)器均為高輸出式(shi)，內藏放大器，其(qi)線性(xing)度(du)、重復性(xing)和抗干擾能力(li)極強。
測試系統(tong)采用了二通道低增(zeng)益，高精度放大電路(lu)，智能化A/D轉換和數(shu)據采(cai)集電(dian)路，可同(tong)時采(cai)集力、壓力二個(ge)參數(shu)，核(he)心部分選用(yong)目前(qian)市場上先進的(de)筆記本電(dian)腦（CPU PⅢ600），可繪制(zhi)曲線并(bing)打印測試結(jie)果，具有漢字化的人(ren)機對話功能，各測量通道的數據均可在屏幕上顯(xian)示，在超量程的情況下，確保(bao)系統(tong)和(he)安全閥的安全。
2.2 操作步驟如下：
見圖二，選擇被測試安全閥，根據系統安裝圖可方便地完成NSH部件的安裝和連接；在(zai)計(ji)算(suan)機主控窗口上單擊“裝入(ru)參數(shu)”選(xuan)定(ding)被(bei)(bei)測安(an)全(quan)閥(fa)(fa)(fa)；（見圖三）選(xuan)擇(ze)壓(ya)(ya)力傳感器(qi)測量方式，輸入(ru)被(bei)(bei)測安(an)全(quan)閥(fa)(fa)(fa)的(de)基(ji)礎(chu)壓(ya)(ya)力值；核對(dui)無誤后，單擊“在(zai)線定(ding)壓(ya)(ya)”，此(ci)時系統提(ti)示：“正在(zai)測試！請等(deng)待！”打開(kai)(kai)液壓(ya)(ya)單元(yuan)電(dian)(dian)源開(kai)(kai)關(guan)至(zhi)(zhi)“開(kai)(kai)啟(qi)”位(wei)置(zhi)，調整“系統壓(ya)(ya)力調整”旋(xuan)鈕至(zhi)(zhi)計(ji)算(suan)機指示“所需油壓(ya)(ya)”值；將換向控制(zhi)旋(xuan)鈕旋(xuan)至(zhi)(zhi)“提(ti)升(sheng)”位(wei)置(zhi)，使(shi)油缸活塞帶動被(bei)(bei)測閥(fa)(fa)(fa)的(de)閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)向上移動；通過觀(guan)察(cha)閥(fa)(fa)(fa)桿(gan)上升(sheng)或聽到介質排(pai)泄(xie)的(de)聲音，確定(ding)閥(fa)(fa)(fa)已開(kai)(kai)啟(qi)后，立即將換向控制(zhi)旋(xuan)鈕旋(xuan)回“復位(wei)”位(wei)置(zhi)，關(guan)閉電(dian)(dian)源；計算機將自動進入結果顯示窗體，（見圖四）顯示測試曲線、測試時間、開啟壓力、調整高度等參數；根據計算機提示的調整高度，調節定壓螺母；單擊“退出”鈕，重新起動測試程序，得出新的測試曲線和結果。反復執行上述步驟，直至開啟壓力和整定壓力相差不大于“測量允許誤差” 時，此時計算機顯示“調節完畢”，表示測量結束。
圖三(san) 計算機操作界面(mian) 圖四(si) 計算機測驗結果
3 誤(wu)差分析
按照《ASME C4 安全閥》標準(zhun)PG-72.2 規定，鍋爐本體（包括汽(qi)包、過熱器）整定的起座壓(ya)力允許在以下(xia)范圍內變化：±1%的整定壓力。
根據選用MSC—5101采樣器(qi)、傳感器(qi)的精度以及放(fang)大(da)器(qi)設計精度，測試系統(tong)起座(zuo)壓力度量(liang)誤差分析(xi)如下。系統(tong)簡圖見圖五：
其中(zhong)：f——物理量（力、壓力） V1V2——中間電量
N——數字量(liang)（力(li)、壓力(li)） K1、K2、K3——各級轉換系(xi)數
由：； ；
所以：
按誤差傳遞理論，絕(jue)對誤差和(he)相對誤差分別為：
代入(ru)實(shi)際偏差量：
（拉力(li)傳感器(qi)最(zui)大誤差） 精度0.05%
（壓力傳感器最大誤差）精度0.2%
（放(fang)大(da)器誤(wu)差）
（A/D轉(zhuan)換器最大誤(wu)差）
因而，可以求得(de)提升力(li)和壓力(li)的相(xiang)對(dui)誤差(cha)分別為：
根據開啟壓力計算公式：
其中(zhong)：P——開啟壓(ya)力 PL——系統(tong)內(nei)壓
A——閥(fa)門密封(feng)面積 f——附(fu)加外力
從而可以得出開啟壓力(li)的相對誤差為：
由此(ci)可以看出(chu)，開啟壓力的(de)相對誤差不(bu)僅和附加力、系統內壓有關，而(er)且(qie)與密封面積(ji)有關， 就一般而言，安(an)全閥(fa)密(mi)封面積在50~125，通(tong)過(guo)計算分(fen)析(xi)，可以得出(chu)：
。
4 安全性、經濟性分析：
4.1安全性分析：
根據國家質量監督局鍋爐壓力容器監察局頒布的《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》規定：“在用鍋爐的安全閥每年至少應校驗一次” ；國家電力公司頒布的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》規定：“各種壓力容器安全閥應定期進行校驗和排放試驗”。這些規定都十分明確了對電站安全閥的定期校驗工作的要求。我們公司以前一直采用人工實跳排放試驗的方法進行安全閥校驗，每次實跳試驗都要在壓力容器超壓（高于工作壓力）狀態下進行，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，直接影響到設備的設計使用壽命和安全穩定性。由(you)于(yu)采用人(ren)工校(xiao)驗(yan)不能達到(dao)完(wan)全(quan)的(de)安(an)(an)全(quan)規范，而(er)且(qie)經過多次實(shi)跳，安(an)(an)全(quan)閥的(de)彈簧強度會產生疲(pi)勞衰(shuai)減(jian)變(bian)化，并且(qie)安(an)(an)全(quan)閥的(de)工作密(mi)封面易發(fa)生蒸汽沖(chong)刷損傷，從而(er)造(zao)成彈簧安(an)(an)全(quan)閥的(de)設(she)計工作壽命縮短(duan)，增大了校(xiao)驗(yan)的(de)難(nan)度，同時又存在一定的(de)不安(an)(an)全(quan)因素。使(shi)用NSH安全閥定(ding)壓儀進行(xing)在線校驗，可(ke)在介質壓力低于60%整定值時校驗安全閥(fa)，無(wu)需(xu)提高系(xi)統壓(ya)力，防止(zhi)了因介質排(pai)放(fang)對閥(fa)門密封面造成的(de)沖擊損傷，同時避免了鍋爐壓(ya)力容器頻繁超壓(ya)工作，確保了設備(bei)和操作人員的(de)安全。
4.2 經(jing)濟性(xing)分(fen)析：
4.2.1 2003年3月21日，在(zai)我公司#1機(ji)組(zu)小修(xiu)啟動(dong)并網后，我們(men)對該鍋爐汽包和再熱(re)器的(de)9臺(tai)安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)進(jin)行起(qi)座(zuo)壓力(li)整(zheng)定(ding)校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)工(gong)作(zuo)。以往對安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)進(jin)行起(qi)座(zuo)壓力(li)整(zheng)定(ding)校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)，采(cai)取長時間(jian)投用(yong)(yong)燃油的(de)(de)方(fang)(fang)法提高鍋爐(lu)的(de)(de)壓力(li)和溫(wen)度，并(bing)趕在機組并(bing)網前采(cai)用(yong)(yong)實跳(tiao)的(de)(de)方(fang)(fang)法測試校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)的(de)(de)起(qi)跳(tiao)壓力(li)，再根據每(mei)次(ci)實跳(tiao)的(de)(de)壓力(li)值松緊(jin)彈簧。采(cai)用(yong)(yong)傳統(tong)的(de)(de)人工(gong)實跳(tiao)校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法整(zheng)定(ding)安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)，校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)整(zheng)定(ding)一只安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)至少需實跳(tiao)兩三(san)次(ci)，多則五(wu)六(liu)次(ci)，校(xiao)(xiao)驗(yan)(yan)一臺(tai)安(an)(an)全(quan)(quan)閥(fa)(fa)平均(jun)要花費2個小時(shi)。以往我們單臺鍋(guo)爐大(da)修后對汽(qi)包和再(zai)熱(re)器的9臺安全閥全部(bu)進(jin)行整(zheng)定校驗(yan)工作，大約需(xu)要16-18個小時(shi)。每(mei)小時(shi)鍋(guo)爐平均(jun)燃(ran)用25噸輕柴油，每次(ci)校驗安全閥要(yao)耗(hao)用燃油大約400噸，按現在燃油（#0輕柴(chai)油）市價2800元/T計(ji)算，每次人工(gong)校驗的燃油費(fei)用大(da)約為：2800×400=1120000元，若(ruo)加(jia)上蒸汽(qi)損失、廠用(yong)電損耗(hao)及人工(gong)校驗費(fei)等費(fei)用(yong)，每次人工(gong)校驗安全閥的總費(fei)用(yong)大約需(xu)1160000元左右，不但耗費(fei)較大(da)，而且增大(da)了發(fa)電成本。
4.2.2 NSH安(an)全(quan)閥(fa)在線(xian)定(ding)壓(ya)儀可在機(ji)組運行的(de)情況下，進(jin)行在線(xian)校驗，僅需(xu)2~5 秒時間即可完(wan)成對安全閥進行在線性(xing)能檢(jian)測和(he)工作(zuo)參數檢(jian)測，約需10分鐘即(ji)可完(wan)成單臺安全閥的在線整定工作。我公司本次完(wan)成全部9臺安全(quan)閥的校驗(yan)工作耗時(shi)約120分鐘。機組提前了(le)約(yue)16個小時并網發電，按每(mei)小時平(ping)均發電量250MW，每度(du)電(dian)價按0.30元計算，只(zhi)此(ci)一項(xiang)即可產生的直接(jie)經濟效益約(yue)為(wei)：0.30×25×104×16 = 1200000元。
人工校驗與NSH在線校驗對比表
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試驗方式
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校驗臺數
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校驗時間
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校驗耗費
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基礎壓力
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校驗條件
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存在問題
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人工校驗
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9臺
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16H
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116萬
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1.05倍(bei)工作壓力
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并網前
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時間長,費用高,不安全
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在線校驗
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9臺
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2.0H
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4.5萬
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0.7倍工作壓力(li)
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并網后
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安全,快捷,費用低
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圖六 人工校驗與(yu)在線 校驗效果對比圖(tu)
5 結(jie)論
我公司自2001年12月以來(lai)經過使用NSH安全閥在(zai)線定壓(ya)儀(yi)校驗整定鍋(guo)爐DRESSER安全閥，徹底改變了傳(chuan)統的校(xiao)驗方(fang)法，測量更(geng)加精確，定(ding)值更(geng)加可(ke)靠，操作更(geng)加規范，縮(suo)短(duan)了校(xiao)驗時間，降(jiang)(jiang)低了勞動(dong)強度，提(ti)高了生產效率，節約(yue)了大量燃油和蒸(zheng)汽(qi)能源，降(jiang)(jiang)低了發電成本，降低了噪(zao)音污染，安(an)全性能、經濟(ji)效(xiao)益顯著，為機組(zu)安(an)全穩定經濟(ji)地(di)運行(xing)提供了可靠的(de)保證。
作者簡介：
朱(zhu)紅兵 ，1970年(nian)生(sheng)，男，河南南陽人，工(gong)程師，從事火(huo)電(dian)廠生(sheng)產管理工(gong)作。
參考文(wen)獻：
[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(ye)鍋爐壓力容器監察規程》（ DL612-1996）9.1.13
[3] ZBJ 98013-89 《電站安全閥(fa)技術條件》
[4] 勞動部 《蒸汽鍋(guo)爐安全技術監(jian)察(cha)規程》
[5] ASME C4.100 《安全閥》
[6] 國家電力公司 《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》