鴨河口電廠(chang)DRESSER安全閥校(xiao)驗新(xin)技(ji)術及應 用(yong)
Application Of New Technology In verifying Safe Valves Of Power Plant
朱紅兵 廖毛(mao)雄 高建峰
（南(nan)陽鴨河(he)口(kou)發電有(you)限(xian)公司，河(he)南(nan) 南陽 474671 ）
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[摘要(yao)] 介紹(shao)鴨河口電廠鍋爐DRESSER安全閥，使用NSH安全閥(fa)在線定壓儀新技術(shu)，在機(ji)組正常(chang)運行的情況下，僅需10分鐘(zhong)時間(jian)即可(ke)安(an)全、可(ke)靠的完(wan)成單(dan)臺安(an)全閥在線(xian)(xian)性能檢(jian)測(ce)和(he)工作(zuo)參數檢(jian)測(ce)，及起座壓力(li)在線(xian)(xian)整定。實(shi)際應(ying)用表明：實際升壓實跳(tiao)驗(yan)證，該(gai)裝置(zhi)及技術校(xiao)驗整定(ding)準確(que)(que)，操作安(an)全快捷(jie)，確(que)(que)保了安(an)全閥校(xiao)驗時的(de)設備和操作人(ren)員的(de)安(an)全，且經(jing)濟效益顯著。
[關鍵詞] DRESSER安全閥 在(zai)線壓力(li)整定(ding) 安全經濟效(xiao)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(yan)
河(he)(he)南南陽鴨河(he)(he)口發電有限公司一期工(gong)程安(an)裝2×350MW發電機(ji)組，已分別于(yu)1998年5月、1998年12月(yue)投入商(shang)業運(yun)行。鍋爐型式(shi)為亞(ya)臨(lin)界參數，平衡通(tong)風W型火焰，強制循環燃煤(mei)鍋爐，由法國STIEN公司(si)設計，西班(ban)牙B&W公司制造。該鍋(guo)爐的(de)汽(qi)包(bao)、再熱器(qi)進出口管道設計安(an)裝了9臺由英國DRESSER公司制造(zao)的(de)彈簧式安全(quan)閥。我公司自2001年12月(yue)以來(lai)使用NSH安(an)全閥(fa)在線定壓儀校驗(yan)整定經檢修的安(an)全閥(fa)，并且經實際升(sheng)壓實跳(tiao)驗(yan)證，該(gai)裝(zhuang)置的重復性(xing)誤差和(he)測量誤差均不(bu)超過1%，該指標符合(he)國家《電力(li)工業鍋爐壓力(li)容器監察規程》和(he)ASME標準(zhun)要求，安全(quan)性(xing)能(neng)、經濟效益顯(xian)著。
1安全閥的檢驗(yan)規定
按照《電力(li)工業鍋爐(lu)壓(ya)力(li)容器(qi)監察規程》的要求(qiu)，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經(jing)檢修后， 都應校(xiao)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”。鍋爐彈簧(huang)安全閥的試驗(yan)間(jian)隔不大于一(yi)個小修(xiu)間(jian)隔。《電(dian)力工業(ye)鍋爐壓力容器(qi)監察規程》（ DL612-1996）9.1.13對使(shi)用儀器(qi)校(xiao)驗(yan)安(an)全閥有(you)明(ming)確(que)規定：“純機械彈(dan)簧式安(an)全閥可采用液壓裝置(zhi)進行校(xiao)驗(yan)調整，一般(ban)在75%～80%額定壓力下進行。”
2 安全閥 在線校驗儀 應用情(qing)況：
在2003年3月21日(ri)，我公司#1機(ji)(ji)組(zu)小修后，在機(ji)(ji)組(zu)并網后使用NSH安全閥在線定(ding)壓儀校驗鍋爐9臺DRESSER彈簧安全閥(fa)（汽包安全閥(fa)3臺，再熱器安全閥(fa)6臺(tai)）， 對(dui)9臺DRESSER彈簧安全(quan)閥全(quan)部校(xiao)驗(yan)完成僅用了(le)2個(ge)小時,并且在(zai)校驗安全閥的 過程中, 對機組運行中的升降(jiang)負荷工況(kuang)沒有(you)任何影響。我們通過使(shi)用NSH安全(quan)閥(fa)在線定(ding)壓(ya)儀校驗(yan)整定(ding)檢(jian)修后的這(zhe)些彈簧安全(quan)閥(fa)，并用在線定(ding)壓(ya)儀對(dui)同一臺(tai)安全(quan)閥(fa)進行多次檢(jian)測，并且經實(shi)際升壓(ya)實(shi)跳驗(yan)證(zheng)，儀器的重復性(xing)誤差和測量誤差均不超過1%。該指標符合國家(jia)《電(dian)力工業鍋(guo)爐壓(ya)力容器監(jian)察規程(cheng)》和ASME標準要求。
2.1在線(xian)定壓儀系統構成
在(zai)線檢測(ce)校系統由(you)機(ji)械夾具、液壓動力單元和數據采集處理單元三大部分組成，彼此相對獨立，由(you)兩條10米長的液壓軟(ruan)管和兩條(tiao)10米長的(de)五芯屏蔽(bi)電纜互相(xiang)聯成一個(ge)完整的(de)安全閥測(ce)試系(xi)統。
2.1.1組(zu)合式夾具：保證(zheng)對待測(ce)安全閥實施夾持定(ding)位，為(wei)液壓(ya)動力(li)單元提供施加外力(li)的(de)環境，采用組(zu)合式結構，操作拆(chai)卸十分方便。（見圖一）
2.2.2液壓(ya)動力單元：提供(gong)可調節的液壓(ya)輸(shu)出和流量，最大(da)輸(shu)出10MPa，最(zui)大(da)提升力為50KN，用以控制(zhi)外(wai)加的提升力和(he)提升速(su)度。
2.2.3 數(shu)據處理單元：它是測試系統(tong)的核心，直接決定系統(tong)的可(ke)靠性和(he)準(zhun)確性。
其中(zhong)，力傳(chuan)感器采(cai)用輪輻式結構，靈(ling)敏度極高，精度可達到(dao)0.05% ，壓力傳(chuan)感器采用高(gao)溫(wen)型傳(chuan)感器，工作溫(wen)度可達(da)200~250℃。兩種傳感器均(jun)為高輸出式(shi)，內藏(zang)放(fang)大器，其線性(xing)度、重復性(xing)和(he)抗干擾能力(li)極(ji)強。
測(ce)試系統(tong)采用了(le)二通道低增益，高精度放大電路，智能化A/D轉換(huan)和數據采(cai)集(ji)電(dian)路，可同(tong)時采(cai)集(ji)力、壓(ya)力二個參數，核心部分選用目前市場(chang)上先進的(de)筆記本電(dian)腦（CPU PⅢ600），可繪制曲線并打(da)印(yin)測試結果，具有漢字(zi)化(hua)的人機對話功能，各測量通道的數據均(jun)可在屏(ping)幕上顯(xian)示，在超(chao)量程(cheng)的情況下，確保系統和(he)安(an)全(quan)閥的安(an)全(quan)。
2.2 操作步驟(zou)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)(zai)計算(suan)機(ji)主(zhu)控(kong)(kong)窗口上單擊“裝(zhuang)入參數(shu)”選定(ding)(ding)被(bei)(bei)測(ce)(ce)安(an)全(quan)閥(fa)；（見圖三）選擇壓(ya)(ya)力傳感器測(ce)(ce)量(liang)方式(shi)，輸入被(bei)(bei)測(ce)(ce)安(an)全(quan)閥(fa)的(de)基礎(chu)壓(ya)(ya)力值；核對無誤后，單擊“在(zai)(zai)線定(ding)(ding)壓(ya)(ya)”，此時系(xi)統提示(shi)：“正在(zai)(zai)測(ce)(ce)試！請等待！”打開液壓(ya)(ya)單元電(dian)源開關(guan)至(zhi)“開啟(qi)”位置，調(diao)整“系(xi)統壓(ya)(ya)力調(diao)整”旋(xuan)鈕至(zhi)計算(suan)機(ji)指示(shi)“所(suo)需油(you)壓(ya)(ya)”值；將(jiang)換向控(kong)(kong)制旋(xuan)鈕旋(xuan)至(zhi)“提升”位置，使油(you)缸活塞(sai)帶動(dong)被(bei)(bei)測(ce)(ce)閥(fa)的(de)閥(fa)桿(gan)向上移動(dong)；通過(guo)觀察閥(fa)桿(gan)上升或(huo)聽(ting)到介(jie)質(zhi)排泄的(de)聲音，確定(ding)(ding)閥(fa)已(yi)開啟(qi)后，立(li)即將(jiang)換向控(kong)(kong)制旋(xuan)鈕旋(xuan)回“復(fu)位”位置，關(guan)閉電(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 計算機操作界面 ; 圖(tu)四 計算機測驗結果
3 誤差分析
按照《ASME C4 安全閥》標準PG-72.2 規定，鍋爐本(ben)體（包(bao)括汽包(bao)、過熱器）整定的起座壓力允許(xu)在(zai)以下(xia)范圍內變化：±1%的整定壓力。
根據選用MSC—5101采樣器、傳感器的精度以及放大器設計(ji)精度，測試(shi)系(xi)統(tong)起(qi)座壓力(li)度量(liang)誤差分析如下。系(xi)統(tong)簡(jian)圖見圖五(wu)：
其(qi)中：f——物理(li)量（力(li)、壓力(li)） V1V2——中間電量
N——數字量（力、壓(ya)力） K1、K2、K3——各(ge)級(ji)轉(zhuan)換系數
由：； ；
所(suo)以：
按誤差傳遞理論，絕對(dui)誤差和相對(dui)誤差分別為：
代入實際偏差(cha)量：
（拉力傳感器(qi)最大誤差） 精度0.05%
（壓(ya)力傳感器最大誤(wu)差(cha)）精度0.2%
（放大器誤差）
（A/D轉換器(qi)最(zui)大誤差(cha)）
因而，可以(yi)求得提(ti)升(sheng)力和壓力的相對誤差分別為：
根據開啟壓力計算公式：
其中：P——開啟壓力 PL——系統內壓
A——閥門密封面(mian)積 f——附加(jia)外力
從而可以得(de)出開(kai)啟壓力(li)的相(xiang)對(dui)誤(wu)差為：
由此(ci)可(ke)以看出，開啟壓力的(de)相對(dui)誤差不(bu)僅和附加力、系統內壓有關(guan)，而(er)且與密封面積(ji)有關(guan)， 就(jiu)一般而言，安全閥密(mi)封面積在50~125，通過(guo)計算分析，可以得出：
。
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)于采用(yong)人工校驗不能(neng)達到完全(quan)的(de)安(an)全(quan)規范(fan)，而(er)且經過多次實(shi)跳(tiao)，安(an)全(quan)閥(fa)的(de)彈簧(huang)強度會產生疲勞(lao)衰減變化，并(bing)且安(an)全(quan)閥(fa)的(de)工作(zuo)(zuo)密封面易發生蒸汽沖刷損傷(shang)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)彈簧(huang)安(an)全(quan)閥(fa)的(de)設計工作(zuo)(zuo)壽命縮(suo)短，增大(da)了(le)校驗的(de)難度，同時又存(cun)在一定(ding)的(de)不安(an)全(quan)因素。使用(yong)NSH安(an)全閥定壓儀(yi)進行在線校驗，可(ke)在介質壓力低于60%整定值時校驗(yan)安全閥，無需提高系統壓力(li)，防止了因介質排放對閥門密封(feng)面(mian)造成的(de)沖擊(ji)損傷(shang)，同時避(bi)免了鍋爐(lu)壓力(li)容(rong)器頻(pin)繁超(chao)壓工作，確保了設備和操作人員的(de)安全。
4.2 經濟性分析：
4.2.1 2003年3月21日，在我(wo)公(gong)司#1機(ji)組小修啟動并(bing)網后(hou)，我們(men)對(dui)該鍋爐汽包和再熱器(qi)的(de)9臺安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)進行起(qi)座(zuo)壓(ya)力(li)整(zheng)定(ding)校驗(yan)(yan)工作。以往對安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)進行起(qi)座(zuo)壓(ya)力(li)整(zheng)定(ding)校驗(yan)(yan)，采取(qu)長時間投用(yong)燃油的方法(fa)提高鍋(guo)爐的壓(ya)力(li)和溫度(du)，并(bing)趕在(zai)機組并(bing)網(wang)前采用(yong)實(shi)跳(tiao)的方法(fa)測試校驗(yan)(yan)安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)的起(qi)跳(tiao)壓(ya)力(li)，再根據每次實(shi)跳(tiao)的壓(ya)力(li)值(zhi)松緊(jin)彈簧(huang)。采用(yong)傳統(tong)的人工實(shi)跳(tiao)校驗(yan)(yan)方法(fa)整(zheng)定(ding)安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)，校驗(yan)(yan)整(zheng)定(ding)一只安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)至(zhi)少需實(shi)跳(tiao)兩三(san)次，多則(ze)五六次，校驗(yan)(yan)一臺安全(quan)(quan)(quan)閥(fa)(fa)平(ping)均要花(hua)費2個小時(shi)。以往我們(men)單臺鍋爐大修(xiu)后對汽包(bao)和(he)再熱(re)器的9臺安全閥(fa)全部進行整定校驗工作，大約需要16-18個(ge)小時。每小時鍋(guo)爐(lu)平均(jun)燃用25噸輕柴油，每次校驗安全(quan)閥(fa)要耗用(yong)燃油大約400噸，按現在燃油（#0輕柴(chai)油）市價(jia)2800元/T計算，每(mei)次人工校(xiao)驗的燃油費(fei)用大約為：2800×400=1120000元(yuan)，若(ruo)加上蒸汽損失、廠(chang)用(yong)電損耗及(ji)人工校驗費等費用(yong)，每次人工校驗安全閥的總費用(yong)大約需1160000元(yuan)左右，不但耗費較大，而(er)且增大了發電(dian)成本。
4.2.2 NSH安全閥在(zai)線(xian)定壓儀(yi)可在(zai)機組運行的情(qing)況下，進行在(zai)線(xian)校驗，僅需2~5 秒(miao)時間(jian)即可(ke)完成(cheng)對安全(quan)閥進行在線性能檢(jian)測和工作參數(shu)檢(jian)測，約(yue)需10分鐘即可(ke)完成單臺安全閥的(de)在(zai)線整定(ding)工作。我公(gong)司本次(ci)完成全部9臺安全閥的校驗工作耗時約120分鐘。機組提前了(le)約16個小時并網發電，按每小時平均(jun)發電量250MW，每度電價按0.30元計算，只此一項即(ji)可(ke)產生的(de)直接經(jing)濟效益約為(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倍工作壓力(li)
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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(zuo)壓力
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并網后
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安全,快捷,費用低
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圖(tu)六(liu) 人工校驗與在線 校驗(yan)效果對比圖
5 結論
我公(gong)司自(zi)2001年12月以來經過使用NSH安全閥在線(xian)定壓儀校(xiao)驗整定鍋爐(lu)DRESSER安全閥，徹底(di)改變了(le)傳統的(de)校(xiao)驗方(fang)法(fa)，測量更加精(jing)確，定值更加可(ke)靠，操作更加規(gui)范(fan)，縮(suo)短(duan)了(le)校(xiao)驗時間，降低(di)了(le)勞(lao)動強度，提高了(le)生產(chan)效率，節約(yue)了(le)大量燃油(you)和蒸汽能源，降低(di)了(le)發電成本，降低(di)了噪音(yin)污染，安(an)全性能、經(jing)濟效益(yi)顯著，為機組安(an)全穩(wen)定經(jing)濟地運行(xing)提供了可靠的保證。
作(zuo)者簡(jian)介(jie)：
朱紅(hong)兵 ，1970年生(sheng)，男，河南南陽人，工程師(shi)，從事(shi)火電廠生(sheng)產(chan)管理(li)工作。
參考文獻：
[1] Chuanhu Zhang，Kun Liu. New Calibration Technology for Safety Valves of Utility Boiler.Electricity，2001，4.
[2] DL 612-1996 《電力(li)(li)工(gong)業(ye)鍋爐壓力(li)(li)容(rong)器監察規程》（ DL612-1996）9.1.13
[3] ZBJ 98013-89 《電站安全(quan)閥技術條(tiao)件》
[4] 勞(lao)動部 《蒸(zheng)汽鍋爐安全技(ji)術監察(cha)規程》
[5] ASME C4.100 《安全(quan)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》