鴨河口電廠DRESSER安全閥校驗(yan)新技術及應 用
Application Of New Technology In verifying Safe Valves Of Power Plant
朱(zhu)紅兵 廖毛雄 高(gao)建(jian)峰
（南陽鴨河(he)(he)口發電有限公司，河(he)(he)南 南陽(yang) 474671 ）
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[摘(zhai)要] 介紹鴨河(he)口電廠鍋(guo)爐DRESSER安全閥，使用NSH安全閥在(zai)線定壓儀新(xin)技(ji)術，在(zai)機組正常運(yun)行的(de)情況下，僅需10分鐘時間即可(ke)安全、可(ke)靠的完成(cheng)單臺安全閥在線性能檢(jian)測(ce)和工作參數(shu)檢(jian)測(ce)，及起座壓力在線整(zheng)定。實際應用表(biao)明：實際升壓實跳驗證，該裝置及技術校驗(yan)整定準(zhun)確，操(cao)(cao)作安全(quan)快捷，確保了安全(quan)閥(fa)校驗(yan)時的(de)設備和操(cao)(cao)作人(ren)員的(de)安全(quan)，且經濟(ji)效益顯著。
[關鍵(jian)詞] DRESSER安全閥 在線壓(ya)力(li)整定 安全經濟效益
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(dian)有限公司一期工程安(an)裝2×350MW發電機組(zu)，已分別(bie)于1998年5月(yue)、1998年12月投入(ru)商(shang)業(ye)運行。鍋爐型式為亞臨界參數，平衡通(tong)風W型火焰，強制循環(huan)燃煤鍋爐，由法國STIEN公(gong)司設計，西班(ban)牙(ya)B&W公司制造。該鍋爐的汽包、再熱器進出口管道設計安裝了9臺由英國(guo)DRESSER公(gong)司制造的彈簧式(shi)安全閥。我公(gong)司自(zi)2001年12月以來使用NSH安全閥在線(xian)定(ding)壓(ya)儀校驗整(zheng)定(ding)經檢修(xiu)的安全閥，并且經實際升壓(ya)實跳驗證，該裝置的重復性(xing)誤差和測量誤差均不超過(guo)1%，該指標符合國家《電力(li)工業(ye)鍋爐壓力(li)容器監察規程》和ASME標準要求(qiu)，安全性能、經濟效益顯著。
1安全(quan)閥的檢驗(yan)規(gui)定
按(an)照《電(dian)力工業鍋爐壓力容器(qi)監(jian)察規(gui)程》的要求，鍋爐安裝和大修完畢及安全閥(fa)經檢修后(hou)， 都應校驗(yan)安全(quan)閥(fa)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)彈簧(huang)安全閥的試驗間隔不大于一個小修間隔。《電力工業(ye)鍋(guo)爐壓(ya)力容器監察規程》（ DL612-1996）9.1.13對使(shi)用(yong)(yong)儀器校(xiao)驗(yan)安(an)全閥有(you)明(ming)確規定：“純機械彈(dan)簧式安(an)全閥可采用(yong)(yong)液(ye)壓裝置進行校(xiao)驗(yan)調整，一般在75%～80%額定壓力下進行。”
2 安(an)全閥 在(zai)線校驗儀 應用情(qing)況：
在2003年(nian)3月21日，我公司#1機(ji)組小修后，在機(ji)組并(bing)網后使(shi)用NSH安全閥在線(xian)定(ding)壓儀校驗(yan)鍋(guo)爐9臺(tai)DRESSER彈簧安全閥（汽包安全閥3臺(tai)，再熱器安全(quan)閥6臺）， 對9臺DRESSER彈簧(huang)安全閥(fa)全部校驗完成僅用了2個小時,并且在校(xiao)驗安全閥的(de) 過(guo)程中(zhong), 對機(ji)組運(yun)行中的升降負荷工(gong)況沒(mei)有任何(he)影(ying)響。我們(men)通過(guo)使(shi)用NSH安全閥在(zai)線(xian)定壓(ya)儀校驗(yan)(yan)整定檢(jian)修后的(de)這些彈(dan)簧安全閥，并用在(zai)線(xian)定壓(ya)儀對同一臺安全閥進行多(duo)次檢(jian)測，并且(qie)經實際升壓(ya)實跳(tiao)驗(yan)(yan)證，儀器的(de)重復性誤差和測量(liang)誤差均不超過1%。該(gai)指標符合(he)國家《電力工業鍋爐壓(ya)力容器監(jian)察規程(cheng)》和ASME標(biao)準(zhun)要求(qiu)。
2.1在(zai)線定壓儀系(xi)統(tong)構成
在線檢測校(xiao)系統由機械夾具、液壓動力單元和數(shu)據采(cai)集處理(li)單元三大部分組成，彼(bi)此(ci)相對獨(du)立，由兩條(tiao)10米長(chang)的(de)液壓(ya)軟(ruan)管(guan)和(he)兩條10米長的(de)五芯屏(ping)蔽電纜互相聯成一(yi)個(ge)完整(zheng)的(de)安全閥測試系(xi)統。
2.1.1組合(he)式(shi)夾(jia)具：保(bao)證(zheng)對待(dai)測安全閥(fa)實(shi)施夾(jia)持定位，為(wei)液壓動力單元(yuan)提供施加外力的環(huan)境，采用組合(he)式(shi)結(jie)構，操作拆卸十(shi)分方便。（見圖(tu)一）
2.2.2液(ye)壓動力單元(yuan)：提供(gong)可調(diao)節的液(ye)壓輸(shu)出(chu)和流量，最大(da)輸(shu)出(chu)10MPa，最大提升力(li)為50KN，用以控制外加(jia)的提升力和提升速度。
2.2.3 數據(ju)處理單元：它是測試系(xi)統的核(he)心(xin)，直接決定(ding)系(xi)統的可靠性和(he)準確性。
其中，力(li)傳感器采用輪(lun)輻(fu)式結(jie)構(gou)，靈敏度極高(gao)，精度可(ke)達到0.05% ，壓力傳(chuan)(chuan)感器采(cai)用高(gao)溫型傳(chuan)(chuan)感器，工作溫度(du)可(ke)達200~250℃。兩(liang)種傳感(gan)器均為高輸出(chu)式，內藏放大(da)器，其線性(xing)度(du)、重復(fu)性(xing)和抗干擾能力極強。
測試系統采用了(le)二通道低增益(yi)，高(gao)精度放(fang)大(da)電路(lu)，智能化(hua)A/D轉換和數據采集電路，可同時(shi)采集力(li)、壓力(li)二個參(can)數，核心部分(fen)選(xuan)用目前(qian)市場上先進的筆(bi)記本電腦（CPU PⅢ600），可(ke)繪(hui)制曲線并打印測試結(jie)果，具有漢(han)字(zi)化(hua)的(de)人機(ji)對話功能(neng)，各測量(liang)通(tong)道的(de)數據均可(ke)在屏幕上顯(xian)示，在超量(liang)程的(de)情況下，確保系統(tong)和安(an)全閥(fa)的(de)安(an)全。
2.2 操作(zuo)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)計算機主控(kong)窗口(kou)上(shang)單擊“裝入參(can)數”選定(ding)被(bei)測(ce)安(an)全閥；（見圖三）選擇壓力(li)傳感器測(ce)量方式，輸入被(bei)測(ce)安(an)全閥的基(ji)礎壓力(li)值；核對無誤后，單擊“在(zai)線(xian)定(ding)壓”，此(ci)時(shi)系(xi)統提(ti)示：“正在(zai)測(ce)試(shi)！請等待！”打開(kai)液壓單元電(dian)源(yuan)開(kai)關至(zhi)“開(kai)啟”位置，調整(zheng)“系(xi)統壓力(li)調整(zheng)”旋(xuan)(xuan)鈕(niu)至(zhi)計算機指示“所需油(you)壓”值；將換向(xiang)控(kong)制旋(xuan)(xuan)鈕(niu)旋(xuan)(xuan)至(zhi)“提(ti)升”位置，使(shi)油(you)缸活塞(sai)帶動被(bei)測(ce)閥的閥桿(gan)向(xiang)上(shang)移動；通(tong)過觀(guan)察(cha)閥桿(gan)上(shang)升或聽到(dao)介質排泄的聲音，確(que)定(ding)閥已開(kai)啟后，立即將換向(xiang)控(kong)制旋(xuan)(xuan)鈕(niu)旋(xuan)(xuan)回“復位”位置，關閉電(dian)源(yuan)；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 圖四 計算(suan)機測驗結(jie)果
3 誤(wu)差(cha)分析
按照(zhao)《ASME C4 安全閥》標(biao)準PG-72.2 規定，鍋爐(lu)本體（包括(kuo)汽包、過熱器）整定(ding)的起座壓力允(yun)許在(zai)以下范圍內(nei)變化(hua)：±1%的整定壓力。
根據選(xuan)用MSC—5101采樣(yang)器(qi)、傳感(gan)器(qi)的精度(du)以(yi)及放(fang)大器(qi)設計精度(du)，測(ce)試(shi)系統(tong)起座壓力度(du)量(liang)誤(wu)差分(fen)析如下。系統(tong)簡圖見圖五：
其(qi)中：f——物理量(liang)（力、壓力） V1V2——中間電(dian)量
N——數(shu)字量（力(li)、壓力(li)） K1、K2、K3——各級轉換(huan)系(xi)數
由：； ；
所以：
按誤(wu)差(cha)(cha)傳遞理論，絕對誤(wu)差(cha)(cha)和相對誤(wu)差(cha)(cha)分別為：
代入實際偏(pian)差量(liang)：
（拉力傳感器最大誤差） 精(jing)度0.05%
（壓(ya)力傳感(gan)器(qi)最(zui)大誤差）精度(du)0.2%
（放大(da)器誤差）
（A/D轉(zhuan)換器最大誤(wu)差）
因而，可以求得提升力(li)和壓(ya)力(li)的相對誤差分別為：
根據(ju)開(kai)啟壓力計算(suan)公式：
其(qi)中：P——開啟壓(ya)力 PL——系統(tong)內壓
A——閥(fa)門密封(feng)面(mian)積 f——附加外力
從而可(ke)以(yi)得出開(kai)啟壓(ya)力的相(xiang)對誤(wu)差為：
由此可以看出，開(kai)啟壓(ya)力(li)的相對誤差不僅(jin)和附加力(li)、系統內壓(ya)有(you)關(guan)，而(er)且與密(mi)封面積有(you)關(guan)， 就(jiu)一(yi)般而言(yan)，安全(quan)閥密封(feng)面積在50~125，通(tong)過(guo)計算(suan)分析(xi)，可以(yi)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。由于采用人工校驗不(bu)能達到完全(quan)(quan)的安全(quan)(quan)規范(fan)，而且經過多次實跳(tiao)，安全(quan)(quan)閥的彈簧強(qiang)度(du)會產(chan)生疲勞衰減變(bian)化(hua)，并(bing)且安全(quan)(quan)閥的工作密封面易發(fa)生蒸汽沖刷(shua)損傷(shang)，從而造(zao)成彈簧安全(quan)(quan)閥的設計工作壽命縮短，增大(da)了校驗的難度(du)，同時又存(cun)在一(yi)定的不(bu)安全(quan)(quan)因素。使用NSH安全閥定(ding)壓儀進行(xing)在(zai)線校驗，可(ke)在(zai)介(jie)質(zhi)壓力低于60%整定(ding)值(zhi)時(shi)校驗(yan)安(an)全(quan)閥，無需提高系統壓(ya)力，防止了(le)因介質排放對閥門密封(feng)面造(zao)成(cheng)的沖擊損(sun)傷，同(tong)時(shi)避免了(le)鍋爐壓(ya)力容(rong)器(qi)頻繁(fan)超壓(ya)工作(zuo)，確保(bao)了(le)設(she)備和操作(zuo)人員的安(an)全(quan)。
4.2 經濟(ji)性(xing)分析：
4.2.1 2003年(nian)3月21日，在我公司#1機(ji)組(zu)小修啟動并網后，我們對(dui)該鍋爐汽包和再熱器(qi)的9臺安(an)全(quan)閥進(jin)行起(qi)座(zuo)壓力(li)整定(ding)校(xiao)(xiao)驗(yan)工(gong)作。以往對安(an)全(quan)閥進(jin)行起(qi)座(zuo)壓力(li)整定(ding)校(xiao)(xiao)驗(yan)，采(cai)取長時間投用燃(ran)油(you)的(de)方法(fa)提高鍋爐的(de)壓力(li)和(he)溫度，并趕在機(ji)組并網前采(cai)用實(shi)(shi)(shi)跳的(de)方法(fa)測試校(xiao)(xiao)驗(yan)安(an)全(quan)閥的(de)起(qi)跳壓力(li)，再根據每次(ci)(ci)實(shi)(shi)(shi)跳的(de)壓力(li)值松(song)緊(jin)彈(dan)簧。采(cai)用傳統的(de)人工(gong)實(shi)(shi)(shi)跳校(xiao)(xiao)驗(yan)方法(fa)整定(ding)安(an)全(quan)閥，校(xiao)(xiao)驗(yan)整定(ding)一只安(an)全(quan)閥至少需實(shi)(shi)(shi)跳兩三次(ci)(ci)，多則五(wu)六次(ci)(ci)，校(xiao)(xiao)驗(yan)一臺安(an)全(quan)閥平(ping)均要花(hua)費(fei)2個小時。以(yi)往(wang)我(wo)們(men)單臺鍋爐大修后對汽包和再熱器的9臺安全(quan)閥全(quan)部進行(xing)整定校(xiao)驗工作，大約需要16-18個小(xiao)時。每小(xiao)時鍋爐平均燃(ran)用(yong)25噸輕柴油，每(mei)次校驗安全閥要耗用燃油大約400噸，按現在燃(ran)油（#0輕(qing)柴油）市價2800元/T計算，每次人工校驗的燃油(you)費(fei)用(yong)大約為：2800×400=1120000元，若加上蒸(zheng)汽損(sun)失、廠用電損(sun)耗及人(ren)工校(xiao)驗費等(deng)費用，每次人(ren)工校(xiao)驗安全閥的總費用大約需1160000元(yuan)左右，不但(dan)耗(hao)費較大(da)，而(er)且增大(da)了發電(dian)成(cheng)本。
4.2.2 NSH安全(quan)閥(fa)在(zai)線定壓(ya)儀可在(zai)機組運行的情(qing)況下，進行在(zai)線校驗(yan)，僅需(xu)2~5 秒時間即可完成對(dui)安全(quan)閥(fa)進(jin)行在(zai)線性能(neng)檢(jian)測(ce)和工作參數檢(jian)測(ce)，約需10分鐘即可(ke)完成(cheng)單臺安全閥(fa)的在線整定工作。我公司本(ben)次完成(cheng)全部9臺安全閥的校驗工作耗(hao)時(shi)約120分鐘。機組提前了約16個小時并網發電(dian)，按每(mei)小時平均發電(dian)量250MW，每度電價按0.30元計算(suan)，只此一項(xiang)即可產生(sheng)的直接經濟效益約為：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(zuo)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(ya)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 人工校驗(yan)與在線 校驗效果對比圖
5 結論
我(wo)公司(si)自2001年12月以來(lai)經過使用NSH安全閥在線定壓(ya)儀校(xiao)驗整定鍋爐DRESSER安全閥，徹底改變了(le)(le)傳(chuan)統的校(xiao)驗方法，測量更(geng)(geng)加精確(que)，定值更(geng)(geng)加可靠，操作更(geng)(geng)加規(gui)范，縮短了(le)(le)校(xiao)驗時間，降低了(le)(le)勞動強度，提高了(le)(le)生產效率，節約(yue)了(le)(le)大量燃油和蒸(zheng)汽(qi)能(neng)源，降低了(le)(le)發電成(cheng)本，降低了噪音(yin)污(wu)染，安(an)全(quan)性(xing)能、經濟效益顯(xian)著，為機組安(an)全(quan)穩定經濟地運行提供了可靠的(de)保(bao)證。
作者簡(jian)介(jie)：
朱紅兵 ，1970年生，男，河南南陽人，工程師，從(cong)事火電廠生產管(guan)理(li)工作(zuo)。
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 《電力工業鍋爐壓力容器(qi)監察規(gui)程(cheng)》（ DL612-1996）9.1.13
[3] ZBJ 98013-89 《電站安全閥技術(shu)條件》
[4] 勞動部 《蒸汽鍋爐(lu)安全技(ji)術監(jian)察規程》
[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》