給水高加旁路三通閥在中國(guó)電廠應(yīng)用
[摘 要] 蒲城發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組的高加旁路閥采用氣動(dòng)三通閥,以實(shí)現(xiàn)在危急情況下的旁路切換和機(jī)組保護(hù)。該機(jī)組在整套啟動(dòng)試運(yùn)過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)“推動(dòng)”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(jìn)氣動(dòng)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(dòng)控制回路 改進(jìn)
ImprovementofPneumaticControlLoopforHPBypassT-wayValvesFuGuobin
  蒲城發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組是由羅馬尼亞設(shè)計(jì)并制造
的一次中間再熱、四缸四排汽、沖動(dòng)、凝汽式330MW機(jī)組,其高壓給水依次經(jīng)過5、6、7號(hào)高壓加熱器以及6號(hào)減溫器,后送入鍋爐省煤器。高加系統(tǒng)采用一級(jí)大旁路保護(hù),通過儀用壓縮空氣來控制和驅(qū)動(dòng)高加旁路三通閥,以實(shí)現(xiàn)高加水側(cè)和高加旁路側(cè)的快速切換。在2號(hào)機(jī)組的整套啟動(dòng)試運(yùn)過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)了“拒動(dòng)”故障。通過對(duì)“拒動(dòng)”原因的分析和采取了改進(jìn)措施,使三通閥的動(dòng)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(jìn)口和出口處，當(dāng)高壓加熱器發(fā)生故障時(shí)，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(hù)高壓加熱器的作用。

高加三通閥特點(diǎn)：
1.全液動(dòng)控制系統(tǒng)：動(dòng)作快，且切換時(shí)間快可達(dá)2S。
2.也可選擇電動(dòng)入口閥與電動(dòng)出口閥：操作時(shí)間略長(zhǎng)，但可以省略2臺(tái)氣動(dòng)快開閥，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
3.液壓缸帶阻尼錐，保護(hù)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(jī)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(dòng)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(dòng)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(dòng)設(shè)備的工作狀態(tài)工作設(shè)備系統(tǒng)正常,投入高加時(shí)的工作狀態(tài)系統(tǒng)保護(hù),投入旁路時(shí)的工作狀態(tài)電磁閥不勵(lì)磁,1-2接口通,RL10S201OFF勵(lì)磁,1-3接口通,RL10S201ON1號(hào)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(hào)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(hào)。圖1 原設(shè)計(jì)高加旁路三通閥氣動(dòng)控制回路

      三通閥的動(dòng)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(dòng)作,輸出AC.220V電磁閥工作電源,三通閥控制電磁閥被勵(lì)磁ϖ電磁閥1-3接口、2-4接口分別接通,1號(hào)薄膜閥A1接口得到氣壓,2號(hào)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(guó)部分業(yè)績(jī)表

2 高加旁路三通閥的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
2.1 高加旁路三通閥的“拒動(dòng)”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(dòng)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(duì)空氣管路進(jìn)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(chǔ)氣罐,并有彈簧管壓力表監(jiān)視空氣壓力。在三通閥試驗(yàn)中,首先電磁閥不勵(lì)磁,緩慢開啟氣源一次門給儲(chǔ)氣罐充氣,當(dāng)壓力上升至0.45MPa時(shí),1號(hào)薄膜閥C1排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設(shè)計(jì)工作壓力,三通閥保持原態(tài);關(guān)掉氣源,給電磁閥勵(lì)磁,緩慢開啟一次門,當(dāng)壓力至0.46MPa時(shí),2號(hào)薄膜閥C2排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設(shè)計(jì)工作壓力,三通閥“拒動(dòng)”。

2.2 三通閥“拒動(dòng)”的原因分析
表2 三通閥“拒動(dòng)”的原因分析序號(hào)可能存在的原因采取的相應(yīng)對(duì)策對(duì)策執(zhí)行情況結(jié)論1儀用空氣系統(tǒng)氣源連接不對(duì)按照設(shè)計(jì)圖S1-46-22609施工照?qǐng)D施工OK2電磁閥、薄膜閥接口配管不對(duì)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(dú)試驗(yàn),三通閥解體檢修全部試驗(yàn)、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(jī)啟動(dòng)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(dòng)”的原因,只有從設(shè)計(jì)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(dòng)氣源均從空氣母管處取得,且距離很近。以系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作,旁路投入為例:
當(dāng)電磁閥被勵(lì)磁1-3接口接通時(shí),2號(hào)薄膜閥閥芯產(chǎn)生位移,使驅(qū)動(dòng)氣源在A2、B2、C2接口處切換。在這個(gè)本短暫的切換過程中,會(huì)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(dòng)氣源接口距離很近,驅(qū)動(dòng)氣源的大流量排氣,同時(shí)使得控制氣源壓力降低,造成薄膜閥的切換動(dòng)作因壓力不足而停滯,此時(shí)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?yàn)樵谒查g達(dá)到力的平衡并得以保持。因此,2號(hào)薄膜閥的A2、B2、C2接口持續(xù)接通,工作氣源泄壓時(shí)又受到系統(tǒng)氣源的補(bǔ)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(dòng)”。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(jì)的儲(chǔ)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(chǔ)氣罐相當(dāng)于一個(gè)氣容元件,因此儲(chǔ)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(dòng)控制回路的改進(jìn)
根據(jù)儀用壓縮空氣系統(tǒng)的安裝實(shí)際情況,把原羅方設(shè)計(jì)所提供的電磁閥控制氣源接口封堵;同時(shí),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(dú)引出一路電磁閥控制氣源,以與薄膜閥的驅(qū)動(dòng)氣源遠(yuǎn)離。儲(chǔ)氣罐連氣方式按照以上分析要求進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后高加旁路三通閥氣動(dòng)控制回路如圖2所示,三通閥動(dòng)作過程中空氣壓力場(chǎng)的分布見圖3。圖2 改進(jìn)后高加旁路三通閥氣動(dòng)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(zhǔn)較高。2.6 《統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)各類構(gòu)件的β值作了適當(dāng)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(jìn)一步說明現(xiàn)有主廠房主要構(gòu)件用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)去驗(yàn)算它的抗震能力,顯然無法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。這里試從“概念設(shè)計(jì)”總的原則來分析它的抗震能力。
“概念設(shè)計(jì)”是從59.78規(guī)范抗震設(shè)計(jì)基本要求引伸出來的重要抗震設(shè)計(jì)原則,擴(kuò)展了78規(guī)范第4條的具體要求,例如強(qiáng)調(diào)建構(gòu)筑物的抗震能力與場(chǎng)地條件的關(guān)系,要求建構(gòu)筑物體型簡(jiǎn)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(chǎng)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(jì)既符合59.78規(guī)范抗震設(shè)計(jì)基本要求,又與現(xiàn)行規(guī)范“概念設(shè)計(jì)”的重要原則是一致的。因此,可以認(rèn)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(bǔ)強(qiáng)措施結(jié)合起來。例如加強(qiáng)屋面結(jié)構(gòu)系統(tǒng),拆換時(shí)效敏感的預(yù)應(yīng)力屋架,增補(bǔ)提高抗震能力的支撐。同時(shí),把那些屬于脆性破壞的結(jié)構(gòu),列為處理的重點(diǎn)。例如提高框架橫梁抗剪強(qiáng)度,拆換或加強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)措施要考慮到技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)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(rèn)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(jì)基準(zhǔn)使用期限的火電廠只要根據(jù)需要采取適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)措施,*可以適應(yīng)生產(chǎn)技改和使用的要求。空氣壓力場(chǎng)分布曲線三通閥氣動(dòng)控制回路改進(jìn)后,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),工作可靠。
4 結(jié)束語(yǔ)
高加旁路三通閥是高加保護(hù)的一個(gè)重要設(shè)備,為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行,三通閥的動(dòng)作切換必須可靠、穩(wěn)定,這一點(diǎn)尤為重要。對(duì)于高加旁路三通閥的氣動(dòng)控制回路,除了上述對(duì)電磁閥控制氣源的接口作了現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)以外,我們還考慮改變薄膜閥進(jìn)氣-排氣-出氣的接口位置,以進(jìn)一步*系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這將作為一個(gè)新課題,在以后類似的工程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和論證。