高旁閥后溫度故障分析和改進措施的研究

王亮

摘要：高壓旁路（以下簡稱高旁）系統(tǒng)做為火電廠單元機組的重要組成部分，在縮短啟動時間，防止鍋爐超壓，保護機組安全等方面都起到重要作用，而高旁閥后溫度的故障會極大影響高壓旁路閥及其減溫水閥的自動控制，本文針對本廠的旁閥后溫度的故障進行分析，并提出要采用的對策和措施。為相關人士和單位提供一定的參考和幫助。

關鍵詞：高壓旁路;溫度;故障;對策

引言：

高旁閥后溫度的作用：良好的溫度控制對處于較高應力下的閥門和管道的壽命來說都是必要的。高旁噴水控制閥通過控制噴水量來實現(xiàn)對高旁后溫度的控制。操作員可以通過改變溫度設定點來得到想要控制的高旁后蒸汽溫度。如果溫度控制不當，溫度超過380℃延時20S會自動快關高旁閥保護閥門和管路。

背景：

本廠的旁路系統(tǒng)為CCI的AV6+型旁路控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用施耐德PLC系統(tǒng)，高旁閥后溫度等參數(shù)經(jīng)MODBUS接口與艾默生DCS系統(tǒng)進行通訊傳輸，實現(xiàn)在DCS系統(tǒng)畫面監(jiān)視和操作旁路系統(tǒng)設備。高旁閥后溫度為E型熱電偶元件，經(jīng)溫變轉換為4-20mA信號送至施耐德ACI卡件，再由MODBUS通訊模式送至DCS系統(tǒng)監(jiān)視畫面。

高旁閥后溫度在的安裝位置在接近旁路閥的閥后懸空管道，是一支帶保護套管，通過套管螺紋固定在溫包上的長度約1米的E分度熱電偶，如圖1所示：

故障分析與改進過程

故障一：高旁閥后溫變突然變高引起高旁閥快關

事故經(jīng)過：某日，#2發(fā)電機并網(wǎng)帶初負荷，#2機高旁閥手動全開，#2機低旁投自動。高旁閥后溫度突然由312℃跳變至450℃，延時20S后高旁閥快關動作。

故障分析：檢查發(fā)現(xiàn)高旁閥后溫度元件溫變的輸出線纜有一根已斷線，分析為高旁閥后管路閥門開關過程中管道劇烈振動導致溫變接線受力后斷線。另檢查溫變設置發(fā)現(xiàn)溫變量程設定是200-450℃，設置的斷偶保護是斷線輸出20mA信號，故導致PLC卡件在溫變斷線后誤判定高旁閥后溫度為450℃，延時20秒后快關高旁閥。

改進措施：改設溫變的斷偶保護輸出3.75mA信號，防止高旁閥因斷線誤關，同時在管路附近位置加裝一支熱電偶直接接入DCS系統(tǒng)（新測點命名為高旁閥后溫度2，原測點命名為高旁閥后溫度1），防止斷線后無法監(jiān)視閥后管路真實溫度，另做該兩點溫度偏差超20℃大屏報警提示，溫度異常時運行人員可以及時干預。

故障二：高旁閥后溫度1大幅晃動后高旁閥快關

事件經(jīng)過：某日， #3發(fā)電機并網(wǎng)帶初負荷，#3機高旁閥手動全開，#3機低旁投自動。起初時發(fā)現(xiàn) #3機高旁閥后溫度1（進保護）由269℃跳變至195℃，#3機高旁減溫水調(diào)節(jié)閥緩慢由55%關至37%。隨后#3機高旁閥后溫度1恢復正常后溫度緩慢上升，#3機高旁減溫水調(diào)節(jié)閥緩慢開啟調(diào)節(jié)正常。幾分鐘后#3機高旁閥后溫度1（進保護）再次跳變至195℃，#3機高旁減溫水調(diào)節(jié)閥緩慢關閉，#3機高旁閥后溫度2隨之緩慢上升并到達顯示上限439℃。#3機高旁閥后溫度1立即瞬時由195℃跳變至457℃，#3機高旁減溫水調(diào)節(jié)閥自動開啟至60%。延時20S后，#3機高旁閥后溫度1（進保護）下降至452℃、#3機高旁閥后溫度2下降至413℃，高旁閥后溫度高報警，#3機高旁快關動作，#3機高旁閥由99%瞬時關至94%，#3機高旁減溫水調(diào)節(jié)閥超馳關閉。

故障分析：檢查發(fā)現(xiàn)#3機高壓旁路啟動后存在振動，同時溫度元件保護套管亦存在晃動，拆除套管檢查晃動原因，發(fā)現(xiàn)元件安裝固定套管螺紋磨損，晃動使得熱電偶接線晃動虛接，進而使得熱電偶斷偶。溫變的段偶保護設定輸出3.75mA，分析認為#3機高旁閥后溫度1（進保護）故障時跳變至195℃的原因是#3機組高旁閥后溫度1接線松動導致溫度變送器故障輸出，進而使得高旁減溫水調(diào)閥誤關小開度，使得高旁閥后的管內(nèi)溫度升高至439℃，在溫變接線接觸正常時觸發(fā)高旁快關信號。

改進措施：針對#3機組，在高旁閥后溫度保護套管位置增加固定支架減少元件晃動。如下圖2所示：

在后續(xù)啟動過程中觀察發(fā)現(xiàn)固定支架可以增加保護套管與溫包連接處的穩(wěn)定性，但是元件溫變接線電纜處晃動仍然影響較大，多次出現(xiàn)元件端蓋受震動后脫落。后來改用5米長的熱電偶元件，用橄欖頭接頭在溫包處固定，抱箍固定端蓋，利用元件長度留足晃動空間，用元件柔韌度抵消管道振動產(chǎn)生的影響。

后期遇到#2機組因DCS系統(tǒng)改造（艾默生系統(tǒng)改為浙大中控系統(tǒng)，旁路的施耐德PLC系統(tǒng)也一同改至DCS系統(tǒng)），系統(tǒng)可直接接收熱電偶電壓信號，取消高旁閥后溫度1溫度變送器，通過減少中間環(huán)節(jié)來減少故障點。另高旁閥后溫度1和溫度2均接入了DCS系統(tǒng)，可以優(yōu)化高旁閥后溫度邏輯設計，高旁閥后溫度1取兩路信號，高旁閥后溫度2取一路信號，增加溫度保護的測點壞質量判斷及速率判斷，控制實現(xiàn)“三取中”，保護實現(xiàn)“三取二”。

總結

通過故障原因分析和改進措施落實后的效果來看，高旁閥后溫度主要需考慮如何減少高旁閥開關時管道振動對溫度測量回路的影響。在管路振動無法消除的情況下，有條件時可以可以盡量減少測量回路的中間環(huán)節(jié)，減少故障點。另外從控制回路思考，在測點故障時如何減少測量故障對控制回路的影響，減少誤動作的可能。

參考文獻：

[1]彭超.關于宣城電廠做再熱器安全閥啟座試驗時高低旁快關的分析.安徽電力科技信息2010年第003期

[2]楊冬，陳聽寬. 汽輪機旁路系統(tǒng)的設計與運行.中國電力.1998年第7期