給水高加旁路三通閥在中國電廠應用
[摘 要] 蒲城發(fā)電廠2號機組的高加旁路閥采用氣動三通閥,以實現(xiàn)在危急情況下的旁路切換和機組保護。該機組在整套啟動試運過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)“推動”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。改進氣動控制回路后,保證了三通閥的工作可靠。
[關鍵詞] 高加旁路三通閥 氣動控制回路 改進
ImprovementofPneumaticControlLoopforHPBypassT-wayValvesFuGuobin
  蒲城發(fā)電廠2號機組是由羅馬尼亞設計并制造
的一次中間再熱、四缸四排汽、沖動、凝汽式330MW機組,其高壓給水依次經(jīng)過5、6、7號高壓加熱器以及6號減溫器,后送入鍋爐省煤器。高加系統(tǒng)采用一級大旁路保護,通過儀用壓縮空氣來控制和驅動高加旁路三通閥,以實現(xiàn)高加水側和高加旁路側的快速切換。在2號機組的整套啟動試運過程中,高加旁路三通閥出現(xiàn)了“拒動”故障。通過對“拒動”原因的分析和采取了改進措施,使三通閥的動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口和出口處，當高壓加熱器發(fā)生故障時，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，從而起到保護高壓加熱器的作用。

高加三通閥特點：
1.全液動控制系統(tǒng)：動作快，且切換時間快可達2S。
2.也可選擇電動入口閥與電動出口閥：操作時間略長，但可以省略2臺氣動快開閥，簡化系統(tǒng)設計。
3.液壓缸帶阻尼錐，保護系統(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度范圍內調整。
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組使用。

1 高加旁路三通閥的工作原理
1.1 三通閥的有關工作參數(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紫銅管薄膜閥驅動氣源管徑:<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、驅動設備的工作狀態(tài)分析見表1。表1 三通閥各控制、驅動設備的工作狀態(tài)工作設備系統(tǒng)正常,投入高加時的工作狀態(tài)系統(tǒng)保護,投入旁路時的工作狀態(tài)電磁閥不勵磁,1-2接口通,RL10S201OFF勵磁,1-3接口通,RL10S201ON1號薄膜閥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。圖1 原設計高加旁路三通閥氣動控制回路

      三通閥的動作原理: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翻轉使電磁閥柜(HZ03-E4)繼電器動作,輸出AC.220V電磁閥工作電源,三通閥控制電磁閥被勵磁ϖ電磁閥1-3接口、2-4接口分別接通,1號薄膜閥A1接口得到氣壓,2號薄膜閥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部分業(yè)績表

2 高加旁路三通閥的現(xiàn)場試驗
2.1 高加旁路三通閥的“拒動”故障
在儀用壓縮空氣系統(tǒng)安裝完畢,電磁閥控制氣
源、薄膜閥驅動氣源連接檢查正確、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,首先對空氣管路進行清洗吹掃,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儲氣罐,并有彈簧管壓力表監(jiān)視空氣壓力。在三通閥試驗中,首先電磁閥不勵磁,緩慢開啟氣源一次門給儲氣罐充氣,當壓力上升至0.45MPa時,1號薄膜閥C1排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設計工作壓力,三通閥保持原態(tài);關掉氣源,給電磁閥勵磁,緩慢開啟一次門,當壓力至0.46MPa時,2號薄膜閥C2排氣口大量排氣,系統(tǒng)壓力不能升至設計工作壓力,三通閥“拒動”。

2.2 三通閥“拒動”的原因分析
表2 三通閥“拒動”的原因分析序號可能存在的原因采取的相應對策對策執(zhí)行情況結論1儀用空氣系統(tǒng)氣源連接不對按照設計圖S1-46-22609施工照圖施工OK2電磁閥、薄膜閥接口配管不對分析各控制設備工作狀態(tài)配管1OK
3電磁閥、薄膜閥、三通閥故障安裝前單獨試驗,三通閥解體檢修全部試驗、檢修OK
4儀用空氣帶雜質,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)壓力不夠空壓機啟動系統(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”的原因,只有從設計方面考慮。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動氣源均從空氣母管處取得,且距離很近。以系統(tǒng)保護動作,旁路投入為例:
當電磁閥被勵磁1-3接口接通時,2號薄膜閥閥芯產生位移,使驅動氣源在A2、B2、C2接口處切換。在這個本短暫的切換過程中,會出現(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。由于控制氣源和驅動氣源接口距離很近,驅動氣源的大流量排氣,同時使得控制氣源壓力降低,造成薄膜閥的切換動作因壓力不足而停滯,此時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,將因為在瞬間達到力的平衡并得以保持。因此,2號薄膜閥的A2、B2、C2接口持續(xù)接通,工作氣源泄壓時又受到系統(tǒng)氣源的補充,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”。所以,電磁閥和薄膜閥的氣源接口距離過近是故障產生的關鍵所在。
另外,羅方設計的儲氣罐連氣方式也有不妥。為起到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用,儲氣罐相當于一個氣容元件,因此儲氣罐必須串行接入系統(tǒng),空氣用戶從罐后取壓。
3 三通閥氣動控制回路的改進
根據(jù)儀用壓縮空氣系統(tǒng)的安裝實際情況,把原羅方設計所提供的電磁閥控制氣源接口封堵;同時,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引出一路電磁閥控制氣源,以與薄膜閥的驅動氣源遠離。儲氣罐連氣方式按照以上分析要求進行改進。改進后高加旁路三通閥氣動控制回路如圖2所示,三通閥動作過程中空氣壓力場的分布見圖3。圖2 改進后高加旁路三通閥氣動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構的可靠度水準較高。2.6 《統(tǒng)一標準》對各類構件的β值作了適當調整,同老規(guī)范相比,鋼筋混凝土受剪構件的β值提高了21.3%,而大偏壓構件卻降低了12%,鋼筋混凝土軸

壓、受彎構件的β值與老規(guī)范基本一致。這也進一步說明現(xiàn)有主廠房主要構件用現(xiàn)行標準衡量大部分是安全適用的。
3 主廠房結構抗震能力分析
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),抗震設計標準前后也發(fā)生了較大的變化。過去的結構如果用現(xiàn)行標準去驗算它的抗震能力,顯然無法滿足標準的要求。這里試從“概念設計”總的原則來分析它的抗震能力。
“概念設計”是從59.78規(guī)范抗震設計基本要求引伸出來的重要抗震設計原則,擴展了78規(guī)范第4條的具體要求,例如強調建構筑物的抗震能力與場地條件的關系,要求建構筑物體型簡單,重量、剛度分布均勻對稱,平立面形狀規(guī)則等。從現(xiàn)有廠房建筑場地、地基、結構、體系、平立面布置、建筑材料、施工質量等方面來檢查,原設計既符合59.78規(guī)范抗震設計基本要求,又與現(xiàn)行規(guī)范“概念設計”的重要原則是一致的。因此,可以認為現(xiàn)有主廠房結構有一定的抗震能力。
    另外,把提高結構抗震能力和承載能力的補強措施結合起來。例如加強屋面結構系統(tǒng),拆換時效敏感的預應力屋架,增補提高抗震能力的支撐。同時,把那些屬于脆性破壞的結構,列為處理的重點。例如提高框架橫梁抗剪強度,拆換或加強現(xiàn)有廠房磚外墻,增加墻體與柱的拉結等。在可能條件下采取有效措施,一方面提高結構抗震能力,另一方面滿足提高承載能力的需要。補強措施要考慮到技術可靠、經(jīng)濟合理和方便施工。
通過以上分折,明確了廠房各種類型結構構件的承載能力和結構的薄弱環(huán)節(jié),總的可以認為廠房主體結構安全有效,有一定的抗震能力。因此,一批超過設計基準使用期限的火電廠只要根據(jù)需要采取適當補強措施,*可以適應生產技改和使用的要求。空氣壓力場分布曲線三通閥氣動控制回路改進后,經(jīng)過現(xiàn)場試驗,工作可靠。
4 結束語
高加旁路三通閥是高加保護的一個重要設備,為保證系統(tǒng)的安全運行,三通閥的動作切換必須可靠、穩(wěn)定,這一點尤為重要。對于高加旁路三通閥的氣動控制回路,除了上述對電磁閥控制氣源的接口作了現(xiàn)場改進以外,我們還考慮改變薄膜閥進氣-排氣-出氣的接口位置,以進一步完善系統(tǒng)設計。這將作為一個新課題,在以后類似的工程中進行現(xiàn)場試驗和論證。