給水高加旁路三通閥在中國電廠應用
[摘 要] 蒲城發電廠2號機組的高加旁路閥采用氣動三通閥,以實現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“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：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，簡化系統設計。
3.液壓缸帶阻尼錐，保護系統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分析見表1。表1 三通閥各控制、驅動設備的工作狀態工作設備系統正常,投入高加時的工作狀態系統保護,投入旁路時的工作狀態電磁閥不勵磁,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聯鎖柜(HB11-L)送出切除高加指令ϖ執行柜(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績表

2 高加旁路三通閥的現場試驗
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。根據系統安全需要,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,系統壓力不能升至設計工作壓力,三通閥保持原態;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行情況結論1儀用空氣系統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儀用空氣系統壓力不夠空壓機啟動系統檢漏,壓力監視檢漏,監視壓力OK
  注:表中“OK”表示已滿足系統要求。
根據表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接口持續接通,工作氣源泄壓時又受到系統氣源的補充,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。為起到穩定系統壓力的作用,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,空氣用戶從罐后取壓。
3 三通閥氣動控制回路的改進
根據儀用壓縮空氣系統的安裝實際情況,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 《統一標準》對各類構件的β值作了適當調整,同老規范相比,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值與老規范基本一致。這也進一步說明現有主廠房主要構件用現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,1986年前后有的改為7度地震區,抗震設計標準前后也發生了較大的變化。過去的結構如果用現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,平立面形狀規則等。從現有廠房建筑場地、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規范抗震設計基本要求,又與現行規范“概念設計”的重要原則是一致的。因此,可以認為現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,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節,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,經過現場試驗,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,為保證系統的安全運行,三通閥的動作切換必須可靠、穩定,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,以進一步完善系統設計。這將作為一個新課題,在以后類似的工程中進行現場試驗和論證。