鸭河口电厂DRESSER安全阀校验新技术及应 用

          Application Of  New Technology In verifying Safe Valves Of  Power  Plant

朱红兵         廖毛雄       高建峰     

（南阳鸭河口发电有限公司，河南 南阳 474671   ）

                                    

  [摘要]  介绍鸭河口电厂锅炉DRESSER安全阀，使用NSH安全阀在线定压仪新技术，在机组正常运行的情况下，仅需10分钟时间即可安全、可靠的完成单台安全阀在线性能检测和工作参数检测，及起座压力在线整定。实际应用表明：实际升压实跳验证，该装置及技术校验整定准确，操作安全快捷，确保了安全阀校验时的设备和操作人员的安全，且经济效益显著。

   [关键词]   DRESSER安全阀  在线压力整定  安全经济效益    

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 

河南南阳鸭河口发电有限公司一期工程安装2×350MW发电机组，已分别于1998年5月、1998年12月投入商业运行。锅炉型式为亚临界参数，平衡通风W型火焰，强制循环燃煤锅炉，由法国STIEN公司设计，西班牙B&W公司制造。该锅炉的汽包、再热器进出口管道设计安装了9台由英国DRESSER公司制造的弹簧式安全阀。我公司自2001年12月以来使用NSH安全阀在线定压仪校验整定经检修的安全阀，并且经实际升压实跳验证，该装置的重复性误差和测量误差均不超过1%，该指标符合国家《电力工业锅炉压力容器监察规程》和ASME标准要求，安全性能、经济效益显著。

1安全阀的检验规定

      按照《电力工业锅炉压力容器监察规程》的要求，锅炉安装和大修完毕及安全阀经检修后， 都应校验安全阀的起座压力。并明确规定“规程监察范围：（f）热力系统压力容器：高、低压加热器、除氧器、各类扩容器等”。锅炉弹簧安全阀的试验间隔不大于一个小修间隔。《电力工业锅炉压力容器监察规程》（ DL612-1996）9.1.13对使用仪器校验安全阀有明确规定：“纯机械弹簧式安全阀可采用液压装置进行校验调整，一般在75%～80%额定压力下进行。”

2  安全阀 在线校验仪 应用情况：

在2003年3月21日，我公司#1机组小修后，在机组并网后使用NSH安全阀在线定压仪校验锅炉9台DRESSER弹簧安全阀（汽包安全阀3台，再热器安全阀6台）， 对9台DRESSER弹簧安全阀全部校验完成仅用了2个小时,并且在校验安全阀的 过程中, 对机组运行中的升降负荷工况没有任何影响。我们通过使用NSH安全阀在线定压仪校验整定检修后的这些弹簧安全阀，并用在线定压仪对同一台安全阀进行多次检测，并且经实际升压实跳验证，仪器的重复性误差和测量误差均不超过1%。该指标符合国家《电力工业锅炉压力容器监察规程》和ASME标准要求。

2.1在线定压仪系统构成

在线检测校系统由机械夹具、液压动力单元和数据采集处理单元三大部分组成，彼此相对独立，由两条10米长的液压软管和两条10米长的五芯屏蔽电缆互相联成一个完整的安全阀测试系统。

2.1.1组合式夹具：保证对待测安全阀实施夹持定位，为液压动力单元提供施加外力的环境，采用组合式结构，操作拆卸十分方便。（见图一）

     2.2.2液压动力单元：提供可调节的液压输出和流量，最大输出10MP_a，最大提升力为50KN，用以控制外加的提升力和提升速度。

待测安全阀

调节螺母

油缸垫片

提升油管接头

油缸

复位油管接头

联接螺母

阀杆

拉力传感器

图一、 部件安装简图

   2.2.3  数据处理单元：它是测试系统的核心，直接决定系统的可靠性和准确性。

其中，力传感器采用轮辐式结构，灵敏度极高，精度可达到0.05% ，压力传感器采用高温型传感器，工作温度可达200~250℃。两种传感器均为高输出式，内藏放大器，其线性度、重复性和抗干扰能力极强。

测试系统采用了二通道低增益，高精度放大电路，智能化A/D转换和数据采集电路，可同时采集力、压力二个参数，核心部分选用目前市场上先进的笔记本电脑（CPU PⅢ600），可绘制曲线并打印测试结果，具有汉字化的人机对话功能，各测量通道的数据均可在屏幕上显示，在超量程的情况下，确保系统和安全阀的安全。

2.2   操作步骤如下：

安全阀吹扫

NSH安装(二分钟)

结束

NSH调整(二分钟)

误差 < 规定值?

NSH测量(一分钟)

N

Y

图二、 测试步骤简图

     见图二，选择被测试安全阀，根据系统安装图可方便地完成NSH部件的安装和连接；在计算机主控窗口上单击“装入参数”选定被测安全阀；（见图三）选择压力传感器测量方式，输入被测安全阀的基础压力值；核对无误后，单击“在线定压”，此时系统提示：“正在测试！请等待！”打开液压单元电源开关至“开启”位置，调整“系统压力调整”旋钮至计算机指示“所需油压”值；将换向控制旋钮旋至“提升”位置，使油缸活塞带动被测阀的阀杆向上移动；通过观察阀杆上升或听到介质排泄的声音，确定阀已开启后，立即将换向控制旋钮旋回“复位”位置，关闭电源；计算机将自动进入结果显示窗体，（见图四）显示测试曲线、测试时间、开启压力、调整高度等参数；根据计算机提示的调整高度，调节定压螺母；单击“退出”钮，重新起动测试程序，得出新的测试曲线和结果。反复执行上述步骤，直至开启压力和整定压力相差不大于“测量允许误差” 时，此时计算机显示“调节完毕”，表示测量结束。

图三   计算机操作界面                                   图四  计算机测验结果   

     

3      误差分析

按照《ASME C4 安全阀》标准PG-72.2 规定，锅炉本体（包括汽包、过热器）整定的起座压力允许在以下范围内变化：±1%的整定压力。

K1

K2

K3

V1

V2

N

图五 数据处理系统简化框图

  根据选用MSC—5101采样器、传感器的精度以及放大器设计精度，测试系统起座压力度量误差分析如下。系统简图见图五：

其中：f——物理量（力、压力）     V₁V₂——中间电量

     N——数字量（力、压力）        K₁、K₂、K₃——各级转换系数

由：；   ；  

所以：  

按误差传递理论，绝对误差和相对误差分别为：

代入实际偏差量：

   （拉力传感器最大误差） 精度0.05%

    （压力传感器最大误差）精度0.2%

   （放大器误差）

   （A/D转换器最大误差）

因而，可以求得提升力和压力的相对误差分别为：

根据开启压力计算公式：

其中：P——开启压力      P_L——系统内压

     A——阀门密封面积       f——附加外力

从而可以得出开启压力的相对误差为：

由此可以看出，开启压力的相对误差不仅和附加力、系统内压有关，而且与密封面积有关， 就一般而言，安全阀密封面积在50~125，通过计算分析，可以得出：

。

4  安全性、经济性分析：

4.1安全性分析：

根据国家质量监督局锅炉压力容器监察局颁布的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》规定：“在用锅炉的安全阀每年至少应校验一次” ；国家电力公司颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》规定：“各种压力容器安全阀应定期进行校验和排放试验”。这些规定都十分明确了对电站安全阀的定期校验工作的要求。我们公司以前一直采用人工实跳排放试验的方法进行安全阀校验，每次实跳试验都要在压力容器超压（高于工作压力）状态下进行，但锅炉汽包、再热器及过热器等压力容器频繁超压工作，对压力容器的损害很大，直接影响到设备的设计使用寿命和安全稳定性。由于采用人工校验不能达到完全的安全规范，而且经过多次实跳，安全阀的弹簧强度会产生疲劳衰减变化，并且安全阀的工作密封面易发生蒸汽冲刷损伤，从而造成弹簧安全阀的设计工作寿命缩短，增大了校验的难度，同时又存在一定的不安全因素。使用NSH安全阀定压仪进行在线校验，可在介质压力低于60%整定值时校验安全阀，无需提高系统压力，防止了因介质排放对阀门密封面造成的冲击损伤，同时避免了锅炉压力容器频繁超压工作，确保了设备和操作人员的安全。

4.2     经济性分析：

4.2.1   2003年3月21日，在我公司#1机组小修启动并网后，我们对该锅炉汽包和再热器的9台安全阀进行起座压力整定校验工作。以往对安全阀进行起座压力整定校验，采取长时间投用燃油的方法提高锅炉的压力和温度，并赶在机组并网前采用实跳的方法测试校验安全阀的起跳压力，再根据每次实跳的压力值松紧弹簧。采用传统的人工实跳校验方法整定安全阀，校验整定一只安全阀至少需实跳两三次，多则五六次，校验一台安全阀平均要花费2个小时。以往我们单台锅炉大修后对汽包和再热器的9台安全阀全部进行整定校验工作，大约需要16-18个小时。每小时锅炉平均燃用25吨轻柴油，每次校验安全阀要耗用燃油大约400吨，按现在燃油（#0轻柴油）市价2800元/T计算，每次人工校验的燃油费用大约为：2800×400=1120000元，若加上蒸汽损失、厂用电损耗及人工校验费等费用，每次人工校验安全阀的总费用大约需1160000元左右，不但耗费较大，而且增大了发电成本。

4.2.2   NSH安全阀在线定压仪可在机组运行的情况下，进行在线校验，仅需2~5 秒时间即可完成对安全阀进行在线性能检测和工作参数检测，约需10分钟即可完成单台安全阀的在线整定工作。我公司本次完成全部9台安全阀的校验工作耗时约120分钟。机组提前了约16个小时并网发电，按每小时平均发电量250MW，每度电价按0.30元计算，只此一项即可产生的直接经济效益约为：0.30×25×10⁴×16 = 1200000元。

人工校验与NSH在线校验对比表

试验方式	校验台数	校验时间	校验耗费	基础压力	校验条件	存在问题
人工校验	9台	16H	116万	1.05倍工作压力	并网前	时间长,费用高,不安全
在线校验	9台	2.0H	4.5万	0.7倍工作压力	并网后	安全,快捷,费用低

  

                                           图六      人工校验与在线 校验效果对比图

5     结论

       我公司自2001年12月以来经过使用NSH安全阀在线定压仪校验整定锅炉DRESSER安全阀，彻底改变了传统的校验方法，测量更加精确，定值更加可靠，操作更加规范，缩短了校验时间，降低了劳动强度，提高了生产效率，节约了大量燃油和蒸汽能源，降低了发电成本，降低了噪音污染，安全性能、经济效益显著，为机组安全稳定经济地运行提供了可靠的保证。

作者简介：

朱红兵  ，1970年生，男，河南南阳人，工程师，从事火电厂生产管理工作。

参考文献：

[1]  Chuanhu  Zhang，Kun Liu. New Calibration Technology for Safety Valves of Utility Boiler.Electricity，2001，4.

[2]   DL 612-1996　《电力工业锅炉压力容器监察规程》（ DL612-1996）9.1.13

[3]   ZBJ 98013-89   《电站安全阀技术条件》

[4]   劳动部　　       《蒸汽锅炉安全技术监察规程》

[5]   ASME C4.100　《安全阀》

[6] 国家电力公司  《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》