從不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)引發(fā)的思考

  摘　要：在安全生產(chǎn)要求不斷提升的今天，針對(duì)揚(yáng)州發(fā)電有限公司 2×330MW 機(jī)組凝泵變頻改造后，不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)的典型案例，分析了不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)的原因及解決方案，給出對(duì)今后類似情況處理的建議。

 

1　設(shè)備概況

　江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司 6、7 號(hào)機(jī)組單機(jī)容量 330MW。鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的 DG1036/18.2 ～Ⅱ 4 型，亞臨界壓力，一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，設(shè)計(jì)額定蒸發(fā)量 1036t/h。汽機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 N330-16.67/538/538，給水系統(tǒng)配置 2×50% 容量的汽動(dòng)給水泵 ( 以下簡(jiǎn)稱汽泵 ) 和 1×50% 容量電動(dòng)給水泵 ( 以下簡(jiǎn)稱電泵 )。凝結(jié)水系統(tǒng)配備 2 臺(tái) 100% 容量的凝結(jié)水泵 ( 以下簡(jiǎn)稱凝泵 )，額定流量 864m3/h， 揚(yáng) 程 306mH2O， 轉(zhuǎn) 速 1480r/min， 配 用 1120kW 的 異 步電動(dòng)機(jī)，閥門調(diào)節(jié)，后增設(shè) ASD6000T 高壓變頻器，實(shí)現(xiàn) 20 ～ 50Hz無(wú)級(jí)調(diào)速，功耗隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化。汽包容積 52m3，正常壓力0mm，低Ⅰ值 -50mm，高Ⅰ值 +50mm。不銹鋼耐震壓力表容積 150m3，正常壓力 2000mm ～ 2200mm，低Ⅰ值 1850mm，高Ⅰ值 2350mm。凝汽器熱井容積 50m3，正常壓力 480mm ～ 520mm，低Ⅰ值 450mm，高Ⅰ值550mm。

 

2　現(xiàn)象描述

　某日晚 21 時(shí) 20 分左右，運(yùn)行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn) 7 號(hào)機(jī) 2 號(hào)汽泵前置泵軸承溫度持續(xù)上升，直逼保護(hù)動(dòng)作值。于 21 時(shí) 23 分緊急啟電泵，調(diào) 2 號(hào)汽泵為電泵運(yùn)行，其間汽包壓力略有波動(dòng)，不銹鋼耐震壓力表壓力基本平穩(wěn)。21 時(shí) 26 分用于控制不銹鋼耐震壓力表壓力的凝泵變頻自動(dòng)突然跳為手動(dòng)，因當(dāng)時(shí)處理的焦點(diǎn)集中于汽包壓力和調(diào)泵上，未能在地衣時(shí)間發(fā)現(xiàn)，調(diào)泵結(jié)束且汽包壓力平穩(wěn)后發(fā)現(xiàn)不銹鋼耐震壓力表壓力高，立即處理，于 21 時(shí) 40 分恢復(fù)正常，其間壓力#高到達(dá) 2350mm。

 

3　原因分析

　　機(jī)組自凝泵變頻投運(yùn)后，正常情況下，凝泵變頻投自動(dòng)，控制不銹鋼耐震壓力表壓力，不銹鋼耐震壓力表上水調(diào)整門投手動(dòng)，人工控制凝泵出口壓力在 2.0MPa左右。

　　經(jīng)歷史曲線查詢，發(fā)現(xiàn)在不銹鋼耐震壓力表壓力基本平穩(wěn)的狀況下，凝泵變頻自動(dòng)的指令有過(guò) 2 次大幅度晃動(dòng)，#終導(dǎo)致凝泵變頻自動(dòng)突然切出，不銹鋼耐震壓力表壓力失去自動(dòng)控制。

       下圖為歷史曲線，展示了從 21 時(shí) 24 分開始，3 分鐘內(nèi)與之有關(guān)的參數(shù)變化。橫坐標(biāo)為時(shí)間，共 6 格，每格 30 秒，縱坐標(biāo)為各參數(shù)數(shù)值，共 10 格，每格 1/10。各參數(shù)及含義如下表所示。

為了便于觀察和比較，歷史曲線分為上、中、下、底，4 個(gè)部分。上部 2 條曲線為凝泵變頻指令和反饋，中部 3 條曲線為不銹鋼耐震壓力表壓力設(shè)定值、反饋值和不銹鋼耐震壓力表上水門開度，下部 4 條曲線為總給水流量、不銹鋼耐震壓力表上水流量、凝泵出口流量和凝泵出口壓力，底部 1 條曲線為凝泵再循環(huán)門開度。

�。�1）非決定因素。從 21 時(shí) 24 分開始，到凝泵自動(dòng)突然切出的 3分鐘內(nèi)，不銹鋼耐震壓力表上水門，凝泵再循環(huán)門始終沒(méi)有動(dòng)，可見(jiàn)這 2 個(gè)參數(shù)不是影響凝泵自動(dòng)的主要原因。從 21 時(shí) 24 分 0 秒開始，到 21 時(shí) 26分 6 秒凝泵自動(dòng)跳為手動(dòng)前，不銹鋼耐震壓力表壓力在 2130mm 左右，上下波動(dòng)不超過(guò) 25mm，在正常范圍之內(nèi)，所以不銹鋼耐震壓力表壓力也不是響凝泵自動(dòng)的主要原因。

�。�2）凝泵變頻自動(dòng)突然切出的原因。21 時(shí) 26 分 6 秒凝泵變頻自動(dòng)跳為手動(dòng)，變化#大的 2 個(gè)參數(shù)是凝泵變頻指令和總給水流量。根據(jù) DCS 習(xí)慣做法，當(dāng)指令與反饋偏差大時(shí)自動(dòng)跳為手動(dòng)，而此時(shí)指令為 89%，反饋為 71％，兩者相差 18%，自動(dòng)跳為手動(dòng)。

 

　�。�3）為什么凝泵變頻指令會(huì)如此大地變化？假設(shè)凝泵變頻自動(dòng)和凝結(jié)水用戶有關(guān)，那么現(xiàn)象應(yīng)該是，當(dāng)凝結(jié)水用戶的流量突然增加時(shí)，凝泵出口流量增加，不銹鋼耐震壓力表上水流量減少或者不變，兩者之差變大，凝泵出口壓力下降。而實(shí)際情況并不是如此，上圖中的黃線與綠線自始至終基本重合，說(shuō)明凝結(jié)水用戶流量并未明顯變化。

　　仔細(xì)觀察圖形，發(fā)現(xiàn)凝泵變頻指令的變化趨勢(shì)和總給水量的變化趨勢(shì)有很大相似之處，不銹鋼耐震壓力表上水流量明顯有緊跟總給水流量的意圖。由此可見(jiàn)，凝泵變頻指令也和總給水流量有關(guān)，即和不銹鋼耐震壓力表出水流量有關(guān)，凝泵變頻對(duì)不銹鋼耐震壓力表壓力控制是二沖量的。

　　所以，凝泵變頻指令如此大地變化是因?yàn)榭偨o水流量變化引起的。

 

　�。�4）凝泵對(duì)不銹鋼耐震壓力表壓力自動(dòng)控制到底是怎樣的？在本次不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)事件中，可以明顯觀察到，凝泵變頻自動(dòng)與不銹鋼耐震壓力表壓力和不銹鋼耐震壓力表出水流量有關(guān)。那么是否僅和這兩個(gè)量有關(guān)呢？答案是否定的。

　　凝泵變頻自動(dòng)對(duì)不銹鋼耐震壓力表壓力的自動(dòng)控制不僅與不銹鋼耐震壓力表壓力和不銹鋼耐震壓力表出水流量有關(guān)，還與不銹鋼耐震壓力表進(jìn)水流量有關(guān)，這是一個(gè)三沖量的壓力自動(dòng)控制。何以證明？

　某日 17 時(shí) 16 分至 17 時(shí) 27 分的一次不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)可以很好證明這點(diǎn)。當(dāng)時(shí)因凝泵出口壓力低至 1.76MPa，運(yùn)行人員手動(dòng)關(guān)小不銹鋼耐震壓力表上水調(diào)整門，不銹鋼耐震壓力表上水流量突減 120t/h，凝泵經(jīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)后反饋增加 11%，凝泵出口壓力上升至 2.49MPa，不銹鋼耐震壓力表上水流量回升 100t/h。1 分 30 秒后，因凝泵出口壓力達(dá) 2.51MPa，運(yùn)行人員再次手動(dòng)開大不銹鋼耐震壓力表上水調(diào)整門，不銹鋼耐震壓力表上水流量突增 190t/h，凝泵變頻指令減小 19%，自動(dòng)跳為手動(dòng)，凝泵出口壓力下降 1.0MPa，不銹鋼耐震壓力表上水流量下降 290t/h，不銹鋼耐震壓力表壓力開始下降，#低達(dá) 1745mm。其間，不銹鋼耐震壓力表出水流量平穩(wěn)，波動(dòng)不超過(guò) 40t/h。

　下圖歷史曲線展示了從 17 時(shí) 15 分開始，5 分鐘內(nèi)與之有關(guān)的參數(shù)變化。橫坐標(biāo)為時(shí)間，共 5 格，每格 1 分鐘，縱坐標(biāo)為各參數(shù)數(shù)值，共 10 格，每格 1/10。各參數(shù)及含義如下表所示。

 

仔細(xì)觀察圖形，發(fā)現(xiàn)不銹鋼耐震壓力表上水流量有緊跟總給水流量的意圖，由此可見(jiàn)凝泵變頻指令還與不銹鋼耐震壓力表上水流量有關(guān)。自此可以明確，凝泵變頻對(duì)不銹鋼耐震壓力表壓力的控制是三沖量，分別和不銹鋼耐震壓力表壓力、不銹鋼耐震壓力表上水流量、不銹鋼耐震壓力表出水流量有關(guān)。因 3 號(hào)高壓加熱器正常疏無(wú)流量測(cè)點(diǎn)，所以與高加到不銹鋼耐震壓力表的疏水無(wú)關(guān)。

4　解決方案及對(duì)今后類似情況處理建議

　　不銹鋼壓力表水箱位于凝汽器和汽包之間，容積#大，在汽輪機(jī)水循環(huán)中起到承上啟下的作用。當(dāng)不銹鋼耐震壓力表的壓力波動(dòng)時(shí)，能影響凝汽器壓力和汽包壓力，同時(shí)不銹鋼耐震壓力表壓力過(guò)高后如果不能及時(shí)制止壓力上漲，將直接威脅汽輪機(jī)安全，所以不銹鋼耐震壓力表壓力控制是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

　　（1）解決方案。因凝泵變頻反饋速率不是很快，應(yīng)在計(jì)算機(jī)程序中限定指令變化速率，防止指令與反饋偏差大而自動(dòng)切出。

　除 氧 器 水 箱 容 積 150m3， 可 調(diào) 容 積 約 50m3。 凝 汽 器 熱 井 容 積50m3，可調(diào)容積約 20m3。汽包容積 52m3，可調(diào)容積約 9m3。可見(jiàn)不銹鋼耐震壓力表可調(diào)容積是汽包的 5.5 倍，是凝汽器的 2.5 倍，所以，當(dāng)不銹鋼耐震壓力表壓力在 2000mm 至 2200mm 之間，凝泵變頻可在計(jì)算機(jī)內(nèi)部自動(dòng)切換為單沖量控制，超出正常壓力后再切回三沖量控制。

　　如凝泵變頻是單級(jí)三沖量控制，應(yīng)改為串級(jí)三沖量控制。如是串級(jí)三沖量控制，應(yīng)該減小給水流量調(diào)節(jié)器所占的比重，加大壓力調(diào)節(jié)器所占的比重。

　�。�2）對(duì)今后類似情況處理建議。正常運(yùn)行時(shí)，如需要用不銹鋼耐震壓力表上水門調(diào)節(jié)凝泵出口壓力，每次調(diào)整幅度不可過(guò)大，待凝泵出口壓力晃動(dòng)平穩(wěn)后方可繼續(xù)調(diào)整。緊急情況下需要快速調(diào)整凝泵出口壓力，可先解除凝泵變頻自動(dòng)，不銹鋼耐震壓力表上水門調(diào)整壓力，再調(diào)整凝泵變頻，恢復(fù)不銹鋼耐震壓力表上水流量到先前大小，穩(wěn)定后變頻投自動(dòng)。

　　在處理不銹鋼耐震壓力表壓力波動(dòng)時(shí)，不僅要看不銹鋼耐震壓力表壓力，還要看不銹鋼耐震壓力表上水流量，要保證不銹鋼耐震壓力表上水流量與先前基本持平。處理過(guò)程中，只要能保證不銹鋼耐震壓力表上水流量，短時(shí)間內(nèi)可以暫不理會(huì)凝泵出口壓力波動(dòng)，壓力平穩(wěn)后及時(shí)調(diào)整凝泵出口壓力。不銹鋼耐震壓力表壓力調(diào)整門開度在 60% 以下時(shí)調(diào)節(jié)速度快且截流效果明顯，如開度超過(guò) 60%，應(yīng)使用凝泵變頻調(diào)節(jié)流量。

 

5　結(jié)語(yǔ)

　當(dāng)前揚(yáng)州發(fā)電有限公司 2×330MW 機(jī)組，凝泵變頻對(duì)不銹鋼耐震壓力表壓力的自動(dòng)控制采用三沖量控制法，凝泵變頻指令與反饋偏差大于 18% 后，變頻自動(dòng)跳為手動(dòng)。在處理汽包壓力波動(dòng)及能影響給水流量大幅變化的事件時(shí)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視凝泵變頻，防止引發(fā)派生事故。