從不銹鋼耐震壓力表壓力波動引發(fā)的思考

  摘　要：在安全生產(chǎn)要求不斷提升的今天，針對揚州發(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的典型案例，分析了不銹鋼耐震壓力表壓力波動的原因及解決方案，給出對今后類似情況處理的建議。

 

1　設(shè)備概況

　江蘇華電揚州發(fā)電有限公司 6、7 號機(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% 容量的汽動給水泵 ( 以下簡稱汽泵 ) 和 1×50% 容量電動給水泵 ( 以下簡稱電泵 )。凝結(jié)水系統(tǒng)配備 2 臺 100% 容量的凝結(jié)水泵 ( 以下簡稱凝泵 )，額定流量 864m3/h， 揚 程 306mH2O， 轉(zhuǎn) 速 1480r/min， 配 用 1120kW 的 異 步電動機(jī)，閥門調(diào)節(jié)，后增設(shè) ASD6000T 高壓變頻器，實現(xiàn) 20 ～ 50Hz無級調(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 20 分左右，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn) 7 號機(jī) 2 號汽泵前置泵軸承溫度持續(xù)上升，直逼保護(hù)動作值。于 21 時 23 分緊急啟電泵，調(diào) 2 號汽泵為電泵運行，其間汽包壓力略有波動，不銹鋼耐震壓力表壓力基本平穩(wěn)。21 時 26 分用于控制不銹鋼耐震壓力表壓力的凝泵變頻自動突然跳為手動，因當(dāng)時處理的焦點集中于汽包壓力和調(diào)泵上，未能在地衣時間發(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 40 分恢復(fù)正常，其間壓力#高到達(dá) 2350mm。

 

3　原因分析

　　機(jī)組自凝泵變頻投運后，正常情況下，凝泵變頻投自動，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，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，凝泵變頻自動的指令有過 2 次大幅度晃動，#終導(dǎo)致凝泵變頻自動突然切出，不銹鋼耐震壓力表壓力失去自動控制。

       下圖為歷史曲線，展示了從 21 時 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 24 分開始，到凝泵自動突然切出的 3分鐘內(nèi)，不銹鋼耐震壓力表上水門，凝泵再循環(huán)門始終沒有動，可見這 2 個參數(shù)不是影響凝泵自動的主要原因。從 21 時 24 分 0 秒開始，到 21 時 26分 6 秒凝泵自動跳為手動前，不銹鋼耐震壓力表壓力在 2130mm 左右，上下波動不超過 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的主要原因。

�。�2）凝泵變頻自動突然切出的原因。21 時 26 分 6 秒凝泵變頻自動跳為手動，變化#大的 2 個參數(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自動跳為手動，而此時指令為 89%，反饋為 71％，兩者相差 18%，自動跳為手動。

 

　　（3）為什么凝泵變頻指令會如此大地變化？假設(shè)凝泵變頻自動和凝結(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，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和總給水量的變化趨勢有很大相似之處，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，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為總給水流量變化引起的。

 

　　（4）凝泵對不銹鋼耐震壓力表壓力自動控制到底是怎樣的？在本次不銹鋼耐震壓力表壓力波動事件中，可以明顯觀察到，凝泵變頻自動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量有關(guān)呢？答案是否定的。

　　凝泵變頻自動對不銹鋼耐震壓力表壓力的自動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)，這是一個三沖量的壓力自動控制。何以證明？

　某日 17 時 16 分至 17 時 27 分的一次不銹鋼耐震壓力表壓力波動可以很好證明這點。當(dāng)時因凝泵出口壓力低至 1.76MPa，運行人員手動關(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，運行人員再次手動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%，自動跳為手動，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)，波動不超過 40t/h。

　下圖歷史曲線展示了從 17 時 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 號高壓加熱器正常疏無流量測點，所以與高加到不銹鋼耐震壓力表的疏水無關(guān)。

4　解決方案及對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時，能影響凝汽器壓力和汽包壓力，同時不銹鋼耐震壓力表壓力過高后如果不能及時制止壓力上漲，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不容忽視的問題。

　�。�1）解決方案。因凝泵變頻反饋速率不是很快，應(yīng)在計算機(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，凝泵變頻可在計算機(jī)內(nèi)部自動切換為單沖量控制，超出正常壓力后再切回三沖量控制。

　　如凝泵變頻是單級三沖量控制，應(yīng)改為串級三沖量控制。如是串級三沖量控制，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）對今后類似情況處理建議。正常運行時，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)整幅度不可過大，待凝泵出口壓力晃動平穩(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，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。

　　在處理不銹鋼耐震壓力表壓力波動時，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。處理過程中，只要能保證不銹鋼耐震壓力表上水流量，短時間內(nèi)可以暫不理會凝泵出口壓力波動，壓力平穩(wěn)后及時調(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% 以下時調(diào)節(jié)速度快且截流效果明顯，如開度超過 60%，應(yīng)使用凝泵變頻調(diào)節(jié)流量。

 

5　結(jié)語

　當(dāng)前揚州發(fā)電有限公司 2×330MW 機(jī)組，凝泵變頻對不銹鋼耐震壓力表壓力的自動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，變頻自動跳為手動。在處理汽包壓力波動及能影響給水流量大幅變化的事件時，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。