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主蒸汽流量计故障的处理分析


文章日期:2017-06-18|阅读数:


主蒸汽流量是联合循环机组的控制参数。本文主要从以下三方面做了介绍:首先介绍了差压式流量计的常见故障,其次重点解释了处理故障前应采取的措施,***后说明了差压式流量计故障的处理方法。

0.前言

主蒸汽流量作为联合循环机组重要的控制参数,其决定着滑压曲线的变化趋势,影响着主蒸汽阀门的开度。如果发生异常现象,一定要采取安全可靠的处理方法,在处理过程中方式方法尤为重要。

主蒸汽流量一般采用差压式流量计,由一个流量孔板产生三组取样,分别接出三台差压式流量变送器。

1.差压式流量计的组成及工作原理

主蒸汽流量计一般由流量孔板、一次阀门、引压管路、二次阀门、排污阀门、平衡门和差压变送器组成。其工作原理为,通过引压管路将流量孔板差压引入到差压变送器。来自正、负引压管路的压力直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上,通过膜片内的密封液传导至测量元件上,测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转化器,经过放大等处理变为标准电信号输出。

2.差压式流量计的常见故障

常见的故障分为引压管路和阀门部分故障、差压变送器故障两大类。

 

2.1 引压管路和阀门部分故障

 

引压管路和阀门部分故障主要包括有引压管路堵塞、引压管路结冰和阀门连接处泄露等。

常见的引压管堵塞分为负引压管堵塞和正引压管堵塞。当负引压管堵塞,流量增加而负引压管又堵塞时,流量计示值会升高,但增加量变小。当流量降低而负引压管又堵塞时,流量计示值下降。管道中流量不变(保持原流量),则其流量计示值不变。当正引压管堵塞。当流量增加时,流体管道中的静压力亦相应增加,设其增加值为 P0,同时,因流速增加而静压降低,设其值为 P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值增加;若 P0<P1,则流量计示值降低。当流量降低时,流体管道中的静压力亦相应降低,设其降低值为 P1,同时,因流速降低而静压升高,设其值为 P0。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值下降;若 P0<P1,则流量值升高。管道中流量不变(保持原流量),则其流量计示值不变。

 

引压管路结冰和引压管路堵塞现象较为接近,但其处理方式不同。阀门连接处泄漏亦可以分为两类负压侧泄漏和正压侧泄漏。负压侧阀门连接处泄漏,当流量 F 增加,而负引压管泄漏时,则流量值会增加。当流量下降时,负引压管静压增高为 P0,负引压管泄漏为P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值升高;若 P0<P1,则流量计示值下降。正压侧阀门连接处泄漏,当流量增加时,负引压管静压下降为 P0,正引压管泄漏为 P1。若 P0=P1,则流量计示值不变;若 P0>P1,则流量计示值升高;若 P0<P1,则流量计示值下降。

2.2 差压变送器故障

 

差压变送器故障主要包括零点漂移,膜片变型或损坏和电子元件故障等。差压变送器的故障主要表现为,在流量稳定的情况下产生测量的波动,或发生阶跃性的测量值跳变。

 

3.主蒸汽流量计的重要性及常见故障处理前应采取的措施

主蒸汽流量的重要性主要体现在滑压曲线上,滑压曲线事关旁路控制和主蒸汽调阀开度。因此主蒸汽流量的故障处理尤其重要,在就地处理故障前应采取必要的热控措施,保证机组的安全稳定运行。

3.1 主蒸汽流量的重要性

 

旁路控制系统的任务是保证燃机点火后系统建压,汽轮机启动前维持冲转压力,汽机冲车后旁路及时关闭,事故工况迅速开启避免锅炉超压。联合循环余热锅炉设计为 100% 旁路,可以保证在汽机全切的情况下保证余热锅炉所产生的蒸汽可以通过旁路系统循环通流。

 

高压旁路蒸汽调节阀压力控制为单回路控制系统,设计方案如下:汽轮机启动前,高压旁路蒸汽调节阀的设定值跟随实际压力,进行自动升降,从而维持在汽轮机的冲转压力,冲车完成后设定值转为由协调控制根据高压主蒸汽流量经过函数折算出主蒸汽压力的设定值,并在此设定值上加上 0.7MPa 偏差,保证汽轮机压力控制回路起作用,从而高旁调阀保证处于自动且全关状态,实现高压主蒸汽全部进入汽轮机做功。高压主蒸汽压力设定值滑压曲线见附表 1。

如果发生流量测量比实际偏大的情况,对高压旁路的控制影响主要为高压主蒸汽压力设定值偏高,影响高压旁路的保护正常动作。对主汽调阀的影响为高压主蒸汽压力设定值偏高,主汽调门会关小,影响汽轮机的正常发电量,甚至可能导致主机保护动作发生非停。

如果发生流量测量比实际偏小的情况,对高压旁路的控制影响主要为高压主蒸汽压力设定值偏小,高压旁路会开阀泄压,如果偏差较大会危机汽机运行安全。对主汽调阀的影响为高压主蒸汽压力设定值偏高,主汽调门会开大,影响余热锅炉的汽包水位控制,甚至可能导致主机保护动作发生非停。

3.2 常见故障处理前应采取的措施

如果发生主蒸汽流量计的故障,情况可分为一台故障、两台故障和三台故障三种情况,根据故障的情况不同处理采取的热控措施亦不同,下面将以引压管路保温措施不到位,导致其结冰为例,分别针对以上三种情况分别予以论述。

 

3.2.1 一台故障的处理措施

 

当一台差压式流量变送器结冰时,具体情况可能分为两种,一种为正压侧先结冰,负压侧后结冰,一种为负压侧先结冰,正压侧后结冰。

当发生种情况时流量显示会快速上升,当负压侧再结冰时,流量显示会下降,当正压侧和负压侧全部结冰时流量显示为零。当发生第二种情况时流量显示会快速下降,当正压侧再结冰时,流量显示会下

降,当负压侧和正压侧全部结冰时流量显示为零。

当发生上述情况时,热控应及时采取逻辑强置措施。强置的具体措施为强置流量显示和差压测量的坏质量判断。具体流量强置数值应咨询运行人员,并根据就地处理进度确定强置的数值,如果采取强置大值的方法应在此基础上增加一定的偏置,如果采取强置小值的方法应在此基础上减少一定的偏置,以此保证在逻辑三取中时不会选中结冰的差压式流量变送器,保证正常测量的数值参与调节和保护。详见图 1。

3.2.2两台故障的处理措施

当出现第二台差压式流量变送器结冰时,应根据台结冰时强置的情况采取相应的措施。如果台采取强置大值的方法,第二台应采取强置小值的方法;如果台采取强置小值的方法,第二台应采取强置大值的方法。以此保证在逻辑三取中时不会选中结冰的两台差压式流量变送器,保证正常测量的数值参与调节和保护。具体操作如图 1。

主蒸汽流量计故障的处理分析

3.2.3三台故障的处理措施

当出现第三台差压式流量变送器结冰时,首先应立即强置当前值保证机组的正常运行。然后再根据实际情况,采取后续措施。

新建燃机负荷 - 锅炉蒸汽流量曲线。根据近期历史趋势,总结出燃机负荷 - 锅炉蒸汽流量曲线,通过 POLY 函数实现燃机负荷和主蒸汽流量的对应替代,此曲线可以应对网调的负荷调节。选取近期历史趋势的原因为影响主蒸汽流量的其他因素(例如环境温度、湿度和燃机排汽温度等)的变换较小,主蒸汽流量变化的主要影响因素为燃机负荷,以此来保证燃机负荷 - 锅炉蒸汽流量曲线的可靠性。

但是由于近期趋势可能收集不到部分负荷段的相关数据,在超出现有数据负荷的部分应采取必要的补救措施,可以参考相同负荷运行的另一台余热锅炉的主蒸汽流量,以此来弥补现有数据的不足。为了保证数据切换的可靠性,切换条件要严谨,现有函数的负荷下线上增加 25MW 与另外一台的燃机负荷大于 100MW。如此设置的好处是当另一台运行机组突然故障或跳机时保证数据能及时切换到函数输出,保证机组的安全运行。具体操作见图 2。

主蒸汽流量计故障的处理分析

图中的模拟量切换块 RAXFR 因设置合理的切换速率,避免切换过程中的信号大幅波动对机组正常运行造成的干扰。

新增三取中和函数输出的切换。原有的三取中出口增加相应的模拟量切换块 RAXFR,以实现原有三取中和燃机负荷 - 锅炉蒸汽流量曲线的切换,并设置合理的切换速率,防止因切换速率产生的扰动。

4.主蒸汽流量计的常见故障处理方法

当处理措施完成后,应针对不同的故障类型进行进一步分析处理好就地设备故障,这样方能处理好相关的故障。

4.1   引压管堵塞

一般情况下,引压管的堵原因主要是由于差压变送器引压管不定期排污或颗粒物侵入等原因造成。当引压管堵塞时,关闭一次阀门,使用钢丝或铁丝将其堵塞位置畅通。如无法疏通,则打开一次阀门借助蒸汽压力加以冲洗。使用蒸汽冲洗后仍没有解决引压管堵塞,则应动用相关切割和焊接工具,更换引压管的堵塞部分,使其恢复正常运行。

4.2   引压管路结冰

引压管路结冰仅发生在极寒天气或保温措施不到位的情况下,其处理措施为及时投入相关的保温电源,使伴热电缆处于加热状态。检查相应的保温层厚度是否满足了相关的设计要求,或者为局部保温层受到破坏,如发生因次而引起的温度偏低,应及时加装相应厚度的保温中层。

引压管路结冰的预防措施为进入冬季时,及时检查相关设备的保温措施是否已到位,长期运行中有无损坏,如有损坏及时修复。

4.3   阀门连接处泄漏

阀门连接处泄漏多为一次阀门与管子的接头处泄漏。当阀门连接处泄漏时,在现场可以看到焊接处的渗水或者蒸汽泄漏现象,如果为一次阀门前泄漏,需要请专业堵漏公司予以处理,如果为一次阀门后泄漏,可以关闭一次阀门重新焊接堵漏。如果遇到特殊情况发生一次阀门后引压管泄漏时,只要将泄漏处予以更换即可。

4.4   差压变送器故障

差压变送器在正常运行时,出现的故障多是零点漂移、膜片变型或损坏和电子元件故障等。在现场能直接判断的故障零点漂移和电子元件故障,膜片变型或损坏只能通过试验室的仪器通过校验后方可判断。零点漂移的判断方法为打开平衡阀,关闭正、负压侧二次阀门,此时差压变送器输出电流为 4mA,画面显示为 0。如果不是 4mA,则说明零点有漂移现象,需要对差压变送器的零点进行调整。电子元件故障主要通过显示和测量加以判断。
 

 涡街流量计故障分析及处理
 
  涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。金湖瑞成仪表有限公司生产的智能涡街流量计具有压力损失小、量程范围大、测量精度高等特点,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响,另外涡街流量计无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小,仪表参数能长期稳定。在日常使用中,由于仪表的使用、现场的工艺等各种原因难免会出现一些故障,根据客户的反馈及多年生产经验,金湖瑞成仪表有限公司对涡街流量计的常见故障及处理做了如下总结。
 
  一、涡街流量计常见故障大致有以下几个方面:
 
  1、通电后,涡街流量计无流量时有信号输出
 
  2、通电、通流量后涡街流量计无输出信号
 
  3、涡街流量计输出信号不规则、不稳定
 
  4、涡街流量计测量误差大
 
  5、涡街流量计测量管道泄漏
 
  二、涡街流量计常见故障分析及处理:
 
  1、通电后,涡街流量计无流量时有信号输出
 
  *传感器(或检测元件)输出信号的屏蔽或接地不良,有外界电磁干扰;
 
  *仪表过于靠近强电设备或高频设备,空间电磁辐射干扰,对仪表造成影响;
 
  *安装管道有较强的振动;
 
  *转换器的灵敏度过高,对干扰信号灵敏过高;
 
  应采取的措施是加强屏蔽和接地,消除管道振动,调整降低转换器的灵敏度。
 
  2、通电通流后涡街流量计无输出信号
 
  这种故障的出现,有以下几方面原因:
 
  *电源断线,实际上电源并未加到转换器上,即转换器未工作;
 
  *电源线接错;
 
  *检测元件与转换器输人端之间的信号线断线,信号未加到前置放大器输人端;
 
  *转换器中某部件(例如,放大电路、滤波电路、整形电路、输出电路等的某些元件失效;
 
  *管道中无流量或流量太小;
 
  *管道堵塞,检测元件被卡死;
 
  *力检测元件损坏;
 
  以上七种故障中的六种均属硬故障,比较容易发现,处理方法也相对简单。第五种故障比较麻烦,特别是“流量太小”这一故障原因,如果不是因阀门开度太小所致,就牵涉到选表问题。要彻底解决,就需要重新选择量程合适的仪表,对工艺管道进行缩径,重新安装。
 
  3、涡街流量计输出信号不规则、不稳定
 
  信号不规则主要表现在涡街流量计输出的脉冲信号不规则,脉冲宽度宽窄严重不均,有时有多波、有时有漏波;用频率计测量信号频率时,频率值有明显跳动,显示数字分散度较大;模拟输出信号指示值时大时小,不稳定。
 
  产生这种现象的原因较多,我们分别进行讨论。
 
  (1) 电气方面的原因
 
  电磁干扰的影响,干扰噪声与涡街信号相叠加,使信号时强时弱,出现输出脉冲信号有多波和漏波现象。另外,前置放大器的滤波参数设置、增益和灵敏度调整不合适,也会出现多波和漏波现象。
 
  (2) 检测元件的原因
 
  检测元件被沾污、受潮,灵敏度降低,输出信号减弱,造成漏波;
 
  检测元件灵敏度过高,一些无用的扰动,主旋涡以外的子旋涡及流体噪声都被检测,造成多波现象扩检测元件引线接触不良、检测元件松动等,造成信号时大时小。
 
  (3)安装方面的原因
 
  *安装时仪表的测量管与配管不同心、密封垫凸人管内、引起流体扰动、产生附加旋涡;
 
  *测量管道内液体不满管、旋涡不能规则分离;
 
  *仪表安装位置与动力源相距过近,管道振动、流场扰动;
 
  *安装管道的上、下游直管段长度不足,阻流件产生扰动,影响涡街的稳定性。
 
  (4)工艺方面的原因
 
  管内流量不稳定;工况参数变化大,流量变化大。
 
  (5) 流体的原因
 
  *流体中有块状、团状或带状杂物,冲击、一缠绕发生体和检测元件,涡街不能稳定分离;
 
  *存在两相流或多相流,流型多变,涡街信号不稳定;
 
  *测量液体流量时,工作压力低、流速较高、可能产生气穴现象。
 
  以上这些故障原因有的可通过调整仪表的参数解决;有的需要与客户密切配合、调整工艺流程、改变仪表安装位置才有可能解决;而有的则是选表问题,例如对于严重的多相流、脏污流、脉动流,选用涡街流量计是不合适的。
 
  4、涡街流量计测量误差大
 
  测量误差大的问题,产生的原因也是多方面的。
 
  (1) 仪表方面的原因
 
  *仪表超过检定周期,仪表系数发生了变化;
 
  *设定的参数(例如测量管内径 , 标准状态密度和仪表系数)有误;
 
  *模拟转换电路的零点漂移或量程调整不对;
 
  *供电电源过大地偏离额定值或纹波过大。
 
  以上这几种原因会直接给仪表带来测量误差。应把仪表送检,及时检查设定的各种参数,定期校正仪表的零点和量程,保持仪表的完好率。
 
  (2 )安装方面的原因
 
  *上、下游直管段长度不够;
 
  *仪表测量管内径与配管内径偏差大;
 
  *安装不同心、密封垫凸人管内;
 
  *仪表流向装反;
 
  *检测元件被杂质覆盖;
 
  *检测灵敏度降低,小流量漏计;
 
  *管道泄漏(例如安装在地下的管道,小的泄漏不被发现),阀门泄漏,旁通阀泄漏造成累积流量(总量)偏小;
 
  *存在两相流、脉动流影响准确计量;
 
  *测量管内壁和发生体被腐蚀,发生体表面有沉积物附着,几何参数发生变化,改变了仪表系数,造成测量误差。
 
  上述种种现象分析可知,提高测量度是客户和生产厂家的共同心愿,如发现了测量误差较大,应该及时查找原因,及时对仪表进行校准,减少因计量不准造成的损失。
 
  5、涡街流量计测量管道泄漏
 
  经长期的应用,测量管道发生泄漏也属常见故障,其原因可能有:
 
  *管内压力过高;
 
  *管内流体温度过高或管内流体温度变化过快过大,容易引起紧固件松动;
 
  *密封件失效;
 
  *表体或检测元件被腐蚀;
 
  出现测量管道泄漏,应及时修复,以免酿成其他事故。

 

5.结语

当出现一台故障的相应措施的实施,减少了因为流量计的原因对机组控制造成的扰动;当三台同时故障的方案实施避免了非计划停机,为就地设备处理赢得了充足的时间。



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