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電站鍋爐安全閥校驗新技術研究及利用

2019-11-06 19:32   评论:53 点击:849
電站安全閥校驗有關標準的規定  根據國家質量監視局鍋爐壓力容器監察局頒布的《蒸汽鍋爐安全技術監察規程規定:“在用鍋爐的安全閥每年最少應校驗一次”;《電力產業鍋爐壓力容器監察規程》((DL612-1996)9.1.13)規定:“鍋爐安裝和大修完畢及安全閥經檢驗後,都應校驗安全閥的起座壓力”,(並明確規定“規程監察範圍:f)熱力係統壓力容器:高 、低壓加熱器、除氧器、各類擴容器等”;國家電力公司頒布的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》規定:“各種壓力容器安全閥應定期進行校驗和排放試驗”。這些規定都十分明確了對電站安全閥的定期校驗工作。

  電力行業標準《電力產業鍋爐壓力容器監察規程》(DL612-1996)9.1.13對儀器校驗安全閥有明確規定:“純機械彈簧式安全閥可采用液壓裝配進行校驗調整,一般在75%~80%額定壓力下進行。經液壓裝配調整後的安全閥 ,應最少對最低起座值的安全閥進行實際起座複核。”

1安全閥的檢驗方法目前,電力係統的安全閥校驗普遍采用的方法有離線丈量和在線丈量兩種。

  離線丈量需要在設備停車時拆下安全閥送到檢驗台上,即費時又費力,且該種丈量方法不能解決溫度對安全閥開啟壓力的影響,而對一些不可拆下的安全閥(如焊接閥等)更是無能為力。在線丈量又分為實跳丈量和儀器丈量兩種。實跳丈量會對安全閥造成不必要的傷害,並且噪聲汙染和丈量時的安全性題目已愈來愈引發人們的重視,一九九九年七月九日遼寧省錦州發電廠在安全閥校驗時五死三傷的慘劇應當不會忘記。

  儀器丈量方式是目前較為先進且普遍采用的方法,如英國FURMANITE公司於八十年代研製的TREVITEST的實用產品 。該儀器以風動馬達驅動液壓泵為動力源,采用二通道筆試記錄儀配合傳感器作為丈量記錄單元。所記錄的安全閥開啟過程外加力變化曲線,由操縱者人工判別特征點,通過手工計算出終究結果全部丈量過程均需人工參與,故丈量結果的一致性受人為身分影響很大,丈量精度不能保證。此外,該種儀器的價格昂貴(2000年報價達125萬元),難以在國內推廣。日美等國的安全閥生產廠家在九十年代隨後也相繼開發了類似產品,但此類產品僅可用於本身廠家生產的安全閥,對國產和其他廠家安全閥就顯得無能為力。九十年代起,國內也出現部分仿製型,在技術上並無太大突破,仍然存在丈量一致性差、丈量精度低的缺點。

  NSH係列安全閥在線定壓儀係由北京邦備機電技術有限公司及北京勞動安全技術設備中間研製開發的新型便攜式儀器,其基本工作道理等同於英國FURMANITE的TREVITEST安全閥檢測係統 ,並在設計工藝上有重大突破。NSH安全閥在線定壓儀是校驗電站安全閥的新型專利產品,勞動部鍋爐壓力容器監察局、電站閥門標委會推薦產品,此產品經過中國計量科學院檢測合格。目前,該儀器已在全國五十多電廠的安全閥校驗中利用,經實踐證實,此儀器在設NSH安全閥在線校驗儀可在機組停運或運行的情況下,僅需2-5秒開啟時間可完成對安全閥進行在線性能檢測和工作參數檢測,也可對經檢測分歧格的安全閥進行在線整定,可以丈量和記錄安全閥的開啟壓力和安全閥所在位置係統介質壓力等參數。

2設計道理

  彈簧安全閥的開啟 、封閉動作是依托其進口真個介質壓力變化和彈簧預緊力來使閥芯主動開啟及封閉。當介質壓力(內壓)升高到提升力比彈簧預緊力大時 ,閥芯克服彈簧預緊力主動開啟,泄放多餘的介質 ,使內壓下降,又由於彈簧力的感化,當內壓降至安全值時,閥芯主動封閉,泄放停止。

根據這個道理,可以設想 ,在線(又稱熱態)丈量或調整安全閥時,假如由外部提供一個向上的附加力,則當介質壓力與這個附加力的總和剛剛克服彈簧預緊力時,閥芯同樣也會開啟,甚至在沒有介質感化的離線(又稱冷態)條件下,單獨由外部附加力克服彈簧預緊力時,閥芯也可開啟,圖一清楚地表示了這類力的平衡關係。

很明顯,我們可以看出 ,閥芯開啟的條件為:

FT=FW+PL×S

其中: FT——彈簧預緊力

    FW——外部附加力

    PL——介質感化壓力

    S——安全閥密封麵麵積

則開啟壓力P為:P=PL+FW/S

當冷態時,P=FW/S

顯然,假如能夠精確地測定附加外力FW,就可以根據已知的閥芯麵積S和係統工作壓力,很輕易地求得安全閥的開啟壓力P。這即為安全閥在線測試技術的設計根據和道理。

3技術根據

  根據對彈簧安全閥開啟動作特性的分析,可以得出:在外加力FW的感化下 ,一個安全閥從封閉到開啟,再由開啟到封閉的全過程中,外附加力FW的變化規律,當附加力從零慢慢增加,與內壓力PL×S之和正好為彈簧預緊力時,閥門微啟 ,增大了介質感化麵積S,使得用來克服彈簧預緊力的內壓感化力急劇增大,其結果在瞬間減小了外附加力。從而出現第一個特征峰A 。當外附加力逐步減小而達到封閉點時,由於介質感化麵積忽然減小,為保持力的平衡關係,此時 ,外附加力會出現瞬間回升現象,即第二個特征峰點B。上述兩個特征峰點A和B是在線條件下檢測安全閥開啟壓力、回座壓力的技術根據。

  當閥門未打開前 ,外附加力克服閥芯靜態剛性力 ,當達到開啟點今後,外附加力改為克服彈簧的彈性力,兩者隨時間變化的斜率不同,從而出現第一個拐點C,同樣情況,在閥門封閉時也會出現另一個拐點D。這兩個拐點分別對應閥門的開啟和回座,正是冷態時測試閥門開啟、回座壓力的技術根據。從以上分析不丟臉出,安全閥在線測試技術的關鍵在於如何精確迅速地找到對應開啟的特征點。

4係統構成

  在線檢測係統由機械夾具、液壓動力單元和數據采集處理單元三大部分構成,彼此相對獨立,由兩條10米長的液壓軟管和兩條10米長的五芯屏蔽電纜互相聯成一個完整的安全閥測試係統 。它具有體積小、重量輕、組件模塊化、設備計算機化、操縱簡單、穩定可靠等明顯特點 ,性能在很多方麵都超過國外同類儀器水平。

4.1夾具 :保證對待測安全閥實施夾持定位,為液壓動力單元提供施加外力的環境,采用組合式結構,拆卸十分方便 。(見圖三)

4.2液壓動力單元:提供可調節的液壓輸出和流量,最大輸出10MPa,最大提升力為50KN,用以控製外加的提升力和提升速度。

4.3數據處理單元:它是測試係統的核心,直接決定係統的可靠性和精確性。

  其中,力傳感器采用輪輻式結構 ,靈敏度極高,精度可達到0.05%,壓力傳感器采用高溫型傳感器,工作溫度可達200~250度。兩種傳感器均為高輸出式,內躲放大器,其線性度 、反複性和抗幹擾能力極強。

  測試係統采用了二通道低增益,高精度放大電路,智能化A/D轉換和數據采集電路,可同時采集力、壓力二個參數,核心部分選用目前市場上先進的筆記本電腦(CPUPⅢ600),可繪製曲線並打印測試結果,具有漢字化的人機對話功能,各丈量通道的數據均可在屏幕上顯示,在超量程的情況下,確保係統和安全閥的安全,全部硬件采用模塊化結構,便於維修和調試。

另外,為保證主性能在50℃的高溫環境下正常連續的工作,特別設計了輔助配套設備——電腦低溫工作台。

操縱步驟

操縱步驟如下:見圖四,選擇被測試安全閥,根據係統安裝圖可方便地完成NSH部件的安裝和連接;在計算機主控窗口上單擊“裝進參數”選定被測安全閥;(見圖五)選擇壓力傳感器丈量方式,輸進基礎壓力值;核對無誤後 ,單擊“再線定壓”,此時係統提示:“正在測試 !請等待!”打開液壓單元電源開關至“開啟”位置,調整“係統壓力調整”旋鈕至計算機唆使“所需油壓”值;將換向控製旋鈕旋至“提升”位置 ,使油缸活塞帶動被測閥的閥杆向上移動;通過觀察閥杆上升或聽到介質排泄的聲音,確定閥已開啟後,將換向控製旋鈕旋回“複位”位置,封閉電源;計算機將主動進進結果顯示窗體,(見圖六)顯示測試曲線、測試時間、開啟壓力、調整高度等參數;根據計算機提示的調整高度,調節定壓螺母;單擊“退出”鈕,從頭起動測試程序 ,得出新的測試曲線和結果。反複履行上述步驟,直至開啟壓力和整定壓力相差不大於“丈量許可誤差”時,此時計算機顯示“調節完畢”,表示丈量結束。

5誤差分析

根據選用MSC—5101采樣器、傳感器的精度和放大器設計精度 ,測試係統開啟壓力度量誤差分析如下。

其中:f——物理量(力、壓力)

V1V2——中間電量

N——數字量(力、壓力)

K1、K2、K3——各級轉換係數

由:;;

所以:

按誤差傳遞理論,盡對誤差和相對誤差分別為:

代進實際偏差量:

(力傳感器最大誤差)精度0.05%

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