電廠鍋爐給水管道晃動問題分析及解決

摘 要:本文對電廠機組啟動期間鍋爐給水管道晃動問題進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)上述問題是水錘現(xiàn)象。通過多項具體的對應措施，最終解決了管道晃動問題。

越南錦普電廠二期是廣東火電承擔主體建筑施工，東北電科院負責整組調(diào)試，廣東火電調(diào)試所負責單體設備調(diào)試的工程項目。該電廠采用2×545t/h循環(huán)流化床鍋爐、1×300MW汽輪發(fā)電機組#3#4鍋爐兩爐一機的形式。該鍋爐側(cè)給水閥安裝在鍋爐給水平臺，分為一主路一旁路。平時給水走旁路。主路旁路均由一揚州閥門廠的電動截止閥，一ABB公司的氣動調(diào)節(jié)閥組成。

機組在沖轉(zhuǎn)等各種實驗順利完成，停機消缺了一段時間后，準備再次啟動，完成720h試運行。前期各項工況良好。在啟動電動給水泵向鍋爐供水時，巡檢人員發(fā)現(xiàn)#3鍋爐給水平臺上的鍋爐給水管道存在異常。該段管道晃動嚴重，橫向幅度有10cm左右，并有間隔的“咚咚”的聲響。同時旁路給水氣動調(diào)節(jié)閥也動作不穩(wěn)，存在振蕩。如果不盡快解決這個問題，會造成支吊架松脫，進而危害設備系統(tǒng)人身安全。

經(jīng)EPC業(yè)主哈電、電科院、運行人員、建設單位同意，建設單位采取臨時措施固定管道，運行人員繼續(xù)上水，EPC方聯(lián)系設計院咨詢設計參數(shù)問題，電科院、調(diào)試所應盡快解決問題，爭取720試運行按時通過。

該管道周圍沒有外力推動，應為自身工況或設計問題。該現(xiàn)象初步確定為水錘現(xiàn)象。

在壓力管路中，由于液體流速的急劇變化，從而造成管中的液體壓力顯著、反復、迅速地變化，對管道中有一種“錘擊”的特征，這種現(xiàn)象稱為水錘(或叫水擊)。水錘有正水錘和負水錘之分，它們的危害有:

正水錘時，管道中的壓力升高，可以超過管中正常壓力的幾十倍至幾百倍，以致管壁產(chǎn)生很大的應力，而壓力的反復變化將引起管道和設備的振動，管道的應力交變變化，將造成管道、管件和設備的損壞。

負水錘時，管道中的壓力降低，出會引起管道和設備振動。應力交遞變化，對設備有不利的影響，同時負水錘時，如壓力降得過低可能使管中產(chǎn)生不利的真空，在外界壓力的作用下，會將管道擠扁。

水錘產(chǎn)生的另一個原因是水管中有空氣，空氣柱在突然降壓時會膨脹，推動水柱運動，這樣氣推水，水推氣，形成水錘，形成大的破壞力。

發(fā)生水擊現(xiàn)象時管道內(nèi)壓力會有一個急劇的升高，其數(shù)值可能達到正常工作壓力的幾十倍甚至幾百倍，使管壁材料及管道上的設備及附件承受很大的壓力，并伴隨著管壁的擴張和收縮，發(fā)出強烈的振動和噪音，有如管道受到錘擊的聲音，同時，高頻交變壓力作用在管壁上，加之強烈的振動和流體的沖擊，使金屬表面打擊出許多麻點。如果此時管道系統(tǒng)存在缺陷，則有可能對管系或設備造成破壞，導致事故的發(fā)生。所以水擊不僅增加流體的流動阻力，而且也嚴重危及到管道系統(tǒng)及有關(guān)設備的安全運行。特別是大流量、高流速的長管中以及輸送水溫高、流量大的水泵中更為嚴重。

水管道的水擊現(xiàn)象主要有以下幾種。

(1)水管道內(nèi)存有蒸汽或空氣，而啟動給水泵或循環(huán)水泵沒有關(guān)閉出口閥時，因管道內(nèi)流體流速突然變化易發(fā)生水擊現(xiàn)象。

(2)水泵運行不正常(如汽蝕、葉輪損壞等)，或水泵出口閥工作失效(如閥芯的損壞脫落、出口逆止閥搖擺不穩(wěn)定)，及管道內(nèi)流體流量不穩(wěn)、波動大等情況時比較容易引起管道內(nèi)給水壓力波動和慣性沖擊。

(3)管道內(nèi)水溫度劇烈變化時易發(fā)生水擊。

(4)水管道上閥關(guān)閉(或開啟)時動作過快過猛，管道內(nèi)流體的流動速度的水突然受阻或增大，管道內(nèi)壓力易發(fā)生反復急劇的變化，造成對管道的強烈沖擊。

經(jīng)運行人員及電科院人員確認，鍋爐給水泵工作正常，工作壓力、溫度、流量在允許范圍內(nèi)，給水溫度變化緩慢且在正常范圍，汽包水位、壓力、溫度也在正常范圍內(nèi)。所以造成水錘的原因很可能是管道內(nèi)有空氣或者管道內(nèi)水速變化過快。本著先易后難的原則，我們調(diào)試人員先從水速變化過快這個角度入手，查找設備原因。

到底是水錘引起調(diào)節(jié)閥振蕩，還是調(diào)節(jié)閥振蕩引起水錘？這個問題一時難以理清，我們只能先確保調(diào)節(jié)閥工作正常。我們通知運行人員監(jiān)控鍋爐給水回路及汽包水位，打開鍋爐給水主路電動截止閥，手動調(diào)節(jié)給水主路氣動調(diào)節(jié)閥，同時，關(guān)閉給水旁路。發(fā)現(xiàn)旁路給水調(diào)節(jié)閥依然存在振蕩，給水管道水錘現(xiàn)象也沒消失?？磥砼月窔鈩咏o水調(diào)節(jié)閥存在故障。

我們先從該閥開始解決問題。先排查調(diào)節(jié)閥工作氣源管道，用肥皂水涂抹管道、接頭，發(fā)現(xiàn)靠近氣源過濾器出口接頭處存在輕微漏氣。氣動調(diào)節(jié)閥氣源泄露、不穩(wěn)定會導致智能定位器工作不穩(wěn)定。我們更換接頭，確定管道接頭不跑漏氣，重新整定智能定位器，但是該調(diào)節(jié)閥振蕩沒有消失，水錘依舊存在。

難道是智能定位器本身問題？通過查找該ABB定位器資料，發(fā)現(xiàn)有三個廠家設定的初始參數(shù)即死區(qū)值及開、關(guān)積分時間值影響定位器控制穩(wěn)定。死區(qū)定義給定信號附近的正/負范圍，當閥門(或反饋機構(gòu))位置進入這一范圍后，定位器保持這個位置不變，通過這個功能可以確定控制器的死區(qū)。積分時間是通過比例微分控制器的積分時間，積分時間以動態(tài)方式抵消掉比例系數(shù)帶來的穩(wěn)態(tài)誤差同時影響系統(tǒng)速度和穩(wěn)定性。積分時間越長調(diào)節(jié)速度越慢。處理不對稱控制系統(tǒng)存在的補償需要分別設置兩個方向(開/關(guān))的積分時間。

我們反復試驗調(diào)整上述參數(shù)，最終解決了氣動調(diào)節(jié)閥振蕩問題。

我們通知運行人員，在逐步關(guān)閉鍋爐給水主回路的同時慢慢打開給水旁路，發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象已明顯減輕，再經(jīng)過一段時間水錘消失。運行人員再把給水回路投入自動狀態(tài)，機組工作正常。

看來正是給水調(diào)節(jié)閥的振蕩導致了給水管道水速變化過快，進而導致水錘現(xiàn)象。

該給水調(diào)節(jié)閥在此之前一直投用正常，是什么原因?qū)е乱匦滦薷幕A(chǔ)關(guān)鍵參數(shù)不在本文討論范圍。由該事件看出，在機組停運一段時間之后，全面檢查設備狀態(tài)之后再啟動是完全有必要的。

參考文獻

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