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1、 电 站 锅炉 安 全 阀 校 验 新 技 术 应 用 Application Of New Technology In verifying Safe Valves Of Power Plant 张传虎 1 刘琨 2 （1.焦作万方集团公司 河南454003 2. 北京邦备机电技术有限公司 北京） 摘要: 安全阀校验的安全、快捷、准确直接关系着机组的安全经济效益。NSH安全阀在线仪可在机组运行的情况下，仅需25 秒时间即可完成对安全阀进行在线性能检测和工作参数检测，也可对安全阀进行在线整定。 关键词: 在线整定 开启点 测量曲线 Abstract: Safe & expeditious & a
2、ccurate calibration regularly on safety valves is consequently of vital importance to normal operation of power generators and economic performance of power stations. Not only performance & parameters tests of safe valves within two-five to three seconds NSH CALIBRATOR could on-line complete with au
3、tomatic record of opening pressure of safety valves and steam medium pressure, but also on line adjustment of safety valves to be verified unqualified by NSH ON-LINE SAFETY VALVE CALIBRATOR. Key Words: Adjustment On-Line Opening Point Process 0 前言 焦作爱依斯万方电力有限公司一期工程安装了2125MW发电机组，已分别于1997年8月、1998年7月投入
4、商业运行。锅炉为SG-420/13.7-M419型超高压自然循环锅炉，该锅炉的过热器集箱、再热器进口管道、再热器出口集箱、汽包设计安装了11台由上海动力设备有限公司制造的蝶型弹簧安全阀。#1、#2过热器安全阀型号为A62-P55140V，公称直径为DN70/80mm, 起跳压力为14.42Mpa；汽包安全阀型号为A62-P55140V，公程直径为DN70/80mm, 工作阀起跳压力为16.42Mpa，控制阀的起跳压力为15.97Mpa；冷段再热器安全阀型号为A42-P33-2.65V，公称直径为DN110/150mm, 起跳压力为2.88Mpa；热段再热器安全阀型号为A42-P55-2.6V，
5、公称直径为DN110/150mm，起跳压力为2.68Mpa。#1、#2机组现有22台蝶型弹簧安全阀在役。由于这22台蝶型弹簧安全阀的性能好坏直接关系着#1、#2机组的安全运行和公司的经济效益，严重时甚至危及员工的生命安全。作为确保锅炉安全运行的重要设备，其定期整定校验工作成为安全工作的关键，也是国家设备安全监察的重要项目之一。使用NSH安全阀在线定压仪校验整定检修的弹簧安全阀，并且经实际升压实跳验证，仪器的重复性误差和测量误差均不超过1%，安全性能、经济效益显著。1 1 安全阀的检验方法 按照锅炉安全监察规程的要求，锅炉安装和大修完毕及安全阀经检修后，都应校验安全阀的起座压力。弹簧锅炉安全阀的
6、试验间隔不大于一个小修间隔。电磁安全阀电回路试验每月应进行一次。 目前，电力系统的安全阀校验普遍采用的方法有离线测量和在线测量两种。离线测量需要在设备停车时拆下安全阀送到检验台上，即费时又费力，且该种测量方法不能解决温度对安全阀开启压力的影响，而对一些不可拆下的安全阀（如焊接阀等）更是无能为力。在线测量又分为实跳测量和仪器测量两种。实跳测量会对安全阀造成不必要的伤害，并且噪声污染和测量时的安全性问题已越来越引起人们的重视，一九九九年七月九日辽宁省锦州发电厂在安全阀校验时五死三伤的惨剧应该不会忘记。仪器测量方式是目前较为先进且普遍采用的方法，如英国FURMANITE公司于八十年代研制的TREVI
7、TEST的实用产品。该仪器以风动马达驱动液压泵为动力源，采用二通道笔试记录仪配合传感器作为测量记录单元。所记录的安全阀开启过程外加力变化曲线，由操作者人工判别特征点，通过手工计算出最终结果整个测量过程均需人工参与，故测量结果的一致性受人为因素影响很大，测量精度不能保证。此外，该种仪器的价格昂贵（2000年报价达125万元），难以在国内推广。日美等国的安全阀生产厂家在九十年代随后也相继开发了类似产品，但此类产品仅可用于自己厂家生产的安全阀，对国产和其他厂家安全阀就显得无能为力。九十年代起，国内也出现部分仿制型，在技术上并无太大突破，仍然存在测量一致性差、测量精度低的缺点。 NSH系列安全阀在线定
8、压仪系由北京邦备机电技术有限公司及北京劳动安全技术装备中心研制开发的新型便携式仪器，其基本工作原理等同于英国FURMANITE的TREVITEST安全阀检测系统，并在设计工艺上有重大突破。NSH安全阀在线校验仪可在机组停运或运行的情况下，仅需2-5秒开启时间可完成对安全阀进行在线性能检测和工作参数检测，也可对经检测不合格的安全阀进行在线整定，可以测量和记录安全阀的开启压力和安全阀所在位置系统介质压力等参数。 2 2 设计原理图一 安全阀受力分析PL介质作用压力FT 弹簧预紧力FW 附加外力阀芯面积S弹簧安全阀的开启、关闭动作是依靠其进口端的介质压力变化和弹簧预紧力来使阀芯自动开启及关闭。当介质
9、压力（内压）升高到提升力比弹簧预紧力大时，阀芯克服弹簧预紧力自动开启，泄放多余的介质，使内压下降，又由于弹簧力的作用，当内压降至安全值时，阀芯自动关闭，泄放停止。根据这个原理，可以设想，在线（又称热态）测量或调整安全阀时，如果由外部提供一个向上的附加力，则当介质压力与这个附加力的总和刚刚克服弹簧预紧力时，阀芯同样也会开启，甚至在没有介质作用的离线（又称冷态）条件下，单独由外部附加力克服弹簧预紧力时，阀芯也可开启，图一清楚地表示了这种力的平衡关系。很明显，我们可以看出，阀芯开启的条件为：FTFWPS其中：FT弹簧预紧力FW外部附加力PL 介质作用压力S安全阀密封面面积则开启压力为：PPLFWS当
10、冷态时，FW显然，如果能够准确地测定附加外力FW，就可以根据已知的阀芯面积S和系统工作压力，很容易地求得安全阀的开启压力P。这即为安全阀在线测试技术的设计依据和原理。3 3 技术依据FWA开启B复位TC开启D复位FW图二 （a）热态时附加外力图二 （b）冷态时附加外力 根据对弹簧安全阀开启动作特性的分析，可以得出：在外加力FW的作用下，一个安全阀从关闭到开启，再由开启到关闭的全过程中，外附加力FW的变化规律可见图二所示：T2.1图二（）为热态（在线）测试时的过程曲线，当附加力从零逐步增加，与内压力PLS之和正好为弹簧预紧力时，阀门微启，增大了介质作用面积，使得用来克服弹簧预紧力的内压作用力急剧
11、增大，其结果在瞬间减小了外附加力。从而出现第一个特征峰。当外附加力逐渐减小而达到关闭点时，由于介质作用面积忽然减小，为保持力的平衡关系，此时，外附加力会出现瞬间回升现象，即第二个特征峰点。上述两个特征峰点和是在线条件下检测安全阀开启压力、回座压力的技术依据。2.2图二（）为冷态环境时的测试过程曲线，当阀门未打开前，外附加力克服阀芯静态刚性力，当达到开启点以后，外附加力改为克服弹簧的弹性力，两者随时间变化的斜率不同，从而出现第一个拐点C，同样情况，在阀门关闭时也会出现另一个拐点D。这两个拐点分别对应阀门的开启和回座，正是冷态时测试阀门开启、回座压力的技术依据。从以上分析不难看出，安全阀在线测试技
12、术的关键在于如何正确迅速地找到对应开启的特征点。4 系统构成在线检测系统由机械夹具、液压动力单元和数据采集处理单元三大部分组成，彼此相对独立，由两条10米长的液压软管和两条10米长的五芯屏蔽电缆互相联成一个完整的安全阀测试系统。它具有体积小、重量轻、组件模块化、设备计算机化、操作简单、稳定可靠等显著特点，性能在许多方面都超过国外同类仪器水平。4.1夹具：保证对待测安全阀实施夹持定位，为液压动力单元提供施加外力的环境，采用组合式结构，拆卸十分方便。（见图三） 4.2液压动力单元：提供可调节的液压输出和流量，最大输出10MPa，最大提升力为50KN，用以控制外加的提升力和提升速度。待测安全阀调节螺
13、母油缸垫片提升油管接头油缸复位油管接头联接螺母阀杆拉力传感器图三、 部件安装简图 4.3 数据处理单元：它是测试系统的核心，直接决定系统的可靠性和准确性。其中，力传感器采用轮辐式结构，灵敏度极高，精度可达到0.05% ，压力传感器采用高温型传感器，工作温度可达200250度。两种传感器均为高输出式，内藏放大器，其线性度、重复性和抗干扰能力极强。测试系统采用了二通道低增益，高精度放大电路，智能化A/D转换和数据采集电路，可同时采集力、压力二个参数，核心部分选用目前市场上先进的笔记本电脑（CPU P600），可绘制曲线并打印测试结果，具有汉字化的人机对话功能，各测量通道的数据均可在屏幕上显示，在超量程的情况下，确保系统和安全阀的安全，全部硬件采用模块化结构，便于维修和调试。另外，为保证主机能在50的高温环境下正常连续的工作，特别设计了辅助配套设备电脑低温工作台。