大型火力发电厂阀门管理实时在线系统开发与应用

王凯民，付俊杰，李兴旺，陈磊

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，呼和浩特 010206）

0 引言

机组运行时，阀门的泄漏不仅影响阀门安全运行，而且造成系统压力损失、流体的浪费，特别是有腐蚀性、易燃易爆、有毒性流体的泄漏会造成重大经济损失和环境污染问题。因此，及时发现阀门泄漏，对组经济安全运行非常重要。

目前，国内外关于阀门泄漏检验的方法主要有人工巡检法、超声检测技术、基于振动分析检测法等。这些检测方法具有高定位精度和低误报率，但有其局限性——不能及时地发现泄漏，无法实现在线监测。而基于温度1运行参数外部检漏法，可实现在线监测。实时数据库技术为实现阀门管理实时在线系统提供了强大的后盾。

火电机组汽水系统的主要阀门泄漏时，产生汽水损失，浪费资源，降低机组的经济性，阀门由于长期泄漏引发爆管，给设备的现场工作人员带来危害。

1 阀门管理实时在线监测系统

1.1 阀门管理实时在线监测系统工作原理

创建8×600WM火电机组汽水系统阀门管理实时在线系统，监测对象是影响机组煤耗的汽水系统的主要阀门泄露状态，利用实时数据库采集的表征阀门泄露状态的相关实时数据，在线定量分析阀门泄漏状态，当阀门泄漏超过预警值时，系统自动报警，提醒工作人员注意，运行人员通过监视画面及时发现阀门泄漏的详细信息，有利于维护检修人员根据泄漏程度、泄漏时间长短合理安排阀门更换或检修，有效控制阀门内漏导致的机组煤耗损失[1]。如图1所示。

1.2 阀门泄漏实时在线状态分析

从实时数据库中获取阀后温度测点T、系统相关温度TX、阀门开关状态、机组负荷等参数，作为表征阀门泄漏状态的特征参数，通过模块计算这些参数的变化，对阀门泄漏程度进行分析判断。并将阀门的状态分为正常、轻度泄漏、中度泄露和严重泄漏等4种状态，对每种状态给出评价判据。评价判据，可根据实际情况和历史经验设定，下面举例说明：

汽机侧疏水至凝汽器的阀门，以阀后温度T、阀后与对应侧低压缸排汽温度TX差值△T作为判断依据。当评价一抽电动门前疏水气动门时，取△T =一抽电动门前疏水气动门后温度（测点值）对应侧低压缸排汽温度（测点值），定义：

图 1 阀门管理实时在线系功能图Fig. 1 Valve management of real-time online system function diagram

1）阀门轻度泄漏判据，是以下3个条件同时满足。

①机组负荷大于300MW。

②一抽电动门前疏水气动门已关（测点值）超过24h。

③10℃＜△T＜50℃，这3个条件同时满足。

2）阀门中度泄漏判据，是以下3个条件同时满足。

①机组负荷大于300MW。

②一抽电动门前疏水气动门已关（测点值）超过24h。

③50℃＜△T＜100℃。

3）重度泄漏条件，以下3个条件同时满足

①机组负荷大于300MW。

②一抽电动门前疏水气动门已关（测点值）超过24h。

③△T＞100℃。

锅炉侧主要阀门，以阀后温度与环境温度差值△T作为判断依据。当评价前墙水冷壁下集箱放水电动二次门时，取△T =前墙水冷壁下集箱放水电动二次门后温度（测点值）-对应环境温度（可手测填入），定义：

a）轻度泄漏条件，以下3个条件同时满足。

①机组负荷大于300MW。

②前墙水冷壁下集箱放水电动二次门已关（测点值）超过24h。

③20℃＜△T＜50℃。

b）中度泄漏条件，以下3个条件同时满足）

①机组负荷大于300MW。

②前墙水冷壁下集箱放水电动二次门已关（测点值）超过24h。

③50℃＜△T＞100℃。

c）重度泄漏条件（以下3个条件同时满足）。

①机组负荷大于300MW。

②前墙水冷壁下集箱放水电动二次门已关（测点值）超过24h。

③△T＞100℃。

2 功能与应用实例

2.1 系统功能开发

1）阀门泄漏报警提示功能

当最近24h有新增泄漏阀门时，自动报警，在报警窗口中显示处于泄漏状态的所有阀门信息，包括阀门名称、所在的机组及泄漏状态，阀前、后温差及其趋势变化，泄漏开始时间、历时，点检员等。新增泄漏点要以颜色区分[2]。

2）劣化趋势分析功能

根据阀门泄漏状态趋势图，通过做曲线判断当前泄漏状态为轻度的阀门发展到重度泄漏的时间，便于点检人员及早制定合理的检修策略，避免阀门重度泄漏引发爆管隐患，给设备和现场工作人员带来危险。

3）操作记录管理

可在报表中添加阀门技术参数、厂家、型号、点检负责人、维修记录等信息。

可以新增、删减点，便于组态。

4）支持原SIS系统实时图形功能

采用组态的形式，把机组需要监视的阀门进行组态，分布在几幅画面上集中监视，不同的泄漏状态用不同的颜色标签区分。可按照机组进行区分、监视和查询。

具有原SIS系统实时图形功能，包括“实时/历史趋势”、“点信息”、“生产数据字典”及“数字快照”。

5）多方法查询

实现年报、月报、时间段查询，按照机组、班组分类，显示阀门的停运、运行、泄漏时间等信息。实现按阀门型号、按专业、点检员查询，便于设备的可靠性分析，便于点检员绩效分析。

6）报表输出

针对各个阀门的实际运行情况进行统计，可以分时段选择阀门，可以由使用者组合查询某段时间里某些阀门的泄漏状态，报表里包括阀门轻度、中度、重度泄漏的开始时间、持续累积时间，可以生成日报表、周报表、月报表、年报表。系统还有分级管理，授权使用等功能。

2.2 应用实例

托克托电厂在Openplant实时数据库基础上，创建（8*600WM）火电机组汽水系统阀门综合管理平台，对影响热耗的汽水系统主要阀门泄漏状态进行实时在线监测。显示并保存阀门泄漏状态分析结果。

通过全厂阀门泄漏实时总况，统计全厂阀门不同泄漏状态阀门数量，及各机组阀门不同泄漏状态的数量，合理制定维修措施。

图2 全厂阀门泄漏实时总况Fig.2 The valve leakage real-time general situation

实时泄漏报警查询显示了所有泄漏的阀门、阀门泄漏开始时间、历时以及阀门泄漏趋势劣化程度等,为维修决策制定提供数据依据[3]。

图3 阀门泄漏实时报警查询Fig.3 Valve leakage alarm query

泄漏历史查询可以查询过去一年、一月或一周阀门各种泄漏状态的累计次数，以及泄漏时间，便于对点检员检修和维护水平做出科学的综合评价，为点检员绩效管理提供分析手段和统计数据。

图4 阀门泄漏历史查询Fig.4 Valve leakage history query

泄漏历史查询（明细查询），即记录某个阀门在一段时间里泄漏开始时间、结束时间，报警时长等信息，同样条件下，对比不同厂家的阀门泄漏状态，结合报表中阀门检修记录，优化阀门选型配置[4]。

图5 阀门泄漏历史明细查询Fig.5 Valve leakage history query

判断阀门泄漏状态的温度条件时，当实时数据库中没有环境温度测点，可以通过人工检测环境温度并手工录入。

图6 阀门管理系统手工输入Fig.6 Valve management system manual input

3 取得的经济效益

托克托发电有限公司（8×600MW）火电机组汽水系统实施阀门泄露管理后，热力系统阀门内、外漏基本消除，机组补水率由2.1%降至0.8%，机组经济性得到明显提升，估算仅机组补水率一项就使供电煤耗下降约1.2 g／kWh，热力系统内、外漏基本消除后至少使机组供电煤耗下降约2.0 g／kWh。因此，消除机组热力系统内漏，至少使机组供电煤耗下降约3.2 g／kWh。

8台机组按年运行6000 h计算，则每年可节约标准煤:

600MW×6000 h×8（台）×3.2 g/kWh=92160t

每吨标准煤按市场600元计算，则可产生经济效益：

92160 t×600元/t=5529.6 万元

4 结束语

工程应用证明，该系统可以随时监视阀门泄漏状态，在线状态分析、显示及泄漏报警，对阀门地维修有指导意义，可以准确地定位泄漏阀门位置，避免了维修的盲目性，使维修有针对性，缩缩短维修时间，节省大量的维修费用、提高阀门可用系数，延长阀门使用寿命，降低维修成本，增加了发供电能力，给企业带来可观的经济效益。

另外，阀门管理平台可实现优化阀门选型配置，推进进口阀门国产化、改造不合理的设计；对点检员维修水平作出科学的综合评价，全面提升点检定修水平及电厂节能管理水平。

[1]吕首楠.探讨阀门泄漏检测方法[J].广东化工.2011（06）.

[2]王信,刘建国,马伟东,等.国内外管道泄漏检测技术进展[J].化工储备与防腐蚀,2003（10）.

[3]高倩霞,李录平,饶洪德,等.阀门泄漏率的声发射测定技术研究[J].动力工程学报,2012（01）.

[4]柳亦兵.火电厂高压蒸汽阀门泄漏振动诊断[J].现代电力,2000（09）.