高旁阀后温度故障分析和改进措施的研究

王亮

摘要：高压旁路（以下简称高旁）系统做为火电厂单元机组的重要组成部分，在缩短启动时间，防止锅炉超压，保护机组安全等方面都起到重要作用，而高旁阀后温度的故障会极大影响高压旁路阀及其减温水阀的自动控制，本文针对本厂的旁阀后温度的故障进行分析，并提出要采用的对策和措施。为相关人士和单位提供一定的参考和帮助。

关键词：高压旁路;温度;故障;对策

引言：

高旁阀后温度的作用：良好的温度控制对处于较高应力下的阀门和管道的寿命来说都是必要的。高旁喷水控制阀通过控制喷水量来实现对高旁后温度的控制。操作员可以通过改变温度设定点来得到想要控制的高旁后蒸汽温度。如果温度控制不当，温度超过380℃延时20S会自动快关高旁阀保护阀门和管路。

背景：

本厂的旁路系统为CCI的AV6+型旁路控制系统，控制系统采用施耐德PLC系统，高旁阀后温度等参数经MODBUS接口与艾默生DCS系统进行通讯传输，实现在DCS系统画面监视和操作旁路系统设备。高旁阀后温度为E型热电偶元件，经温变转换为4-20mA信号送至施耐德ACI卡件，再由MODBUS通讯模式送至DCS系统监视画面。

高旁阀后温度在的安装位置在接近旁路阀的阀后悬空管道，是一支带保护套管，通过套管螺纹固定在温包上的长度约1米的E分度热电偶，如图1所示：

故障分析与改进过程

故障一：高旁阀后温变突然变高引起高旁阀快关

事故经过：某日，#2发电机并网带初负荷，#2机高旁阀手动全开，#2机低旁投自动。高旁阀后温度突然由312℃跳变至450℃，延时20S后高旁阀快关动作。

故障分析：检查发现高旁阀后温度元件温变的输出线缆有一根已断线，分析为高旁阀后管路阀门开关过程中管道剧烈振动导致温变接线受力后断线。另检查温变设置发现温变量程设定是200-450℃，设置的断偶保护是断线输出20mA信号，故导致PLC卡件在温变断线后误判定高旁阀后温度为450℃，延时20秒后快关高旁阀。

改进措施：改设温变的断偶保护输出3.75mA信号，防止高旁阀因断线误关，同时在管路附近位置加装一支热电偶直接接入DCS系统（新测点命名为高旁阀后温度2，原测点命名为高旁阀后温度1），防止断线后无法监视阀后管路真实温度，另做该两点温度偏差超20℃大屏报警提示，温度异常时运行人员可以及时干预。

故障二：高旁阀后温度1大幅晃动后高旁阀快关

事件经过：某日， #3发电机并网带初负荷，#3机高旁阀手动全开，#3机低旁投自动。起初时发现 #3机高旁阀后温度1（进保护）由269℃跳变至195℃，#3机高旁减温水调节阀缓慢由55%关至37%。随后#3机高旁阀后温度1恢复正常后温度缓慢上升，#3机高旁减温水调节阀缓慢开启调节正常。几分钟后#3机高旁阀后温度1（进保护）再次跳变至195℃，#3机高旁减温水调节阀缓慢关闭，#3机高旁阀后温度2随之缓慢上升并到达显示上限439℃。#3机高旁阀后温度1立即瞬时由195℃跳变至457℃，#3机高旁减温水调节阀自动开启至60%。延时20S后，#3机高旁阀后温度1（进保护）下降至452℃、#3机高旁阀后温度2下降至413℃，高旁阀后温度高报警，#3机高旁快关动作，#3机高旁阀由99%瞬时关至94%，#3机高旁减温水调节阀超驰关闭。

故障分析：检查发现#3机高压旁路启动后存在振动，同时温度元件保护套管亦存在晃动，拆除套管检查晃动原因，发现元件安装固定套管螺纹磨损，晃動使得热电偶接线晃动虚接，进而使得热电偶断偶。温变的段偶保护设定输出3.75mA，分析认为#3机高旁阀后温度1（进保护）故障时跳变至195℃的原因是#3机组高旁阀后温度1接线松动导致温度变送器故障输出，进而使得高旁减温水调阀误关小开度，使得高旁阀后的管内温度升高至439℃，在温变接线接触正常时触发高旁快关信号。

改进措施：针对#3机组，在高旁阀后温度保护套管位置增加固定支架减少元件晃动。如下图2所示：

在后续启动过程中观察发现固定支架可以增加保护套管与温包连接处的稳定性，但是元件温变接线电缆处晃动仍然影响较大，多次出现元件端盖受震动后脱落。后来改用5米长的热电偶元件，用橄榄头接头在温包处固定，抱箍固定端盖，利用元件长度留足晃动空间，用元件柔韧度抵消管道振动产生的影响。

后期遇到#2机组因DCS系统改造（艾默生系统改为浙大中控系统，旁路的施耐德PLC系统也一同改至DCS系统），系统可直接接收热电偶电压信号，取消高旁阀后温度1温度变送器，通过减少中间环节来减少故障点。另高旁阀后温度1和温度2均接入了DCS系统，可以优化高旁阀后温度逻辑设计，高旁阀后温度1取两路信号，高旁阀后温度2取一路信号，增加温度保护的测点坏质量判断及速率判断，控制实现“三取中”，保护实现“三取二”。

总结

通过故障原因分析和改进措施落实后的效果来看，高旁阀后温度主要需考虑如何减少高旁阀开关时管道振动对温度测量回路的影响。在管路振动无法消除的情况下，有条件时可以可以尽量减少测量回路的中间环节，减少故障点。另外从控制回路思考，在测点故障时如何减少测量故障对控制回路的影响，减少误动作的可能。

参考文献：

[1]彭超.关于宣城电厂做再热器安全阀启座试验时高低旁快关的分析.安徽电力科技信息2010年第003期

[2]杨冬，陈听宽. 汽轮机旁路系统的设计与运行.中国电力.1998年第7期