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

越南錦普電廠二期是廣東火電承擔(dān)主體建筑施工，東北電科院負(fù)責(zé)整組調(diào)試，廣東火電調(diào)試所負(fù)責(zé)單體設(shè)備調(diào)試的工程項(xiàng)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(jī)組#3#4鍋爐兩爐一機(jī)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(shí)給水走旁路。主路旁路均由一揚(yáng)州閥門廠的電動(dòng)截止閥，一ABB公司的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。

機(jī)組在沖轉(zhuǎn)等各種實(shí)驗(yàn)順利完成，停機(jī)消缺了一段時(shí)間后，準(zhǔn)備再次啟動(dòng)，完成720h試運(yùn)行。前期各項(xiàng)工況良好。在啟動(dòng)電動(dòng)給水泵向鍋爐供水時(shí)，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(dòng)嚴(yán)重，橫向幅度有10cm左右，并有間隔的“咚咚”的聲響。同時(shí)旁路給水氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也動(dòng)作不穩(wěn)，存在振蕩。如果不盡快解決這個(gè)問題，會(huì)造成支吊架松脫，進(jìn)而危害設(shè)備系統(tǒng)人身安全。

經(jīng)EPC業(yè)主哈電、電科院、運(yùn)行人員、建設(shè)單位同意，建設(shè)單位采取臨時(shí)措施固定管道，運(yùn)行人員繼續(xù)上水，EPC方聯(lián)系設(shè)計(jì)院咨詢設(shè)計(jì)參數(shù)問題，電科院、調(diào)試所應(yīng)盡快解決問題，爭取720試運(yùn)行按時(shí)通過。

該管道周圍沒有外力推動(dòng)，應(yīng)為自身工況或設(shè)計(jì)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(fù)、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(fù)水錘之分，它們的危害有:

正水錘時(shí)，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(yīng)力，而壓力的反復(fù)變化將引起管道和設(shè)備的振動(dòng)，管道的應(yīng)力交變變化，將造成管道、管件和設(shè)備的損壞。

負(fù)水錘時(shí)，管道中的壓力降低，出會(huì)引起管道和設(shè)備振動(dòng)。應(yīng)力交遞變化，對設(shè)備有不利的影響，同時(shí)負(fù)水錘時(shí)，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(huì)將管道擠扁。

水錘產(chǎn)生的另一個(gè)原因是水管中有空氣，空氣柱在突然降壓時(shí)會(huì)膨脹，推動(dòng)水柱運(yùn)動(dòng)，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(shí)管道內(nèi)壓力會(huì)有一個(gè)急劇的升高，其數(shù)值可能達(dá)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(shè)備及附件承受很大的壓力，并伴隨著管壁的擴(kuò)張和收縮，發(fā)出強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪音，有如管道受到錘擊的聲音，同時(shí)，高頻交變壓力作用在管壁上，加之強(qiáng)烈的振動(dòng)和流體的沖擊，使金屬表面打擊出許多麻點(diǎn)。如果此時(shí)管道系統(tǒng)存在缺陷，則有可能對管系或設(shè)備造成破壞，導(dǎo)致事故的發(fā)生。所以水擊不僅增加流體的流動(dòng)阻力，而且也嚴(yán)重危及到管道系統(tǒng)及有關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)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(yán)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(dòng)給水泵或循環(huán)水泵沒有關(guān)閉出口閥時(shí)，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(yùn)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(dòng)大等情況時(shí)比較容易引起管道內(nèi)給水壓力波動(dòng)和慣性沖擊。

(3)管道內(nèi)水溫度劇烈變化時(shí)易發(fā)生水擊。

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

經(jīng)運(yùn)行人員及電科院人員確認(rèn)，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(gè)角度入手，查找設(shè)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(gè)問題一時(shí)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(yùn)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(dòng)截止閥，手動(dòng)調(diào)節(jié)給水主路氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，同時(shí)，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?dòng)給水調(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(dòng)調(diào)節(jié)閥氣源泄露、不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)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(gè)廠家設(shè)定的初始參數(shù)即死區(qū)值及開、關(guān)積分時(shí)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(fù)范圍，當(dāng)閥門(或反饋機(jī)構(gòu))位置進(jìn)入這一范圍后，定位器保持這個(gè)位置不變，通過這個(gè)功能可以確定控制器的死區(qū)。積分時(shí)間是通過比例微分控制器的積分時(shí)間，積分時(shí)間以動(dòng)態(tài)方式抵消掉比例系數(shù)帶來的穩(wěn)態(tài)誤差同時(shí)影響系統(tǒng)速度和穩(wěn)定性。積分時(shí)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(bǔ)償需要分別設(shè)置兩個(gè)方向(開/關(guān))的積分時(shí)間。

我們反復(fù)試驗(yàn)調(diào)整上述參數(shù)，最終解決了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥振蕩問題。

我們通知運(yùn)行人員，在逐步關(guān)閉鍋爐給水主回路的同時(shí)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(shí)間水錘消失。運(yùn)行人員再把給水回路投入自動(dòng)狀態(tài)，機(jī)組工作正常。

看來正是給水調(diào)節(jié)閥的振蕩導(dǎo)致了給水管道水速變化過快，進(jìn)而導(dǎo)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(jī)組停運(yùn)一段時(shí)間之后，全面檢查設(shè)備狀態(tài)之后再啟動(dòng)是完全有必要的。

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