白庭宇

（海南核電有限公司，海南?？?570000）

0 引言

在電廠運行及檢修期間，輔助電鍋爐系統(tǒng)是保證各項工作順利實施的基礎(chǔ)，在該階段減少6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障次數(shù)，是保證核電廠安全運行的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 故障統(tǒng)計

針對電廠6 kV 電鍋爐故障次數(shù)進行統(tǒng)計（2017 年9 月-2018 年9 月）：按照除氧器故障、給水泵故障、給水調(diào)節(jié)閥故障、循環(huán)水泵故障、水位調(diào)節(jié)閥故障和其他故障對故障類型進行分類，對每類故障次數(shù)統(tǒng)計情況進行調(diào)查、分析，并對所收集到的數(shù)據(jù)進行分類、統(tǒng)計整理得出：水位調(diào)節(jié)閥故障占6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障總數(shù)的70.93%，說明水位調(diào)節(jié)閥故障率高是6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障率高的主要原因。

1.2 目標故障率計算

調(diào)研某參考電廠的鍋爐運行情況，水位調(diào)節(jié)閥故障率基本為1 次/年。廠家的設計文件及經(jīng)驗數(shù)據(jù)認為可以將水位調(diào)節(jié)閥故障率控制在1 次/年。因此決定將水位調(diào)節(jié)閥故障率降低至1 次/年，即0.077 次/月，則6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障率=除氧器故障率+給水泵故障率+給水調(diào)節(jié)閥故障率+循環(huán)水泵故障率+水位調(diào)節(jié)閥故障率+其他故障率。在能夠控制其他類型故障率的情況下，6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障率=（4÷13）+（8÷13）+（9÷13）+（3÷13）+0.077+（1÷13）=2 次/月。通過以上分析可知，理論上6 kV電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障率最低可降至2 次/月。

2 原因分析

2.1 環(huán)境因素

根據(jù)輔助鍋爐技術(shù)規(guī)格書A 版，調(diào)節(jié)閥使用環(huán)境溫度要求（5～40）℃，統(tǒng)計2017 年9 月至2018 年9 月調(diào)節(jié)閥環(huán)境溫度最高溫、最低溫和平均溫度均在（5～40）℃，環(huán)境溫度滿足調(diào)節(jié)閥所要求溫度，排除環(huán)境溫度超限引起調(diào)節(jié)閥故障。統(tǒng)計2017 年9月至2018 年9 月調(diào)節(jié)閥環(huán)境濕度最大值和平均值均＜79%，環(huán)境濕度滿足調(diào)節(jié)閥所要求的環(huán)境濕度，排除因環(huán)境濕度超限引起調(diào)節(jié)閥故障。因此得出，環(huán)境因素不是造成水位調(diào)節(jié)閥故障率高的主要原因。

2.2 參數(shù)設置

電鍋爐系統(tǒng)設計手冊規(guī)定直徑＞200 mm 的管道相關(guān)閥門對應的行程時間≤9 s，內(nèi)筒給水調(diào)節(jié)閥0XCA203VA 由鍋爐水位單沖量控制，為PI 調(diào)節(jié)器，控制原理見圖1?？刂破鱌LC 屏顯示參數(shù)：K=3.2，Ki=540，Kd=0；調(diào)節(jié)器性能參數(shù)見表1。

圖1 鍋爐工作原理

表1 水位調(diào)節(jié)PID 參數(shù)

閥門0XCA203VC 直徑215 mm，系統(tǒng)設計手冊規(guī)定閥門0XCA203VC 其直徑對應的行程時間≤9 s，調(diào)節(jié)器參數(shù)設置錯誤，使閥門響應時間達10 s，大于該閥門直徑對應的行程時間（9 s），不能滿足系統(tǒng)設計手冊的設計要求。

綜上，確定調(diào)節(jié)器參數(shù)設置錯誤是導致6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障的要因。

2.3 閥門選材

查閱設備運行維護手冊，確認閥門工況。輸送介質(zhì)：高溫熱水（pH 8.5～9.5），介質(zhì)溫度：213 ℃，工作壓力：1.6～1.8 MPa；同時，閥體、閥蓋和閥瓣由于直接承受介質(zhì)壓力，所以該零部件的選擇，必須符合“閥門的壓力與溫度等級”的規(guī)定。常用材料如碳素鋼、不銹耐酸鋼、可鍛鑄鐵等都能夠滿足要求。

閥門選材為CF8M，美國標準中的鑄造不銹鋼。CF8M 相當于我國ZG0Cr17Ni12Mo2，對應型材為316 不銹鋼。CF8M 比CF8 多2%的Mo，2%的鎳Mo 在奧氏體不銹鋼中的主要作用是提高鋼的耐還原性，介質(zhì)的腐蝕性能和耐點蝕、耐縫隙腐蝕等性能，含有Mo 使其在硫酸、醋酸、磷酸等介質(zhì)中都比CF8 強。

綜上，閥門選材滿足閥門正常工作要求，不是水位調(diào)節(jié)閥故障率高的主要原因。

2.4 減壓閥調(diào)節(jié)性能

根據(jù)輔助鍋爐竣工文件可知，水位調(diào)節(jié)閥所需壓縮空氣壓力為0.58 MPa，減壓閥后壓力應滿足此標準。水位調(diào)節(jié)閥氣動裝置參數(shù)顯示，閥門所允許的壓縮空氣最大壓力為1 MPa。

現(xiàn)場統(tǒng)計了5 次水位調(diào)節(jié)閥動作時，減壓閥后壓力的最低值以及恢復至0.58～1 MPa 區(qū)間所需要的時間見表2?？梢钥吹?，減壓閥后壓力在下游用氣時，最低壓力不能滿足水位調(diào)節(jié)閥的用氣要求，且恢復時間較長，閥后壓力波動大，不滿足要求。

綜上，可以確認減壓閥調(diào)節(jié)性能差是水位調(diào)節(jié)閥故障率高主要原因。

表2 減壓閥壓力最低值恢復時間

2.5 水位測量儀表

電鍋爐選用的液位計為 KROHNE 公司生產(chǎn)的BM26BM26A 型液位計，查閱該公司向海南核電公司提交的使用說明書及安裝說明書，并結(jié)合電鍋爐就地安裝與實際使用情況作出以下分析。

液位計主要技術(shù)參數(shù)：技術(shù)成熟；泄漏風險?。粶囟确秶海?200～+300）℃/（-325～+570）℉；壓力范圍：（-0.1～12 MPa）/（-14.5～1740）psig；浮動材料選擇：316L，316 Ti and Titanium；被EEx I 和EEx d 批準應用；應用范圍包含工業(yè)鍋爐。

由于不能排除某只液位計故障的因素，故現(xiàn)場依據(jù)就地液位計實時液位讀數(shù)與液位開關(guān)觸發(fā)的高低液位報警值進行對比（正常水位29%～89%折合就地液位948～2910 mm）。經(jīng)過詳細分析并結(jié)合相關(guān)技術(shù)部門提供的儀表校核分析報告，各個液位報警觸發(fā)值與真實值的誤差均在±10 mm 的規(guī)定內(nèi)（此標準出自Krohne BM26A 的產(chǎn)品說明書），沒有因為測量儀表不精確而引起水位調(diào)節(jié)故障的情況出現(xiàn)。

綜上，該因素不是電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障的主要原因。

3 制定對策

3.1 調(diào)節(jié)器參數(shù)設置錯誤的整改

針對鍋爐給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器參數(shù)設置錯誤制定2 個處理方案（表3）。對比A，B 方案，B 方案成本較高，實施方案A 增加了鍋爐輸出功率和鍋爐內(nèi)部壓力2 個參量，使調(diào)節(jié)器成為3 沖量的PID 調(diào)節(jié)器，可以有效避免調(diào)節(jié)器無微分環(huán)節(jié)而調(diào)節(jié)緩慢的缺點。故選擇方案A 執(zhí)行。

表3 調(diào)節(jié)器參數(shù)設定處理方案

3.2 減壓閥調(diào)節(jié)性能差的整改

針對減壓閥調(diào)節(jié)性能差制訂2 個解決方案（表4）。對比2個解決方案，方案A 可以永久性解決問題，但投資較大，且更換閥門時鍋爐須處于檢修狀態(tài)，而正常運行工況下，鍋爐須處于熱備狀態(tài)，不予采用。方案B 實施簡單，且成本幾乎為0，對機組狀態(tài)影響較小。故選擇方案B 執(zhí)行。

表4 減壓閥參數(shù)設定處理方案

4 結(jié)論

綜合以上故障率的計算及相關(guān)原因分析，剖析系統(tǒng)異常狀況，通過對6 kV 電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障進行理論分析及現(xiàn)場驗證，找出導致電鍋爐水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻繁故障的主要原因，根據(jù)設計文件及運行經(jīng)驗制定減少閥門動作時間以及改善減壓閥調(diào)節(jié)性能的措施，從根本上減少6 kV 電鍋爐跳機次數(shù)。