大型火力發電廠閥門管理實時在線系統開發與應用

王凱民，付俊杰，李興旺，陳磊

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，呼和浩特 010206）

0 引言

機組運行時，閥門的泄漏不僅影響閥門安全運行，而且造成系統壓力損失、流體的浪費，特別是有腐蝕性、易燃易爆、有毒性流體的泄漏會造成重大經濟損失和環境污染問題。因此，及時發現閥門泄漏，對組經濟安全運行非常重要。

目前，國內外關于閥門泄漏檢驗的方法主要有人工巡檢法、超聲檢測技術、基于振動分析檢測法等。這些檢測方法具有高定位精度和低誤報率，但有其局限性——不能及時地發現泄漏，無法實現在線監測。而基于溫度1運行參數外部檢漏法，可實現在線監測。實時數據庫技術為實現閥門管理實時在線系統提供了強大的后盾。

火電機組汽水系統的主要閥門泄漏時，產生汽水損失，浪費資源，降低機組的經濟性，閥門由于長期泄漏引發爆管，給設備的現場工作人員帶來危害。

1 閥門管理實時在線監測系統

1.1 閥門管理實時在線監測系統工作原理

創建8×600WM火電機組汽水系統閥門管理實時在線系統，監測對象是影響機組煤耗的汽水系統的主要閥門泄露狀態，利用實時數據庫采集的表征閥門泄露狀態的相關實時數據，在線定量分析閥門泄漏狀態，當閥門泄漏超過預警值時，系統自動報警，提醒工作人員注意，運行人員通過監視畫面及時發現閥門泄漏的詳細信息，有利于維護檢修人員根據泄漏程度、泄漏時間長短合理安排閥門更換或檢修，有效控制閥門內漏導致的機組煤耗損失[1]。如圖1所示。

1.2 閥門泄漏實時在線狀態分析

從實時數據庫中獲取閥后溫度測點T、系統相關溫度TX、閥門開關狀態、機組負荷等參數，作為表征閥門泄漏狀態的特征參數，通過模塊計算這些參數的變化，對閥門泄漏程度進行分析判斷。并將閥門的狀態分為正常、輕度泄漏、中度泄露和嚴重泄漏等4種狀態，對每種狀態給出評價判據。評價判據，可根據實際情況和歷史經驗設定，下面舉例說明：

汽機側疏水至凝汽器的閥門，以閥后溫度T、閥后與對應側低壓缸排汽溫度TX差值△T作為判斷依據。當評價一抽電動門前疏水氣動門時，取△T =一抽電動門前疏水氣動門后溫度（測點值）對應側低壓缸排汽溫度（測點值），定義：

圖 1 閥門管理實時在線系功能圖Fig. 1 Valve management of real-time online system function diagram

1）閥門輕度泄漏判據，是以下3個條件同時滿足。

①機組負荷大于300MW。

②一抽電動門前疏水氣動門已關（測點值）超過24h。

③10℃＜△T＜50℃，這3個條件同時滿足。

2）閥門中度泄漏判據，是以下3個條件同時滿足。

①機組負荷大于300MW。

②一抽電動門前疏水氣動門已關（測點值）超過24h。

③50℃＜△T＜100℃。

3）重度泄漏條件，以下3個條件同時滿足

①機組負荷大于300MW。

②一抽電動門前疏水氣動門已關（測點值）超過24h。

③△T＞100℃。

鍋爐側主要閥門，以閥后溫度與環境溫度差值△T作為判斷依據。當評價前墻水冷壁下集箱放水電動二次門時，取△T =前墻水冷壁下集箱放水電動二次門后溫度（測點值）-對應環境溫度（可手測填入），定義：

a）輕度泄漏條件，以下3個條件同時滿足。

①機組負荷大于300MW。

②前墻水冷壁下集箱放水電動二次門已關（測點值）超過24h。

③20℃＜△T＜50℃。

b）中度泄漏條件，以下3個條件同時滿足）

①機組負荷大于300MW。

②前墻水冷壁下集箱放水電動二次門已關（測點值）超過24h。

③50℃＜△T＞100℃。

c）重度泄漏條件（以下3個條件同時滿足）。

①機組負荷大于300MW。

②前墻水冷壁下集箱放水電動二次門已關（測點值）超過24h。

③△T＞100℃。

2 功能與應用實例

2.1 系統功能開發

1）閥門泄漏報警提示功能

當最近24h有新增泄漏閥門時，自動報警，在報警窗口中顯示處于泄漏狀態的所有閥門信息，包括閥門名稱、所在的機組及泄漏狀態，閥前、后溫差及其趨勢變化，泄漏開始時間、歷時，點檢員等。新增泄漏點要以顏色區分[2]。

2）劣化趨勢分析功能

根據閥門泄漏狀態趨勢圖，通過做曲線判斷當前泄漏狀態為輕度的閥門發展到重度泄漏的時間，便于點檢人員及早制定合理的檢修策略，避免閥門重度泄漏引發爆管隱患，給設備和現場工作人員帶來危險。

3）操作記錄管理

可在報表中添加閥門技術參數、廠家、型號、點檢負責人、維修記錄等信息。

可以新增、刪減點，便于組態。

4）支持原SIS系統實時圖形功能

采用組態的形式，把機組需要監視的閥門進行組態，分布在幾幅畫面上集中監視，不同的泄漏狀態用不同的顏色標簽區分。可按照機組進行區分、監視和查詢。

具有原SIS系統實時圖形功能，包括“實時/歷史趨勢”、“點信息”、“生產數據字典”及“數字快照”。

5）多方法查詢

實現年報、月報、時間段查詢，按照機組、班組分類，顯示閥門的停運、運行、泄漏時間等信息。實現按閥門型號、按專業、點檢員查詢，便于設備的可靠性分析，便于點檢員績效分析。

6）報表輸出

針對各個閥門的實際運行情況進行統計，可以分時段選擇閥門，可以由使用者組合查詢某段時間里某些閥門的泄漏狀態，報表里包括閥門輕度、中度、重度泄漏的開始時間、持續累積時間，可以生成日報表、周報表、月報表、年報表。系統還有分級管理，授權使用等功能。

2.2 應用實例

托克托電廠在Openplant實時數據庫基礎上，創建（8*600WM）火電機組汽水系統閥門綜合管理平臺，對影響熱耗的汽水系統主要閥門泄漏狀態進行實時在線監測。顯示并保存閥門泄漏狀態分析結果。

通過全廠閥門泄漏實時總況，統計全廠閥門不同泄漏狀態閥門數量，及各機組閥門不同泄漏狀態的數量，合理制定維修措施。

圖2 全廠閥門泄漏實時總況Fig.2 The valve leakage real-time general situation

實時泄漏報警查詢顯示了所有泄漏的閥門、閥門泄漏開始時間、歷時以及閥門泄漏趨勢劣化程度等,為維修決策制定提供數據依據[3]。

圖3 閥門泄漏實時報警查詢Fig.3 Valve leakage alarm query

泄漏歷史查詢可以查詢過去一年、一月或一周閥門各種泄漏狀態的累計次數，以及泄漏時間，便于對點檢員檢修和維護水平做出科學的綜合評價，為點檢員績效管理提供分析手段和統計數據。

圖4 閥門泄漏歷史查詢Fig.4 Valve leakage history query

泄漏歷史查詢（明細查詢），即記錄某個閥門在一段時間里泄漏開始時間、結束時間，報警時長等信息，同樣條件下，對比不同廠家的閥門泄漏狀態，結合報表中閥門檢修記錄，優化閥門選型配置[4]。

圖5 閥門泄漏歷史明細查詢Fig.5 Valve leakage history query

判斷閥門泄漏狀態的溫度條件時，當實時數據庫中沒有環境溫度測點，可以通過人工檢測環境溫度并手工錄入。

圖6 閥門管理系統手工輸入Fig.6 Valve management system manual input

3 取得的經濟效益

托克托發電有限公司（8×600MW）火電機組汽水系統實施閥門泄露管理后，熱力系統閥門內、外漏基本消除，機組補水率由2.1%降至0.8%，機組經濟性得到明顯提升，估算僅機組補水率一項就使供電煤耗下降約1.2 g／kWh，熱力系統內、外漏基本消除后至少使機組供電煤耗下降約2.0 g／kWh。因此，消除機組熱力系統內漏，至少使機組供電煤耗下降約3.2 g／kWh。

8臺機組按年運行6000 h計算，則每年可節約標準煤:

600MW×6000 h×8（臺）×3.2 g/kWh=92160t

每噸標準煤按市場600元計算，則可產生經濟效益：

92160 t×600元/t=5529.6 萬元

4 結束語

工程應用證明，該系統可以隨時監視閥門泄漏狀態，在線狀態分析、顯示及泄漏報警，對閥門地維修有指導意義，可以準確地定位泄漏閥門位置，避免了維修的盲目性，使維修有針對性，縮縮短維修時間，節省大量的維修費用、提高閥門可用系數，延長閥門使用壽命，降低維修成本，增加了發供電能力，給企業帶來可觀的經濟效益。

另外，閥門管理平臺可實現優化閥門選型配置，推進進口閥門國產化、改造不合理的設計；對點檢員維修水平作出科學的綜合評價，全面提升點檢定修水平及電廠節能管理水平。

[1]呂首楠.探討閥門泄漏檢測方法[J].廣東化工.2011（06）.

[2]王信,劉建國,馬偉東,等.國內外管道泄漏檢測技術進展[J].化工儲備與防腐蝕,2003（10）.

[3]高倩霞,李錄平,饒洪德,等.閥門泄漏率的聲發射測定技術研究[J].動力工程學報,2012（01）.

[4]柳亦兵.火電廠高壓蒸汽閥門泄漏振動診斷[J].現代電力,2000（09）.