CN102506408A - 电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法。所述的安全风险在线监视控制方法，包括计算电站锅炉炉外四大管道发生泄漏的事故概率F_Pi；在线监视给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和再热器进口蒸汽压力的四大管道承受的压力信号；在线监视电站锅炉流量信号；在线监视电站锅炉再热蒸汽流量信号；计算炉外四大管道的平均检修时间MTTR_i；计算电站锅炉炉外四大管道的动态安全风险排序数RPN_i；评定电站锅炉炉外四大管道安全风险等级；确定电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数RPN_max；采取风险控制措施。本发明实现了电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线计算、在线监视与控制。

Description

电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法，属于电站锅炉技术领域。

背景技术

电站锅炉的炉外四大管道包括给水管道、主蒸汽管道、再热蒸汽管道和低温再热蒸汽管道。给水管道是锅炉给水调节阀至省煤器进口集箱之间的管道。主蒸汽管道是过热器出口集箱至汽轮机主汽阀之间的管道。再热蒸汽管道是高温再热器出口集箱至汽轮机再热主汽阀之间的管道。低温再热蒸汽管道是汽轮机高压缸排汽逆止阀至再热器进口集箱之间的管道。电站锅炉炉外四大管道发生泄漏事故，后果严重。电站锅炉炉外四大管道的安全风险同炉外四大管道发生泄漏事故可能性和炉外四大管道泄漏事故后果有关；电站锅炉炉外四大管道发生泄漏事故可能性同事故概率和事故特征信号有关，电站锅炉炉外四大管道泄露事故的后果同检修时间长短有关。现有的电站锅炉热工保护系统，具有省煤器进口给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力、再热器进口蒸汽压力等在线保护功能，还没有电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线监视与控制功能。

发明内容

本发明的目的是提供电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法，实现电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线监视与控制。

为了实现以上目的，本发明提供了一种电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置，其特征在于，包括锅炉省煤器进口给水压力传感器、主蒸汽压力传感器、再热蒸汽压力传感器、再热器进口蒸汽压力传感器、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器、汽轮机中压缸抽汽压力传感器、给水流量孔板、减温水流量孔板、电站锅炉热工保护系统接口、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器，在锅炉省煤器进口集箱的进水管道上设有锅炉省煤器进口给水压力传感器，在汽轮机的主汽阀前的主蒸汽管道上设有主蒸汽压力传感器，在汽轮机的再热主汽阀前的再热蒸汽管道上设有再热蒸汽压力传感器，在锅炉再热器进口集箱的进汽管道上设有再热器进口蒸汽压力传感器，在汽轮机的高压缸上设有汽轮机调节级后蒸汽压力传感器，在汽轮机中压缸的抽汽压力管道上设有汽轮机中压缸抽汽压力传感器，在高压加热器与锅炉给水调节阀之间的给水管道上设有给水流量孔板，在过热器一级减温器和二级减温器的减温水管道上设有减温水流量孔板，锅炉省煤器进口给水压力传感器、主蒸汽压力传感器、再热蒸汽压力传感器、再热器进口蒸汽压力传感器、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器、汽轮机中压缸抽汽压力传感器、给水流量孔板和减温水流量孔板皆与电站锅炉热工保护系统接口连接，电站锅炉热工保护系统接口连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器。

本发明还提供了一种电站锅炉炉外四大管道的安全风险在线监视控制方法，其特征在于，使用上述装置，采用C语言编写电站锅炉炉外四大管道安全风险的计算软件，运行在计算服务器上，应用于电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制，其具体步骤为：

第一步：计算电站锅炉炉外四大管道发生泄漏的事故概率F_Pi：使用计算机软件，在线计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的概率F_Pi

式中，n_i为本台电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的次数，n_0i为软件数据文件中已有的同型号电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的总次数的历史数据统计值，t_i为本台电站锅炉从投运至当前的日历小时数，t_0i为软件数据文件中已有的同型号电站锅炉使用的总日历小时数的历史数据的统计值；

    第二步：在线监视给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和再热器进口蒸汽压力的四大管道承受的压力信号：分别采用锅炉省煤器进口给水压力传感器、主蒸汽压力传感器、再热蒸汽压力传感器和再热器进口蒸汽压力传感器，在线监视电站锅炉省煤器进口的给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和再热器进口蒸汽压力，根据压力监视值的大小，定义电站锅炉炉外四大管道泄漏事故发生可能性的第1个系数P₁表示在表1；

表1：

第三步：在线监视电站锅炉流量信号：分别采用给水流量孔板和减温水流量孔板，在线监视给水流量和锅炉减温水流量，采用汽轮机调节级后蒸汽压力传感器，在线监视电站汽轮机调节级后蒸汽压力，根据主蒸汽流量与调节级后蒸汽压力成正比的关系，在线计算主蒸汽流量，并依据给水流量与减温水流量之和再减去主蒸汽流量之差，定义电站锅炉炉外四大管道事故发生可能性的第2个系数P₂表示在表3；

表3： 

第四步：在线监视电站锅炉再热蒸汽流量信号：采用汽轮机中压缸抽汽压力传感器，在线监视电站汽轮机中压缸抽汽压力，根据再热蒸汽流量与中压缸抽汽压力成正比的关系，在线计算再热蒸汽流量，并依据相同机组负荷下再热蒸汽流量下降幅度的监视值的大小，定义电站锅炉炉外四大管道事故发生可能性的第3个系数P₃表示在表3；

    表3：

第五步：计算炉外四大管道的平均检修时间MTTR_i：使用计算机软件中已有的历史数据，在线计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的平均检修时间MTTR_i

式中，τ_0i为软件数据文件已有的同型号电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故引起的电站锅炉的总的非计划停运时间；

第六步：计算电站锅炉炉外四大管道的动态安全风险排序数RPN_i：使用计算软件，计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的动态安全风险排序数RPN_i

RPN_i=F_Pi×P₁×P₂×P₃×MTTR_i

第七步：评定电站锅炉炉外四大管道安全风险等级：根据电站锅炉炉外四大管道动态安全风险排序数的RPN_i大小，把电站锅炉炉外四大管道的安全风险分为5个等级，表示表4；

    表4：

第八步：确定电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数RPN_max：采用如下公式，计算电站锅炉炉外四大管道的安全风险排序数中的最大动态安全风险排序数RPN_max

RPN_max=max{RPN_i}

第九步：采取电站锅炉炉外四大管道的风险控制措施：根据电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数RPN_max的计算值，采取以下风险控制措施：

（1）若RPN_max<8，有五级风险，轻微风险，可接受风险，按《发电企业设备检修导则》（DL/T838）规定的检修间隔和检修内容安排C级检修（计划小修），进行全面检查；

（2）若8≤RPN_max<24，有四级风险，普通风险，可接受风险，在本月内安排C级检修（计划小修）中，进行全面检查；

（3）若24≤RPN_max<72，有三级风险，重要风险，不可接受风险，在本周内安排临时检修，进行全面检查；

（4）若72≤RPN_max<158，有二级风险，严重风险，不可接受风险，在三天内安排临时检修，进行全面检查；

（5）若RPN_max≥168，有一级风险，重大风险，不可接受风险，立即停炉安排临时检修，进行全面检查。

本发明的优点是给出了电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线监视与控制装置，实现了电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线计算、在线监视与控制。如果电站锅炉炉外四大管道动态安全风险排序数增大时，通过合理的安排临时检修或C级检修来使电站锅炉炉外四大管道的安全风险处于受控状态。

附图说明

图1为本发明电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制装置的方框图；

图2为本发明电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制方法的流程图；

图3为本发明计算服务器采用的计算机软件框图；

图4为电站锅炉炉外四大管道安全风险排序数计算结果的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例

如图1所示，本发明电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制方法的方框图，本发明的电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制装置由锅炉省煤器进口给水压力传感器1、主蒸汽压力传感器2、再热蒸汽压力传感器3、再热器进口蒸汽压力传感器4、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器5、汽轮机中压缸抽汽压力传感器6、给水流量孔板7、减温水流量孔板8、电站锅炉热工保护系统接口、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器，在锅炉省煤器进口集箱的进水管道上安装2个锅炉省煤器进口给水压力传感器1，在汽轮机的主汽阀前的主蒸汽管道上安装2个主蒸汽压力传感器2，在汽轮机的再热主汽阀前的再热蒸汽管道上安装2个再热蒸汽压力传感器3，在锅炉再热器进口集箱的进汽管道上安装2个再热器进口蒸汽压力传感器4，在汽轮机的高压缸上安装2个汽轮机调节级后蒸汽压力传感器5，在汽轮机中压缸的抽汽压力管道上安装2个汽轮机中压缸抽汽压力传感器6，在高压加热器与锅炉给水调节阀之间的给水管道上安装2个给水流量孔板7，在过热器一级减温器和二级减温器的减温水管道上分别安装2个减温水流量孔板8，锅炉省煤器进口给水压力传感器1、主蒸汽压力传感器2、再热蒸汽压力传感器3、再热器进口蒸汽压力传感器4、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器5、汽轮机中压缸抽汽压力传感器6、给水流量孔板7、减温水流量孔板8皆与电站锅炉热工保护系统接口连接，电站锅炉热工保护系统接口连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器。

如图2所示，电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制方法的流程图，如图3所示，本发明计算服务器采用的计算机软件框图，该软件安装在电站锅炉炉外四大管道安全风险排序数的计算服务器上，应用于电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线计算和控制。

对于某型号亚临界300MW控制循环锅炉，省煤器进口给水压力报警值为18MPa，汽轮机主汽阀之前主蒸汽压力报警值为15.9MPa，再热主汽阀之前再热蒸汽压力的报警值为2.83MPa，再热器进口蒸汽压力的报警值为3.6MPa，给水流量与减温水流量之和减去主蒸汽流量的差的报警值为100t/h，相同负荷下主蒸汽流量减小幅度的报警值为2%。该台300MW电站锅炉炉外四大管道采用图1所示的装置、图2所示的流程图和图3所示的计算机软件，图4为该台300MW电站锅炉在某一时刻的炉外四大管道安全风险计算结果的示意图。该台300MW电站锅炉的炉外四大管道在某一时刻的安全风险的监视与控制结果如下：

第一步：电站锅炉炉外四大管道发生泄漏的事故概率F_Pi的在线计算结果列于表5；

表5：

炉外四大管道名称	泄漏事故概率FPi
		给水管道	1.556317×10-2
主蒸汽管道	2.861614×10-2
		再热蒸汽管道	1.807335×10-2
低温再热蒸汽管道	3.514263×10-3

第二步、第三步和第四步：使用计算机软件，由300MW电站锅炉炉外四大管道承受的压力信号在线监视值得出的系数P₁与电站锅炉流量信号在线监视值得出的系数P₂以及再热蒸汽流量信号在线监视值得出的系数P₃的计算值列于表6；

表6：

炉外四大管道名称	P1	P2	P3
				给水管道	1	3	1
主蒸汽管道	3	3	1
				再热蒸汽管道	1	1	1
低温再热蒸汽管道	1	1	1

第五步：300MW电站锅炉炉外四大管道和径向炉外四大管道的平均检修时间MTTR_i的历史数据的计算结果列于表7；

表7：

事故名称	MTTRi（h）
		给水管道泄漏	73.61
主蒸汽管道泄漏	60.71
		再热蒸汽管道泄漏	40.26
低温再热蒸汽管道泄漏	28.69

第六步和第七步：该台300MW电站锅炉炉外四大管道动态安全风险排序数RPN_i的计算值和风险级别的评定结果列于表8；

表8：

炉外四大管道位置	RPNi	风险等级
			给水管道泄漏	3.44	轻微风险
主蒸汽管道泄漏	15.63	普通风险
			再热蒸汽管道泄漏	0.73	轻微风险
低温再热蒸汽管道泄漏	0.10	轻微风险

第八步和第九步：该台300MW电站锅炉炉外四大管道在该时刻的动态安全风险排序数的最大值为RPN_max=15.63>8，有四级风险，普通风险，炉外四大管道的泄漏事故为主蒸汽管道泄漏，在本月内安排C级检修（计划小修），对主蒸汽管道进行全面检查。

采用本发明提供的电站锅炉炉外四大管道安全风险的在线监视与控制装置，实现了在线定量计算300MW电站锅炉炉外四大管道的动态安全风险排序数，根据电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数来安排临时检修或C级检修，使该台300MW电站锅炉炉外四大管道的安全风险处于受控状态。

Claims (2)

1.一种电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置，其特征在于，包括锅炉省煤器进口给水压力传感器（1）、主蒸汽压力传感器（2）、再热蒸汽压力传感器（3）、再热器进口蒸汽压力传感器（4）、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器（5）、汽轮机中压缸抽汽压力传感器（6）、给水流量孔板（7）、减温水流量孔板（8）、电站锅炉热工保护系统接口、计算服务器、网页服务器和用户端浏览器，在锅炉省煤器进口集箱的进水管道上设有锅炉省煤器进口给水压力传感器（1），在汽轮机的主汽阀前的主蒸汽管道上设有主蒸汽压力传感器（2），在汽轮机的再热主汽阀前的再热蒸汽管道上设有再热蒸汽压力传感器（3），在锅炉再热器进口集箱的进汽管道上设有再热器进口蒸汽压力传感器（4），在汽轮机的高压缸上设有汽轮机调节级后蒸汽压力传感器（5），在汽轮机中压缸的抽汽压力管道上设有汽轮机中压缸抽汽压力传感器（6），在高压加热器与锅炉给水调节阀之间的给水管道上设有给水流量孔板（7），在过热器一级减温器和二级减温器的减温水管道上设有减温水流量孔板（8），锅炉省煤器进口给水压力传感器（1）、主蒸汽压力传感器（2）、再热蒸汽压力传感器（3）、再热器进口蒸汽压力传感器（4）、汽轮机调节级后蒸汽压力传感器（5）、汽轮机中压缸抽汽压力传感器（6）、给水流量孔板（7）和减温水流量孔板（8）皆与电站锅炉热工保护系统接口连接，电站锅炉热工保护系统接口连接计算服务器，计算服务器连接网页服务器，网页服务器连接用户端浏览器。

2.一种电站锅炉炉外四大管道的安全风险在线监视控制方法，其特征在于，使用权利要求1所述的电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置，采用C语言编写电站锅炉炉外四大管道安全风险的计算软件，运行在计算服务器上，应用于电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视与控制，其具体步骤为：

第一步：计算电站锅炉炉外四大管道发生泄漏的事故概率F_Pi：使用计算机软件，在线计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的概率F_Pi

式中，n_i为本台电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的次数，n_0i为软件数据文件中已有的同型号电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的总次数的历史数据统计值，t_i为本台电站锅炉从投运至当前的日历小时数，t_0i为软件数据文件中已有的同型号电站锅炉使用的总日历小时数的历史数据的统计值；

    第二步：在线监视给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和再热器进口蒸汽压力的四大管道承受的压力信号：分别采用锅炉省煤器进口给水压力传感器（1）、主蒸汽压力传感器（2）、再热蒸汽压力传感器（3）和再热器进口蒸汽压力传感器（4），在线监视电站锅炉省煤器进口的给水压力、主蒸汽压力、再热蒸汽压力和再热器进口蒸汽压力，根据压力监视值的大小，定义电站锅炉炉外四大管道泄漏事故发生可能性的第1个系数P₁表示在表1；

表1：

第三步：在线监视电站锅炉流量信号：分别采用给水流量孔板（7）和减温水流量孔板（8），在线监视给水流量和锅炉减温水流量，采用汽轮机调节级后蒸汽压力传感器（5），在线监视电站汽轮机调节级后蒸汽压力，根据主蒸汽流量与调节级后蒸汽压力成正比的关系，在线计算主蒸汽流量，并依据给水流量与减温水流量之和再减去主蒸汽流量之差，定义电站锅炉炉外四大管道事故发生可能性的第2个系数P₂表示在表3；

表3： 

第四步：在线监视电站锅炉再热蒸汽流量信号：采用汽轮机中压缸抽汽压力传感器（6），在线监视电站汽轮机中压缸抽汽压力，根据再热蒸汽流量与中压缸抽汽压力成正比的关系，在线计算再热蒸汽流量，并依据相同机组负荷下再热蒸汽流量下降幅度的监视值的大小，定义电站锅炉炉外四大管道事故发生可能性的第3个系数P₃表示在表3；

    表3：

第五步：计算炉外四大管道的平均检修时间MTTR_i：使用计算机软件中已有的历史数据，在线计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的平均检修时间MTTR_i

式中，τ_0i为软件数据文件已有的同型号电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故引起的电站锅炉的总的非计划停运时间；

第六步：计算电站锅炉炉外四大管道的动态安全风险排序数RPN_i：使用计算软件，计算电站锅炉炉外四大管道的第i种管道发生泄漏事故的动态安全风险排序数RPN_i

RPN_i=F_Pi×P₁×P₂×P₃×MTTR_i

第七步：评定电站锅炉炉外四大管道安全风险等级：根据电站锅炉炉外四大管道动态安全风险排序数的RPN_i大小，把电站锅炉炉外四大管道的安全风险分为5个等级，表示表4；

    表4：

第八步：确定电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数RPN_max：采用如下公式，计算电站锅炉炉外四大管道的安全风险排序数中的最大动态安全风险排序数RPN_max

RPN_max=max{RPN_i}

第九步：采取电站锅炉炉外四大管道的风险控制措施：根据电站锅炉炉外四大管道的最大动态安全风险排序数RPN_max的计算值，采取以下风险控制措施：

（1）若RPN_max<8，有五级风险，轻微风险，可接受风险，按《发电企业设备检修导则》（DL/T838）规定的检修间隔和检修内容安排C级检修（计划小修），进行全面检查；

（2）若8≤RPN_max<24，有四级风险，普通风险，可接受风险，在本月内安排C级检修（计划小修）中，进行全面检查；

（3）若24≤RPN_max<72，有三级风险，重要风险，不可接受风险，在本周内安排临时检修，进行全面检查；

（4）若72≤RPN_max<158，有二级风险，严重风险，不可接受风险，在三天内安排临时检修，进行全面检查；

（5）若RPN_max≥168，有一级风险，重大风险，不可接受风险，立即停炉安排临时检修，进行全面检查。

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