差压孔板式蒸汽流量计常见故障分析及处理方法

　　本文概述：
差压式流量计在工业生产中的应用范围非常**，种类也非常多，常见的仪表类型有孔板流量计、V锥流量计、楔型流量计等，顾名思义，此类仪表是利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，其工作原理是差压式（也称节流式）是基于流体流动的节流原理，差压式流量计测量方式是目前生产中测量流量成熟、常用的方法之一。通常是由能将被测流体的流量转换成压差信号的节流装置(诸如孔板、喷嘴、文丘利管等)和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压流量计所组成。差压式流量计一般都要配套三阀组、截止阀和流量积算仪。
 
本文针对于联合循环机组中差压孔板流量计在使用中的情况作为分析案例，主蒸汽流量作为联合循环机组重要的控制参数，其决定着滑压曲线的变化趋势，影响着主蒸汽阀门的开度。如果发生异常现象，一定要采取安全可靠的处理方法，在处理过程中方式方法尤为重要。本文主要从以下三方面做了介绍：*先介绍了差压式流量计的常见故障，其次重点解释了处理故障前应采取的措施，后说明了差压式流量计故障的处理方法
 
　　主蒸汽流量一般采用差压式流量计，由一个流量孔板产生三组取样，分别接出三台差压式流量变送器。

　　一、差压式孔板蒸汽流量计的组成及工作原理
　　主蒸汽流量计一般由流量孔板、一次阀门、引压管路、二次阀门、排污阀门、平衡门和差压变送器组成。其工作原理为，通过引压管路将流量孔板差压引入到差压变送器。来自正、负引压管路的压力直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转化器，经过放大等处理变为标准电信号输出。

　　二、差压式孔板蒸汽流量计的常见故障
　　常见的故障分为引压管路和阀门部分故障、差压变送器故障两大类。
　　2.1 引压管路和阀门部分故障
　　引压管路和阀门部分故障主要包括有引压管路堵塞、引压管路结冰和阀门连接处泄露等。
　　常见的引压管堵塞分为负引压管堵塞和正引压管堵塞。当负引压管堵塞，流量增加而负引压管又堵塞时，流量计示值会升高，但增加量变小。当流量降低而负引压管又堵塞时，流量计示值下降。管道中流量不变（保持原流量），则其流量计示值不变。当正引压管堵塞。当流量增加时，流体管道中的静压力亦相应增加，设其增加值为P0，同时，因流速增加而静压降低，设其值为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值增加；若P0P1，则流量计示值下降；若P0　　引压管路结冰和引压管路堵塞现象较为接近，但其处理方式不同。
　　阀门连接处泄漏亦可以分为两类负压侧泄漏和正压侧泄漏。负压侧阀门连接处泄漏，当流量F增加，而负引压管泄漏时，则流量值会增加。当流量下降时，负引压管静压增高为P0，负引压管泄漏为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值升高；若P0P1，则流量计示值升高；若P0　　
        2.2 差压变送器故障
　　差压变送器故障主要包括零点漂移，膜片变型或损坏和电子元件故障等。
　　差压变送器的故障主要表现为，在流量稳定的情况下产生测量的波动，或发生阶跃性的测量值跳变。

　　三、 主差压式孔板蒸汽流量计的重要性及常见故障处理前应采取的措施
　　主蒸汽流量的重要性主要体现在滑压曲线上，滑压曲线事关旁路控制和主蒸汽调阀开度。因此主蒸汽流量的故障处理尤其重要，在就地处理故障前应采取必要的热控措施，保证机组的安全稳定运行。
　　3.1 主蒸汽流量的重要性
　　旁路控制系统的任务是保证燃机点火后系统建压，汽轮机启动前维持冲转压力，汽机冲车后旁路及时关闭，事故工况迅速开启避免锅炉超压。联合循环余热锅炉设计为****旁路，可以保证在汽机全切的情况下保证余热锅炉所产生的蒸汽可以通过旁路系统循环通流。
　　高压旁路蒸汽调节阀压力控制为单回路控制系统，设计方案如下：汽轮机启动前，高压旁路蒸汽调節阀的设定值跟随实际压力，进行自动升降，从而维持在汽轮机的冲转压力，冲车完成后设定值转为由协调控制根据高压主蒸汽流量经过函数折算出主蒸汽压力的设定值，并在此设定值上加上0.7MPa偏差，保证汽轮机压力控制回路起作用，从而高旁调阀保证处于自动且全关状态，实现高压主蒸汽全部进入汽轮机做功。
　　如果发生流量测量比实际偏大的情况，对高压旁路的控制影响主要为高压主蒸汽压力设定值偏高，影响高压旁路的保护正常动作。对主汽调阀的影响为高压主蒸汽压力设定值偏高，主汽调门会关小，影响汽轮机的正常发电量，甚至可能导致主机保护动作发生非停。
　　如果发生流量测量比实际偏小的情况，对高压旁路的控制影响主要为高压主蒸汽压力设定值偏小，高压旁路会开阀泄压，如果偏差较大会危机汽机运行安全。对主汽调阀的影响为高压主蒸汽压力设定值偏高，主汽调门会开大，影响余热锅炉的汽包水位控制，甚至可能导致主机保护动作发生非停。
　　3.2 常见故障处理前应采取的措施
　　如果发生主蒸汽流量计的故障，情况可分为一台故障、两台故障和三台故障三种情况，根据故障的情况不同处理采取的热控措施亦不同，下面将以引压管路保温措施不到位，导致其结冰为例，分别针对以上三种情况分别予以论述。
　　3.2.1 一台故障的处理措施
　　当一台差压式流量变送器结冰时，具体情况可能分为两种，一种为正压侧先结冰，负压侧后结冰，一种为负压侧先结冰，正压侧后结冰。当发生*先种情况时流量显示会快速上升，当负压侧再结冰时，流量显示会下降，当正压侧和负压侧全部结冰时流量显示为零。当发生二种情况时流量显示会快速下降，当正压侧再结冰时，流量显示会下降，当负压侧和正压侧全部结冰时流量显示为零。
当发生上述情况时，热控应及时采取逻辑强置措施。强置的具体措施为强置流量显示和差压测量的坏质量判断。具体流量强置数值应咨询运行人员，并根据就地处理进度确定强置的数值，如果采取强置大值的方法应在此基础上增加一定的偏置，如果采取强置小值的方法应在此基础上减少一定的偏置，以此保证在逻辑三取中时不会选中结冰的差压式流量变送器，保证正常测量的数值参与调节和保护。详见图1。

3.2.2 两台故障的处理措施
　　当出现二台差压式流量变送器结冰时，应根据*先台结冰时强置的情况采取相应的措施。如果*先台采取强置大值的方法，二台应采取强置小值的方法；如果*先台采取强置小值的方法，二台应采取强置大值的方法。以此保证在逻辑三取中时不会选中结冰的两台差压式流量变送器，保证正常测量的数值参与调节和保护。具体操作如图1。
　　3.2.3 三台故障的处理措施
　　当出现第三台差压式流量变送器结冰时，*先应立即强置当前值保证机组的正常运行。然后再根据实际情况，采取后续措施。
　　新建燃机负荷-锅炉蒸汽流量曲线。根据近期历史趋势，总结出燃机负荷-锅炉蒸汽流量曲线，通过POLY函数实现燃机负荷和主蒸汽流量的对应替代，此曲线可以应对网调的负荷调节。选取近期历史趋势的原因为影响主蒸汽流量的其他因素（例如环境温度、湿度和燃机排汽温度等）的变换较小，主蒸汽流量变化的主要影响因素为燃机负荷，以此来保证燃机负荷-锅炉蒸汽流量曲线的可靠性。
　　但是由于近期趋势可能收集不到部分负荷段的相关数据，在超出现有数据负荷的部分应采取必要的补救措施，可以参考相同负荷运行的另一台余热锅炉的主蒸汽流量，以此来弥补现有数据的不足。为了保证数据切换的可靠性，切换条件要严谨，现有函数的负荷下线上增加25MW与另外一台的燃机负荷大于100MW。如此设置的好处是当另一台运行机组突然故障或跳机时保证数据能及时切换到函数输出，保证机组的安全运行。具体操作见图2。



　　图中的模拟量切换块RAXFR因设置合理的切换速率，避免切换过程中的信号大幅波动对机组正常运行造成的干扰。
　　新增三取中和函数输出的切换。原有的三取中出口增加相应的模拟量切换块RAXFR，以实现原有三取中和燃机负荷-锅炉蒸汽流量曲线的切换，并设置合理的切换速率，防止因切换速率产生的扰动。
 
　　四、 主差压式孔板蒸汽流量计的常见故障处理方法
　　当处理措施完成后，应针对不同的故障类型进行进一步分析处理好就地设备故障，这样方能处理好相关的故障。
　　4.1 引压管堵塞
　　一般情况下，引压管的堵原因主要是由于差压变送器引压管不定期排污或颗粒物侵入等原因造成。当引压管堵塞时，关闭一次阀门，使用钢丝或铁丝将其堵塞位置畅通。如无法疏通，则打开一次阀门借助蒸汽压力加以冲洗。使用蒸汽冲洗后仍没有解决引压管堵塞，则应动用相关切割和焊接工具，更换引压管的堵塞部分，使其恢复正常运行。
　　4.2 引压管路结冰
　　引压管路结冰仅发生在极寒天气或保温措施不到位的情况下，其处理措施为及时投入相关的保温电源，使伴热电缆处于加热状态。检查相应的保温层厚度是否满足了相关的设计要求，或者为局部保温层受到破坏，如发生因次而引起的温度偏低，应及时加装相应厚度的保温中层。
　　引压管路结冰的预防措施为进入冬季时，及时检查相关设备的保温措施是否已到位，长期运行中有无损坏，如有损坏及时修复。
　　4.3 阀门连接处泄漏
　　阀门连接处泄漏多为一次阀门与管子的接头处泄漏。当阀门连接处泄漏时，在现场可以看到焊接处的渗水或者蒸汽泄漏现象，如果为一次阀门前泄漏，需要请**堵漏公司予以处理，如果为一次阀门后泄漏，可以关闭一次阀门重新焊接堵漏。如果遇到特殊情况发生一次阀门后引压管泄漏时，只要将泄漏处予以更换即可。
　　4.4 差压变送器故障
　　差压变送器在正常运行时，出现的故障多是零点漂移、膜片变型或损坏和电子元件故障等。在现场能直接判断的故障零点漂移和电子元件故障，膜片变型或损坏只能通过试验室的仪器通过校验后方可判断。零点漂移的判断方法为打开平衡阀，关闭正、负压側二次阀门，此时差压变送器输出电流为4mA，画面显示为0。如果不是4mA，则说明零点有漂移现象，需要对差压变送器的零点进行调整。电子元件故障主要通过显示和测量加以判断。

　　五、本文结语
　　当出现一台故障的相应措施的实施，减少了因为流量计的原因对机组控制造成的扰动；当三台同时故障的方案实施避免了非计划停机，为就地设备处理赢得了充足的时间。

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