梅县发电厂3，4号锅炉是上海锅炉厂生产的SG－420/13.7/M149型高压再热自然循环炉，锅炉主汽安全门均采用上海电站辅机厂制造的A62Y－P55压缩空气助力式安全门，助力压缩空气压力为0.4MPa；安全门控制用主汽压力用日本长野CQ21型压力开关，安全门起座和回座压力开关设定值分别为14.40MPa和13.40MPa。

1历次事故情况

梅县发电厂3，4号锅炉分别于1996年底和1997年底投产以来，主汽安全门在运行时工出现4次误动作，当时的有关参数如表1。

表1历次安全门误作时参数



每次主汽安全门动作时，均出现BTG盘“主汽安全门动作”光字牌亮和报警声，安全门绿灯熄和红灯亮，炉顶有巨大的泄汽声，当主汽压力降低后安全门红灯熄和绿灯亮，炉顶泄汽声停止，BTG盘声光报警信号经复位后停止，设备运行恢复正常。

对表1的主汽压力数字分析可知这4次主汽安全门动作均为安全门误动作；且这4次主汽安全门误动均发生在气温较高的时候，这时也正是用电的高峰期，安全门误动作不仅威胁机组的安全、经济运行，还影响着电网的运行安全。

2事故原因分析

2.1系统检查和初步分析

在历次安全门误动作事故中，安全门机械未变动位，且安全门上汽缸有0.4MPa的压缩空气作用，安全门机械自动作的疑点可以首先排除；控制压缩空气的电磁切换阀切换正常，也无漏汽现象，同样也可以排除因电磁切换阀故障方面的原因；控制回路电缆经多次检测，无电缆芯开路、短路和屏蔽线接地不良的情况，每次安全门动作时均无对辅机或系统投退的操作，因控制回路电缆感应电使电磁切换阀动作导致主汽安全门动作的疑点同样也可以排除；唯一的疑点是压力开关误接通的可能性很大。

每次安全门动作后均进行了压力开关的校验，其动作定值无明显的变化，分析认为外界因素影响压力开关误动作的可能性较大，于是着重寻找能使压力开关动作值明显改变的外界原因，如碰撞、震动等。

在进行系统检查时发现安装在3，4号炉顶主汽压力开关旁边的主汽压力表的指示值比安装在锅炉9m层的主汽压力表的指示值高约0.2MPa。对这两只压力表进行了校验，结果指示准确，示值在精度范围内，而安装后的压力指示偏差竟达0.2MPa。

3号炉主汽压力开关安装在炉顶部的西侧，4号炉压力开关安装在炉项部的东侧，经现场检查，初步分析认为：主汽压力表和压力开关均采用单圈C型弹簧管为感压元件，安装位置离炉本体不足3cm，所处环境温度高，使弹簧管的弹性（膨胀）系数发生变化，使弹簧管自由端的位移量比正常位移量大，从而导致压力表示值偏大，对压力开关来说是使其动作值降低了，控制回路随着压力开关的提前动作，电磁切换阀按受信号而切换安全门上下汽缸的压缩空气，最终使主汽安全门发生误动作。

为进一步验证，我们用红外测温仪对现场安装的压力开关进行测量，所测数据如表2所示。

表2压力开关所处环境温度



2.2误动原因的理论依据和计算

2.2.1理论依据

据查资料显示，弹性元件周围环境的温度变化，必然会使弹性元件的刚度、灵敏度发生变化，在相同的载荷作用下，弹性元件周围环境的温度变化会引起材料的弹性模量P的改变，见表3。对弹簧管式仪表通常用弹性压力模量温度系数k来表示弹性压力模量随温度变化的情况，k的含义是当温度变化1℃时，弹性压力模量的相对变化量。即：



式中

k—弹性压力模量的温度系数

P—标准温度t的材料弹性压力模量，MPa

P₁－实际温度t₁的材料弹性压力模量，MPa

t－仪表的标准使用温度，℃

t₁－仪表的实际使用温度，℃

表3环境温度变化对材料弹性模量的影响



不同弹性元件的温度系数k值大小是不同的，相似的弹性元件的温度系k值大小可能相近。

若已知弹性压力模量温度系数k，则弹性压力模量与温度的关系为：

P₁＝P＋Pk×（t₁－t）………………………（2）

在相同的压力模量（载荷）作用下，实际温度的材料压力弹性模量随温度的升高而升高，弹性元件的输出量也发生相应的变化，由此而引的误差叫温度误差，用△P表示：

△P＝P₁－P=Pk×（t₁－t）………………………（3）

2.2.2理论计算

以2002-06-25，3号炉的主汽安全门动作为例进行计算。已知条件为实际温度t₁＝80℃（6月26日所测得起座压力开关前、后外壳温度的平均值）的材料弹性压力模量（主汽压力）P₁＝14.40MPa，压力开关的标准温度t＝25℃时的材料弹性压力模量P＝13.96MPa，来算该压力开关的弹性压力模量的温度系数k：



注：根据计量检定要求，检定表计时环境温度应为（20±5）℃，考虑到现场仪表的环境温度在（25±10）℃，本文中统一用t＝25℃作为标准温度。

为了验证以上的理论依据和所进行的计算，可以用运行条件下所算出的该压力开关的弹性压力模量温度系数k（约为0.000573），来检验表3中其它温度时的参数是否符合理论，以t₁＝60℃时的试验室数据（P＝14.12MPa，t＝25℃）为例：

P₁＝P＋Pk×（t₁－t）

　　＝14.12 14.12×0.000573×（60－25）

　　＝14.403MPa

此值略大于表3中60℃时实际压力模量值14.40MPa，其能够使压力开关动作，符合实际现象。

而且表3所测数据均能在弹性压力模量的温度系数k≈0.000573时符合公式（2），说明理论与实际相吻合。

所以，我们可以确认引起3，4号炉主汽安全门误动作的原因是压力开关安装在温度较高的环境中，在标准弹性压力模量P的作用下，压力开关弹簧管所产生的实际弹性压力模量随温度升高而增大，当实际温度t₁达到某一较高值时，实际弹性压力模量P₁已达到标准温度时的压力模量动作设定值，使压力开关送出一对接点（信号）至主汽安全门的控制回路，控制主汽安全门打开，从而导致主汽压力急剧下降，影响机组负荷和安全、经济、稳定运行。

3整改措施

针对3，4号炉主汽安全门起座和回座压力开关设计安装存在的缺陷，提出了对压力开关进行移位的建议，通过对现场各个可选的安装位置和相对应的安装工程量进行筛选，最终选定把压力开关移到距离炉本体1.8m，且不改变压力开关安装标高的位置，以使压力开关远离热源。压力开关移位前、后的安装如图1和图2所示。



图1压力开关移位前安装示意



图2压力开关移位后安装示意

3，4号炉主汽压力开关移位安装后，压力开关所处的环境温度大大下降，经运行一年多时间，再未出现主汽安全门误动的现象。

4结束语

在实际生产中，环境温度的升高，使测量仪器仪表产生测量产生测量附加误差，引起类似压力开关提前动作导致主汽安全误动的情况，是一个让人容易忽视的问题。

笔者认为，梅县发电厂3，4号炉主汽安全误动后进行的压力开关移位改造措施，对锅炉的安全经济运行具有实际意义。