JP2008064412A - Automatic boiler tube leakage diagnosis system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火力発電所で使用されているボイラーにおける運転中の配管からの漏れ、すなわち、チューブリークとそのチューブリークが発生した箇所とを自動的に検出してボイラー停止の緊急度を判定することができるボイラーチューブリーク自動診断システムに関するものである。 The present invention automatically detects a leak from piping during operation in a boiler used in a thermal power plant, that is, a tube leak and a location where the tube leak has occurred, and determines the urgency level of the boiler stop. The present invention relates to an automatic diagnostic system for boiler tube leak.
従来、火力発電所で使用されているボイラーにおいては、そのボイラーの外側と内側とに無数の配管すなわちチューブが張り巡らされており、きわめて複雑な形状をしている。このようなボイラーは、一般的には大型のものであり、熱疲労や異物による磨耗等の原因により複雑なチューブのいずかの箇所から漏洩、すなわち、チューブリークが発生することがある。この現象の原因としては、熱疲労が最も大きな原因であると考えられるが、石炭系のボイラーにおいては、固形物が異物となってチューブリークの原因になることもある。このようなチューブリーク発生時には、大事故になる可能性から回避するために可及的速やかにボイラーの運転を停止する必要性があり、従来は、熟達者による判断に基づいて主導操作によりボイラー運転停止操作を行っている。 Conventionally, in a boiler used in a thermal power plant, an infinite number of pipes, that is, tubes, are stretched around the outside and inside of the boiler and have a very complicated shape. Such a boiler is generally a large-sized one, and leakage, that is, tube leakage may occur from any part of a complicated tube due to thermal fatigue, wear due to foreign matter, or the like. The cause of this phenomenon is considered to be the largest cause of thermal fatigue, but in coal-based boilers, solid matter may become a foreign substance and cause tube leaks. When such a tube leak occurs, it is necessary to stop the operation of the boiler as quickly as possible to avoid the possibility of a major accident. Conventionally, the boiler operation is based on the judgment of the expert. Stop operation is being performed.
チューブリークの発生時の対策としては、基本的には、ボイラーの運転停止を行うことであるが、給電の状況が重負荷時である場合などは、ある程度の継続運転を行うことが要望される場合もある。しかしながら、ボイラーの蒸気圧はきわめて高く、リークの状況によっては、速やかに停止させなければならない場合もある。このような状況の判断基準は、給水調節弁、復水調節弁の開度がいっぱいでコントロールが不能になるか否かということであるが、ボイラーの運転を継続するか停止するかの判断は、プラントの動作経済性を重視するか危険防止を重視するかと言う互いに相反する要請から正確な判断を行わなければならない重要事項である。 As a countermeasure when tube leak occurs, the boiler is basically stopped. However, when the power supply is under heavy load, etc., it is required to continue to some extent. In some cases. However, the boiler has a very high vapor pressure, and depending on the state of the leak, it may be necessary to stop it quickly. Judgment criteria for such a situation is whether or not the control of the water supply control valve and the condensate control valve is full and control is impossible, but whether to continue or stop the operation of the boiler is determined. This is an important matter that requires accurate judgment based on mutually conflicting demands on whether to place importance on the operational economics of the plant or risk prevention.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ボイラーのチューブリークの現象を的確に判定し、しかも、その程度を認定することによりボイラーの運転継続が可能であるか即時停止すべきかを判定することができるボイラーチューブリーク自動診断システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and it is determined whether the boiler tube leak phenomenon is accurately determined, and whether the boiler operation can be continued or not should be immediately stopped by certifying the degree. An object of the present invention is to provide an automatic boiler tube leak diagnosis system capable of determining.
本発明は、ボイラーのチューブリーク時に発生する現象を網羅してそれぞれの現象毎にチューブリークと認められる境界値を設定するチューブリーク認否手段と、このチューブリーク認否手段によりボイラーのチューブリーク発生と認定された箇所を表示及び警告するチューブリーク発生箇所表示警告手段と、前記チューブリーク認否手段により認定されたチューブリーク発生の度合いがチューブリークの各現象毎に設定された基準値を超えたか否かを判定するチューブリーク確定手段と、このチューブリーク確定手段によりチューブリークと確定された現象が即時停止のレベルであるか停止までの時間的許容度があるか否かを認定する停止緊急度判定手段とよりなるボイラーチューブリーク自動診断システムである。 The present invention covers the phenomenon that occurs at the time of tube leak of the boiler, and sets the boundary value that is recognized as tube leak for each phenomenon, and the tube leak approval / disapproval means recognizes the occurrence of tube leak of the boiler Tube leak occurrence location display warning means for displaying and warning the detected location, and whether or not the degree of tube leak occurrence certified by the tube leak acceptance means exceeds a reference value set for each phenomenon of tube leak A tube leak determining means for determining, and a stop urgent degree determining means for certifying whether the phenomenon determined to be a tube leak by the tube leak determining means is an immediate stop level or whether there is a time allowance to stop. This is a boiler tube leak automatic diagnosis system.
したがって、ボイラーのチューブリーク時に発生する現象を網羅してそれぞれの現象毎にチューブリークと認められる境界値をチューブリーク認否手段により設定することができ、このチューブリーク認否手段によりボイラーのチューブリーク発生と認定された箇所をチューブリーク発生箇所表示警告手段により表示及び警告することができ、チューブリーク確定手段により前記チューブリーク認否手段により認定されたチューブリーク発生の度合いがチューブリークの各現象毎に設定された基準値を超えたか否かを判定し、停止緊急度判定手段により前記チューブリーク確定手段でチューブリークと確定された現象が即時停止のレベルであるか停止までの時間的許容度があるか否かを認定するようにしたので、ボイラーのチューブリークの現象を的確に判定し、しかも、その程度を認定することによりボイラーの運転継続が可能であるか即時停止すべきかを判定することができるものである。 Therefore, it is possible to set the boundary value that is recognized as tube leak for each phenomenon by the tube leak approval / rejection means, covering the phenomenon that occurs at the time of boiler tube leak, and the tube leak approval / rejection means can The recognized location can be displayed and warned by the tube leak occurrence location display warning means, and the degree of tube leak occurrence recognized by the tube leak acceptance means is set for each phenomenon of tube leak by the tube leak confirmation means. Whether or not the phenomenon determined as tube leak by the tube leak determination means by the stop emergency degree determination means is an immediate stop level or whether there is a time tolerance until stop So that the boiler tube leak The elephants determined accurately, moreover, is capable of determining whether to stop immediately if it is possible to continue operation of the boiler by certified its extent.
本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。まず、図１に示すものは、一般的に発電所で使用されているボイラーであり、このボイラーの火炉１の内部と外周部分とには、極めて多数の配管２、すなわち、チューブが張り巡らされている。これらの配管２は、図示しない給水調節弁、復水調節弁を介して給水経路や復水経路に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, what is shown in FIG. 1 is a boiler that is generally used in a power plant, and an extremely large number of
このようなボイラーの運転時において、チューブリークが発生することがあり、そのリークの原因により様々な現象が発生する。このチューブリークの現象としては次のようなものがある。
＜チューブリーク時の現象＞
１．チューブのアンバランスな横揺れ
２．異音（リーク音）
３．給水流量の増加
４．補給水流量の増加
５．給水流量・蒸気流量の偏差増大
６．燃焼状態の変化
７．排ガスＯ２の左右偏差
８．各ドラフトの変化
９．メタル温度の上昇
１０．放射形加熱器、１次過熱器、２次過熱器スプレイ前各蒸気温度左右偏差発生
１１．ＥＰトリップ
１２．煙突からの白煙発生
１３．燃料流量の増大
このようなボイラーのチューブリーク時に発生する現象を網羅してそれぞれの現象毎にチューブリークと認められる境界値を設定するチューブリーク認否手段が設定されている。たとえば、給水量が増えたり、煙突から白煙が立ち上ったり、シューというような大きな音がしたり、振動が発生したりする予兆があり、前述の１〜１３の各項目毎にチューブリークであると認定される境界値が設定される。このチューブリーク認否手段によりボイラーのチューブリーク発生と認定された箇所を表示及び警告するチューブリーク発生箇所表示警告手段が設けられている。そして、前記チューブリーク認否手段により認定されたチューブリーク発生の度合いがチューブリークの各現象毎に設定された基準値を超えたか否かを判定するチューブリーク確定手段が設けられ、このチューブリーク確定手段によりチューブリークと確定された現象が即時停止のレベルであるか停止までの時間的許容度があるか否かを認定する停止緊急度判定手段が設けられている。
During the operation of such a boiler, a tube leak may occur, and various phenomena occur depending on the cause of the leak. The tube leak phenomenon is as follows.
<Phenomenon at the time of tube leak>
1. 1. Unbalanced rolling of the tube Abnormal sound (leak sound)
3. Increase in water supply flow rate4. 4. Increase makeup water flow 5. Increased deviation in feed water flow rate / steam flow rate 6. Change in combustion state 7. Left / right deviation of exhaust gas O 2 8. Changes in each draft Increase in metal temperature10. Radial heater, primary superheater, secondary superheater before spraying, each steam temperature left and right deviation generation11. EP trip12. Generation of white smoke from the chimney 13. Increasing the fuel flow rate A tube leak admitting means for setting a boundary value that is recognized as a tube leak is set for each phenomenon, covering the phenomena that occur at the time of such a tube leak of a boiler. For example, there are indications that the amount of water supply increases, white smoke rises from the chimney, a loud sound such as a shoe, or vibration occurs, and there is a tube leak for each of the items 1 to 13 described above. The boundary value that is recognized as is set. Tube leak occurrence location display warning means for displaying and warning a location where the tube leak is recognized as being generated by the tube leak is provided. And tube leak determination means for determining whether or not the degree of occurrence of tube leak recognized by the tube leak approval means exceeds a reference value set for each phenomenon of tube leak is provided, this tube leak determination means Therefore, a stop urgent degree judging means for certifying whether or not the phenomenon determined to be a tube leak is at an immediate stop level or has a time allowance until the stop is provided.
なお、チューブリークの原因としては、次のようなものがある。
＜チューブリークの原因＞
ａ．ＳＵＳスケール閉鎖によるチューブの過熱
ｂ．ドレン滞留によるチューブの過熱
ｃ．制限値を大幅に上まわる急激なメタル温度変化
ｄ．異常燃焼によるチューブの過熱
ｅ．チューブの腐食、減肉
ｆ．チューブ工作上の欠陥
このような原因に基づくチューブリークが発生した際の処置は、停止緊急度判定手段の判定結果に応じて次のような処置が実行される。
＜チューブリーク時の処置＞
（１）漏洩量が少量の場合
ａ．当直長に連絡（関係各所に連絡）
ｂ．設置されている他のボイラーを起動する
ｃ．当直長指示により停止操作を行う（計算機によるボイラー冷却停止）
（２）漏洩量が多量の場合
ａ．当直長に連絡（関係各所に連絡）
ｂ．設置されている他のボイラーを起動する
ｃ．当直長指示により緊急負荷降下を行い、停止操作する（下記の＜停止操作＞参照）
また、給電の要請状況が重負荷期であれば、プラント停止までにどれくらい負荷を取り続けられるかの状況判断も必要である。この状況判断において、漏洩量が少量であり、多少の時間内であれば運転を継続可能である場合には、限界時間内において運転を継続する。この場合、給水調節弁、復水調節弁の開度がいっぱいでコントロール不能状態にならないように管理する。コントロールできない場合には、負荷下げ停止の順序でプラントを安定に停止させる。
As a cause of tube leak, there are the following.
<Cause of tube leak>
a. Tube overheating due to SUS scale closure b. Tube overheating due to drain retention c. Abrupt metal temperature changes significantly above the limit d. Tube overheating due to abnormal combustion e. Corrosion and thinning of the tube f. Defects in tube work The following measures are executed according to the determination result of the stop urgency determining means when a tube leak based on such a cause occurs.
<Treatment for tube leak>
(1) When the amount of leakage is small a. Contact the duty manager (contact relevant departments)
b. Activate other installed boilers c. Stop operation according to duty length instruction (stop boiler cooling by computer)
(2) When the amount of leakage is large a. Contact the duty manager (contact relevant departments)
b. Activate other installed boilers c. Perform emergency load drop according to duty length instructions and stop operation (see <Stop operation> below)
In addition, if the power supply request is in the heavy load period, it is also necessary to determine how long the load can be taken before the plant stops. In this situation determination, if the amount of leakage is small and the operation can be continued within some time, the operation is continued within the limit time. In this case, management is performed so that the opening of the water supply control valve and the condensate control valve is not full and the control is not disabled. If control is not possible, the plant is stably stopped in the order of load reduction stop.
つぎに、前述の＜チューブリーク時の処置＞において、漏洩量が多量の場合であって停止操作を必要とする場合の手順は次の通りである。
＜停止操作＞
１．ユニット安定操作
ａ．Ａ／Ｂ．ＢＦＰ給水流量・ドラムレベルを確認する
（Ａ／Ｂ．ＢＦＰ定格 ６７０ｔ／ｈ）
ｂ．Ｍ−ＢＦＰを起動する
（Ｍ−ＢＦＰ定格 ３３５ｔ／ｈ）
ｃ．場合によっては、Ｍ−ＢＦＰを手動でサービスインさせる
２．緊急負荷降下操作
ａ．出力変化率セット変更する
（３７５〜１６０ＭＷ ２２ＭＷ／分
１６０〜１２０ＭＷ １１ＭＷ／分）
但し、ドラムレベル・復水器レベルがキープできない場合は、６５Ｍ手動操作にて負荷降下させる。
ｂ．主蒸気圧力セットを下げる
１６．５７→１２．７Ｍｐａ
３．負荷１２０ＭＷで１台目Ｔ−ＢＦＰ停止操作
ａ．停止側のＢＦＰ・ＭＧＵｓ／ｓを手動にし減操作する
ｂ．運転側のＴ・ＢＦＰ給水流量・ＭＧＵ開度に注意しながらＭ−ＢＦＰを手動にてサービスインさせる（手動にて３３０ｔ／ｈ）
ｃ．停止側のＢＦＰ−Ｔ４５００ｒｐｍにてＢＦＰＴ抽気系統停止マスタを計算機除外にて起動する
ｄ．ＢＦＰＴ抽気系統停止マスタ完了後に手動にてＢＦＰ・Ｔトリップする
（Ｔ・ＢＦＰ−ＢＰ停止確認）
４．負荷１２０ＭＷ→５０ＭＷまで負荷降下し、２台目Ｔ−ＢＦＰ停止操作
ａ．負荷８０ＭＷ〜５０ＭＷ付近で運転中のＴ−ＢＦＰの給水流量・過熱防止弁を確認する（Ｍ−ＢＦＰ手動で３３０Ｔ／Ｈ一定）
ｂ．運転中のＴ−ＢＦＰ過熱防止弁が開いていたらＭＧＵを手動にとり、ゆっくり減操作を行い、回転数を４５００ｒｐｍにする（ドラムレベル注意）
ｃ．高圧抽気系統停止マスタを計算機除外にて起動する
ｄ．高圧抽気系統停止マスタ完了にてＢＦＰ−Ｔを手動にてトリップする（Ｔ・ＢＦＰ−ＢＰ停止を確認）
ｅ．所内切替を実施する
５．解列操作
ａ．負荷５０ＭＷ→２０ＭＷへ負荷降下する
ｂ．低圧抽気系統停止マスタを計算機除外にて起動する
ｃ．負荷２０ＭＷにて６５Ｍを手動で減操作する
ｄ．負荷１５ＭＷ以下にて主変２次遮断機を切操作する
ｅ．界磁遮断機（４１Ｅ）切操作する
ｆ．タービントリップする（ＡＯＰ運転確認）
ｇ．遮断機を切操作する
ｈ．全バーナ消化操作をする
ｉ．タービン回転数≦２８００ｒｐｍ以下にて真空破壊マスタを計算機外にて起動する
６．補機停止操作
ａ．ＭＦＴ動作を確認する
ｂ．計算機自動化コンソールを除外し、自動とする
ｃ．運転モード選択を「冷却停止」ＰＢ ＯＮする
ｄ．各系統マスタ入操作する
ｅ．補機停止フリッカ確認後、選択実行する
ｆ．以降、通常冷却停止
このように本発明の実施の態様によれば、ボイラーのチューブリーク時に発生する現象を網羅してそれぞれの現象毎にチューブリークと認められる境界値をチューブリーク認否手段により設定することができ、このチューブリーク認否手段によりボイラーのチューブリーク発生と認定された箇所をチューブリーク発生箇所表示警告手段により表示及び警告することができ、チューブリーク確定手段により前記チューブリーク認否手段により認定されたチューブリーク発生の度合いがチューブリークの各現象毎に設定された基準値を超えたか否かを判定し、停止緊急度判定手段により前記チューブリーク確定手段でチューブリークと確定された現象が即時停止のレベルであるか停止までの時間的許容度があるか否かを認定するようにしたので、ボイラーのチューブリークの現象を的確に判定し、しかも、その程度を認定することによりボイラーの運転継続が可能であるか即時停止すべきかを判定することができるものである。
Next, in the above-mentioned <Treatment at the time of tube leak>, the procedure when the amount of leakage is large and a stop operation is required is as follows.
<Stop operation>
1. Unit stable operation a. A / B. Check the BFP feed water flow rate and drum level (A / B. BFP rating 670 t / h)
b. Start M-BFP (M-BFP rating 335t / h)
c. In some cases, service the M-BFP manually. Emergency load drop operation a. Change the output change rate set (375-160 MW 22 MW / min 160-120 MW 11 MW / min)
However, when the drum level / condenser level cannot be kept, the load is lowered by 65M manual operation.
b. Decrease main steam pressure set 16.57 → 12.7Mpa
3. First T-BFP stop operation with a load of 120 MW a. Decrease BFP / MGUs / s on the stop side manually and b. M-BFP is serviced in manually while paying attention to T / BFP feed water flow rate and MGU opening on the operation side (330 t / h manually)
c. Start the BFPT bleeding system stop master at the stop side BFP-T 4500 rpm with the computer excluded d. Manually perform BFP / T trip after completion of BFPT extraction system stop master (T / BFP-BP stop confirmation)
4). Load drop from 120 MW to 50 MW and second T-BFP stop operation a. Check the T-BFP feed water flow rate and overheat prevention valve during operation at a load of 80 MW to 50 MW (manual M-BFP at 330 T / H constant)
b. If the T-BFP overheat prevention valve is open during operation, take MGU manually and slowly reduce it to 4500 rpm (note the drum level)
c. Start the high-pressure bleed system stop master by excluding the computer d. Manually trip BFP-T when high pressure bleed system stop master is complete (confirm T / BFP-BP stop)
e. Implement in-house switching. Disconnection operation a. Load drop from 50 MW to 20 MW b. Start the low-pressure bleed system stop master by excluding the computer c. Manually reduce 65M at a load of 20MW d. Turn off the primary variable secondary circuit breaker with a load of 15 MW or less e. Turn off the field breaker (41E) f. Turbine trip (AOP operation check)
g. Turn off the breaker h. Perform full burner digestion i. 5. Start the vacuum break master outside the computer at turbine speed ≤ 2800 rpm. Auxiliary machine stop operation a. Confirm MFT operation b. Exclude the computer automation console and make it automatic c. Set the operation mode selection to “Cooling stop” PB ON d. Enter each system master e. Select and execute after confirming auxiliary machine stop flicker. F. Thereafter, normal cooling is stopped. Thus, according to the embodiment of the present invention, the phenomenon that occurs at the time of boiler tube leak is covered, and the boundary value that is recognized as tube leak is set for each phenomenon by the tube leak approval / rejection means. It is possible to display and warn a portion of the boiler that has been recognized as tube leak occurrence by the tube leak occurrence display warning means by this tube leak acceptance means, and to be recognized by the tube leak confirmation means by the tube leak confirmation means. The degree of occurrence of tube leak exceeds the reference value set for each phenomenon of tube leak, and the phenomenon confirmed as tube leak by the tube leak confirmation means by the emergency stop degree judgment means immediately stops Qualify whether there is a certain level or time allowance until stop Thus, it is possible to accurately determine the phenomenon of the tube leak of the boiler and to determine whether the boiler can be continuously operated or to be immediately stopped by certifying the degree.
なお、前述のようなボイラーのチューブリークが発生する頻度は極めて低いものである。すなわち、一般的に発電所において使用されているボイラーは、設置後に定期的な検査が一年若しくは数年の頻度で実施されるものであり、この定期検査において、チューブリークが起きるであろうと予想される部分に関しては、使用された運転時間を加味しながらリークが発生し易い所を予想してチューブ切断若しくは交換をしている。そのため、実際の運行において、チューブリークが発生する頻度は極めて稀であるにも係わらず、前述の実施の態様のような対策を講じることは、万一、チューブリークが発生した場合の弊害が極めて大きいものであり、また、発電量低下等の不慮の事故は、公共性に悖ることになり、極力排斥しなければならない性質のものであるため、事故発生の頻度が低くても万全の対策を講じておくことが要望されているという社会的要請に答えるための処置である。 The frequency of occurrence of boiler tube leak as described above is extremely low. In other words, boilers generally used in power plants are regularly inspected once a year or several years after installation, and tube leaks are expected to occur during this periodic inspection. As for the portion to be processed, the tube is cut or replaced in anticipation of a place where a leak is likely to occur while taking into account the operation time used. For this reason, in actual operation, the frequency of occurrence of tube leak is extremely rare, but taking measures as in the above-described embodiment is extremely harmful when tube leak occurs. Unforeseen accidents such as a decrease in the amount of power generation are of public nature and must be eliminated as much as possible. It is a measure to respond to the social demand that it is requested to take.
２ 配管 2 Piping
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