热采锅炉及水处理系统的故障树分析_黄伟

1引言故障系统的常见故障是基于其结构和功能的层次分解模型进行分析和诊断的，即把锅炉系统分解为系统、分系统、子系统、部件和元部件级等若干层次。如把锅炉本体、辅助设备划分为锅炉的分系统，把汽—水系统的辐射段、对流段、换热器划分为分系统的子系统。本文根据锅炉结构和功能的层次分解模型，按系统、分系统、子系统划分类型，采用故障树分析法建立注气锅炉系统故障树，来描述系统故障征兆和故障的逻辑关系，为进行故障诊断推理控制提供了可靠而有效的方法，并对锅炉运行中常遇到的水处理故障进行了详细分析。2故障树分析法[1]故障树分析法（FaultTreeAnalysis-FAT）是1961年美国贝尔实验室的H.A.Watson博士首创的。所谓故障树分析法是把所研究的系统最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，根据故障征兆判断直接导致这一故障发生的所有原因，然后再寻找造成下一级全部事件发生的所有直接原因，这样一直查询下去，直到那些原始的、故障机理都为已知，且无需再深究的原因为止。通常把最不希望发生的故障作顶事件，把不能再分解的基本故障作底事件，介于顶事件和底事件之间的一切事件称中间事件。然后用相应的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门（与门和或门）把这些事件联接成树状图，这种倒立的树状图形称为故障树。锅炉系统的所有故障与其个子系统故障以及各故障事件之间的逻辑结构关系就是用这种树状图表示的。这种以故障树为工具，分析系统发生故障的各种途径，对系统的安全性或可靠性进行评价的方法就称为故障树分析法。3注汽锅炉系统故障树的建立[2]根据锅炉系统的结构和功能的层次分解模型，采用故障树分析法，来分析系统出现的故障征兆与故障原因的逻辑关系，建立注汽锅炉系统故障树，如图1。热采锅炉及水处理系统的故障树分析黄伟（济钢集团国际工程技术有限公司，济南250101）摘要：根据注气锅炉系统的结构和功能的层次分解模型，采用故障树分析法，建立系统故障树，着重分析了水处理系统故障。为锅炉系统的故障诊断、专家系统应用奠定了基础。关键词：锅炉系统故障树分析法水处理系统热采锅炉系统故障锅炉本体设备故障锅炉辅助设备故障柱塞泵故障安全阀故燃烧系统故障汽水系统故障锅炉附件故障供仪用风设备故障动机与电气系统故障仪表与自控系统故故障辐射段对流段干锅水处理系统故障换热器故障25T型自力式温节阀故障止回阀故热力疏水阀故障电磁阀故障133L型压力阀故障截止阀故障交流接触器故障热继电器故电动机故障空气开关故4水质处理分析[3]4.1水处理系统故障树如图2，图3。4.2水的除硬、除氧处理所谓硬度是指溶解于水中能够形成水垢的物质———钙、镁盐类的含量。除硬就是用一种离子交换剂（NaR）除去水中硬度。如果除硬不当会使水中的杂质不断析出，使图1工艺与装备47DOI:10.16107/j.cnki.mmte.2009.05.0252009第5期总第192期现代制造技术与装备炉内壁结垢，热传递不良，导致传热面局部过热而损坏。除硬原理是：Ca（HCO3）2+2NaR→CaR2+2NaHCO3（1）除碳酸盐硬度：Mg（HCO3）2+2NaR→MgR2+2NaHCO3CaCl2+2NaR→CaR2+2NaCl（2）除非碳酸盐硬度：MgCl2+2NaR→MgR2+2NaClCaSO4+2NaR→CaR2+2NaSO4MgSO4+2NaR→MgR2+2NaSO4金属表面和其周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象称为腐蚀。在炉水内、由于存在有氧气和二氧化碳而产生的气体腐蚀是一种化学腐蚀，其化学反应如下：Fe+2H2O=Fe（OH）2+H22H2+O2=2H2O4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓三价铁的氢氧化物Fe（OH）3可使金属腐蚀。当水中同时存在二氧化碳时，会与水中的二价氢氧化物反应并生成重碳酸铁，即Fe（OH）2+2CO2=Fe（HCO3）2重碳酸铁与水中的氧继续反应，又形成三价的氢氧化物沉淀，即4Fe（HCO3）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8CO2上式游离出来的又会重新与化合，使腐蚀继续进行，直至水中的氧气消耗完毕。为了保证锅炉安全运行，必须进行除氧。（1）热力除氧热力除氧采用热力除氧器使氧气从水中析出。注气锅炉一般采用淋水盘式除氧器，待除氧的水有除氧头上部的进水管引入，经水喷头喷成雾状，层层下淋。加热蒸汽从除氧头下部进入，通过蒸汽分配器向上流动。两者对流换热的结果使得待除氧水沸腾，水中溶解氧从水中脱离出来，从除氧头的排气阀排出。（2）化学除氧常用的化学除氧有铜屑除氧和药剂除氧两种方式。①铜屑除氧：铜屑除氧是使水经过铜屑过滤器（铜屑被氧化）而将水中的溶解氧除去的除氧方法。其化学反应式为:3Fe+2O2=Fe3O4在一般情况下，铜屑除氧器可使水中含氧量降为0.1～0.2ppm。②药剂除氧：药剂除