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电厂压力管道安全管理解决方案

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2020年4月19日
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电厂压力管道安全管理系统解决方案

0． 引言
主蒸汽管道、主给水管道等压力管道是火力发电厂设备的最重要组成部分,其运行的安全性不但关系到电厂企业能否长周期正常安全生产,更关系到人民生命与财产。但由于种种原因过去电厂对压力管道安全管理的不够重视,导致压力管道事故时有发生,根据国家锅炉压力容器安全监察局对历年来200起各种压力管道事故原因的统计分析表明:管理问题占32.6％,管子与管件质量问题占27.3％,安装问题占18％(其中焊接问题占88.6％),设计问题占11％,腐蚀问题占10.6％。由统计数字可见,设计、制造、安装和使用等环节都有可能造成压力管道事故。为提高压力管道运行的安全性,加强压力管道安全管理与检察,国家技术监督局和国电公司相继颁发了有关压力管道安全管理与检察管理规定(国家技术监督局<压力管道安全管理与监察规定>和<在用工业管道检验规程>(征求意见稿)、国家电力行业标准<电力工业锅炉压力容器监察规程>DL612－1996、<电力工业锅炉压力容器检验规程>DL647－1998、<火力发电厂金属技术监督规程>、浙江省电力公司<火力发电厂热力系统压力管道安全管理办法>),并准备 开始实施类似与压力容器的使用登记制度。但在具体的实施中尚存在以下主要问题:
1)  国内大部分电厂尚未建立图文并茂的压力管道安全管理台帐,原始技术资料遗失严重,压力管道安全管理的基础工作十分薄弱。
2)  压力管道技术信息多,依靠传统的手工方法管理技术信息,不但技术管理人员的管理工作量很大,而且不便于修改、统计分析和制作报表。
3)  由于电厂热力系统压力管道的走向较复杂,现场空间距离大,而且附件多而分布散,因此,缺乏单线立体图形象化管理手段,管理起来很不方便。
4)  高温下运行材料的退化行为及原始施工缺陷(如:焊接缺陷等)是导致电厂压力管道失效的最主要的原因,当前对材料蠕变与腐蚀状况及其趋势预测分析不够,不能充分地为电厂生产安全运行服务。
5)  支吊架、阀门等压力管道安全附件的日常检查不够正常,技术信息记录缺乏。
6)  电力公司安全检察部门无法及时了解各电厂压力管道的安全管理、检测、检修及缺陷情况,制定和实施针对性措施,压力管道安全管理与检察力度有待加强。 
针对上述问题电厂压力管道管理中存在的问题, 为了提高中国电厂压力管道安全管理水平,使压力管道安全管理系统化、形象化、科学化和定量化,为管道的检修与更换提供可靠而科学的技术依据, 同时也可使管道管理工程师从大量的手工劳动中解脱出来, 并为压力管道安全使用登记做好技术准备,研制了电厂压力管道安全管理系统软件。
电厂压力管道安全管理系统以国家技术监督局<压力管道安全管理与监察规定>为管理总体原则,以国家电力行业标准<电力工业锅炉压力容器监察规程>DL612－1996、<电力工业锅炉压力容器检验规程>DL647－1998、<火力发电厂金属技术监督规程>(简称为<规程>),以及<火力发电厂热力系统压力管道安全管理办法>等有关压力管道安全监察与管理法规为压力管道安全管理指导原则,结合中国火力发电厂压力管道安全管理实践而研制开发成功,拥有电厂在役压力管道管理所需的全部功能,主要包括:管道基本技术信息管理、管道分类统计信息、管道检测计划制作、管道检测实施记录、管道超标缺陷返修、管道标准信息查询等功能模块组成,另外,还配有压力管道空视图绘制系统支持管道空视图的编辑、修改和显示。
本系统现已被国电宁波北仑电厂、长兴电厂和华电杭州半山电厂等企业成功应用。管理系统为多用户网络版应用软件,采用先进的多层应用程序结构,并采用B/S与C/S相结合的形式;管理系统以WINDOWS NT为网络操作系统,WINDOWS98或以上版本为客户端计算机操作系统,Oracle为后台数据库。系统图文并茂,采用纯中文菜单式界面,每一功能都有较好的提示,本文将详细介绍系统使用与维护方法。
1． 压力管道安全管理系统的管理模式与系统设计
1.1 压力管道管理安全管理模式确定
1.1.1 压力管道管理安全管理模式确定的原则
本压力管道安全图文管理系统安全管理模式确定的原则:其一符合国家有关压力管道安全管理与监察的法规与文件要求;其二符合公司压力管道安全管理工程实际;其三符合压力管道安全科学技术与安全生产管理的原理与方法。
因而,本系统安全管理模式首先以国家技术监督局<压力管道安全管理与监察规定>为管理总体原则,以国家电力行业标准<电力工业锅炉压力容器监察规程>DL612－1996、<电力工业锅炉压力容器检验规程>DL647－1998、<火力发电厂金属技术监督规程>(简称为<规程>),以及浙江省电力公司<火力发电厂热力系统压力管道安全管理办法>等有关压力管道安全监察与管理法规为压力管道安全管理指导原则。按本系统进行压力管道安全管理将能体现上述法规的精神,同时结合北仑电厂压力管道安全管理实际特点。
1.1.2 压力管道管理内容定义
根据国家技术监督局<压力管道安全管理与监察规定>、国家电力行业标准<电力工业锅炉压力容器监察规程>(DL612－1996)、<电力工业锅炉压力容器检验规程>(DL647－1998)和<火力发电厂金属技术监督规程>等法规精神要求,以及发电厂压力管道安全管理实践,本管理系统的主要管理内容包括:
(1) 管子(直管);
(2) 管件,包括:弯管、弯头、三通、异径管、法兰等;
(3) 管道附件:支吊架、垫片、密封件、紧固件等;
(4) 蠕变监督段和蠕胀测点;
(5) 安全附件及阀门。
涉及的压力管道指,火力发电厂热力系统在役的承压汽水管道,包括:⑴主蒸汽管道及相应母管;⑵再热蒸汽管道;⑶主给水管道及相应母管;⑷导汽管;⑸联络管;⑹下降水管;⑺抽汽管道;⑻旁路管道;⑼供热管道(至加热站);⑽辅助蒸汽管道、吹灰蒸汽管道以及各种自用蒸汽管道;⑾上述管道上各种引出管,如:疏放水管、取样管、仪表管;⑿连续排污管道、定期排污管道、汽包事故放水管道、加药管道、减温水管道。
1.1.3 系统管理模式
根据电厂压力管道配置特点,本管理系统将压力管道分为若干压力管道基本管理单位进行管理,所谓”压力管道基本管理单位”即有唯一的管道编号,并以此管道编号所属管道空间区域建立安全技术信息档案,包括:管道卡片、管件明细表、管道的焊缝与弯头记录(不同”压力管道基本管理单位”焊缝与弯头编号将从新开始)、焊缝与弯头的安全检测信息、管道检修记录、在线检验记录、静密封记录等;并按此管理单位制作管道检修计划,按<规程>要求,制订压力管道的具体检测项目(如:弯头测厚、蠕胀测量、支吊架全面检查、理化检验等)和检测比例,且保证该条压力管道按<规程>规定进行定期检验。
”压力管道基本管理单位”的划分与编号方法,原则上按电厂建设配管设计时压力管道的划分与编号方法进行。
与此同时,本系统安全管理模式将电厂压力管道的管理分为:专业、机组二个层次。即,每一条压力管道应归属于某一机组或电厂共用工程,而每一专业管理部门则分别管理各机组属于本专业的压力管道,包括压力管道基本技术信息的建立、检验计划制定、检验实施信息编辑输入等。
1.1.4关于压力管道安全图文管理系统的建立过程
一．    确定”压力管道基本管理单位”
本管理系统适用于1.1～1.2节确定的电厂压力管道安全管理范围与管理模式,在建立压力管道安全图文管理系统前,首先要确定”压力管道基本管理单位” (或称一条管道),并按每一条管道的所属管道空间区域建立该压力管道的安全技术信息。”压力管道基本管理单位”的划分与编号命名方法,原则上按电厂建设配管设计时压力管道的划分与编号方法进行。如缺乏资料时,根据压力管道的操作条件、材质、结构参数以及企业管理习惯综合考虑,确定每一条管道的编号方法与管理范围。
二．    压力管道技术资料准备
(1)按每一条压力管道为单位填写其技术档案卡片与管件明细表,并绘制三维管道空视图(如果有管道施工图则直接可用),原则上各压力管道的划分应根据工艺设计时工艺管线编号为准。
(2)压力管道空视图准备时要保证空视图的完整,并与现场实际情况相符,且在图上注明该管道的起止点。
(3)如无现存的管道空视图,可现场测绘,空视图绘制应符合国家标准(可参考<石油化工装置工艺管道安装设计手册>第一篇 设计与计算)
(4)尽可能利用压力管道原始施工或设计资料,一方面可减少资料准备工作量,另一方面避免在填写过程造成笔误。
三．    管理系统技术信息库的建立过程
建议按以下步骤,成批建立管理系统技术数据库:
(1)利用本公司提供的管道空视图绘制系统绘制压力管道空视图,并记录该管道的焊缝记录、弯头记录及其起止点等。注意:在压力管道空视图绘制完时,保存图形文件文件名最好与该管道编号一致,便于在将图形调入数据库时查找。
(2)利用本管理系统管道基本信息编辑界面输入与修改管道技术卡片(所属专业与机组、管道名称、管道编号、类别、起止点、长度、操作介质、压力、温度、焊缝数和弯头数等)、管件明细、焊接记录、弯头明细、管道规定与材质、管道空视图、设计情况、安装情况、防腐、情况保温、气密性试验、耐压试验、密封记录、竣工验收情况、支吊架基本信息、蠕变测点信息等技术信息。注意:管道规格与材质信息、焊缝数量、弯头数量和管道级别必须输入。
(3)将管道空视图调入数据库(详见本系统相应功能操作方式)。

1.2 系统分析与功能设计
    按照已确定的压力管道安全管理模式,对压力管道安全图文管理系统的研制进行了详细的系统分析,提出了系统要达到的总体目标与功能,但考虑到本系统的开发已有很好的工作基础,因此,为节约时间,并未按软件工程的要求编写系统分析与功能设计报告,而是在系统总体目标的指导下设计了系统快速原型。本系统几乎包括压力管道安全管理的全部内容,其主要功能目标如下:
(1)      管道基本技术信息管模块  实现所有压力管道技术资料的图文管理,包括:管道单线立体图、管道技术卡片(所属专业与机组、管道名称、管道编号、类别、起止点、长度、操作介质、压力、温度、焊缝数和弯头数等)、管件明细、焊接记录、弯头明细、管道规定与材质、管道空视图、设计情况、安装情况、防腐、情况保温、气密性试验、耐压试验、密封记录、竣工验收情况、支吊架基本信息、蠕变测点信息等技术信息管理功能。以及被更换管道的主要技术信息:管道卡片信息、规格与材质、空视图和明细表等管理功能。
(2)      管道运行信息管理模块  实现管道运行记录和管道事故记录等管理。其中,管道运行历史记录信息数据是用于蠕变测量分析的基础之一,因此,对于要进行蠕变测量的压力管道必须记录管道的运行历史。
(3)      管道检测计划制作模块  按安全管理模式确定的管道定期检测规定制作管道检测计划,其主要功能包括:㈠确定计划检测压力管道;㈡确定管道检修计划检验项目(管道检修内容包括:蠕变测量、焊缝探伤、弯头测厚、支吊架与阻尼器全面检查与调整、三通抽查、硬度测量、金相组织检查、光谱分析、化学成分分析、管件更换和其它检修内容等);㈢设置管道检修计划施工单位;㈣设置管道计划检修具体检测部位(弯头与焊缝),系统将按<规程>检测要求自动确定检测比例及检测部位;㈤检修管件(维修或/与更换)的确定,对于可能需要更换的管件,系统还将自动制作管件备件表;㈥管道检修计划及工作量的统计;㈦管道大修计划表、检修任务书、自动生成的每一待检修管道施工图(含空视图与检测部位)和管道大检修备件表的打印等。并提供了检修计划内容图文对照修改与显示功能。
(4)      检测检修实施记录管理模块  检验、检修实施记录信息的编辑与安全技术信息统计分析,为压力管道的现场管理提出指导性意见,包括:定期检测实施记录的编辑、管道检测状况的查询、管道缺陷及其分布分析查询、管道壁厚测量记录与腐蚀趋势分析、蠕变检测及蠕变趋势分析、在线检查实施记录与统计查询、专项检验与检修实施记录编辑与统计查询、检修与改造实施记录编辑与统计查询等管理功能。
(5)      缺陷返修及问题处理管理模块  记录企业对检测中发现的超标缺陷的处理方法,包括:缺陷返修的焊接工艺、焊条牌号、热处理方法与返修结果等记录,以及主要安全问题处理情况记录与统计查询。
(6)      压力管道安全技术信息综合查询统计模块
(7)  常见技术标准查询模块  常见电厂压力管道技术标准信息查询功能。

1.3 安全管理系统软件的设计
安全管理系统软件设计原则
根据本系统的总体功能目标,结合本系统的功能分析进行了软件设计,同时在设计过程进一步完善了系统功能。由于本系统软件开发人员本身就从事压力管道安全管理与缺陷安全评定研究与应用推广工作,十分了解管理系统功能要求的每一细节。在管理系统设计中遵循以下原则:
²        严格保证系统数据的完整性与一致性;
²        尽可能方便用户使用,提高用户工作效率;
²        充分考虑多用户网络环境下数据使用的安全性;
²        使系统有较高的运行速度;
²        良好的使用界面,减少用户学习本系统使用的时间;
²        方便系统的维护。