锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

杨祥良1,　杨翠平2,　尹民权2,　汪明波2,　尹　君2

(1.山东日照发电有限公司,山东日照276826;2.山东邹县发电厂山东邹县273522)

　　摘　要:近年来锅炉汽包双色水位计频繁发生爆漏,水位计存在备品配件管理、检修工艺等问题,分析了其运行维护和设备管理方面的原因,并提出了防止水位计爆漏的措施。　　关键词:锅炉;汽包水位计;爆漏;原因分析;防止措施

　　中图分类号:TK223.67　　　文献标识码:A　　　文章编号:16712086X(2004)0420222205

Burst2leakageofDual2ColouredWater2Level2GaugesofBoilerDrums

YANGXiang2liang1,　YANGCui2ping2,　YINMin2quan2,　WANGMing2bo2,　YINJun2

(1.ShandongRizhaoPowerPlantCo.Ltd.,Rizhao276826,China;2.ShandongZhouCountyPowerPlant,ZhouCounty273522,China)

Abstract:Burstleakageofdual2colouredwaterlevelgaugeshaveoftenbeenoccuringinrecentyearswithanin2creasingrate.Problemsareexistingwiththemanagementofwatergaugesparepartsaswellaswithmaintenanceandrepairtechniques.Thepaperanalysesfailuresduetoimproperoperation,maintenanceandmanagement,simul2taneouslytenderingmeasuresforpreventingburst2leakageofwatergauges.

Keywords:boiler;water2level2gauge;burstleakage;causeanalyses;measure

　　山东邹县发电厂总装机容量2400MW,六台锅炉均为自然循环单炉膛单汽包锅炉。在汽包的就地两端各设计安装一台双色云母(牛眼)式水位计(见图1c)。双色水位计规范:H=533.5mm,

Pg=31.4MPa,重量132kg,水位计的允许使用最

高工作温度372℃,平均温升≤2℃,允许剧变温度≤±20℃/min,允许使用最高工作压力22.45MPa

。

图1　汽包就地云母水位计结构图

收稿日期:2003210214

作者简介:杨祥良(1957-),男,山东日照发电有限公司总工程师,教授级高工,主要从事生产技术管理工作。

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锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

　　早期锅炉的水位计多采用玻璃材质,随着锅炉参数的升高,已普遍被价格较昂贵的云母水位计替代。锅炉水位计同安全阀、膨胀指示器一样属于锅炉的三大主要附件。一般锅炉汽包上除了安装有就地水位计以外,还安装有机械、重液、指示、记录、电极等水位表,但是各种水位计的校对均以就地水位计为基准。

锅炉的水位保护、灭火保护、安全门同属于锅炉的三大保护。为了运行人员操作方便和事故情况下的需要,以前人们将机械水位表直接引至控制室,由于发生仪表管爆漏危及设备和人身安全,因此国家规定,一次表不允许直接引入控制室,所以人们就采用了比较直观,而又指示准确的电极式电接点水位计替代了控制室的一次表计。由于就地水位计平时故障率高,维护工作量大,人们就提出用电接点水位计替代就地水位计,考虑到电接点水位计也属于二次仪表,事故情况下如电源消失后或在锅炉启、停过程中,不能像就地水位计那样直观、真实、准确地显示汽包水位。所以就地水位计就保留下来。

焊了钴基合金的四通阀,各阀阀体之间(表体)均

由锻钢制成。

(3)其汽、水侧显示红、绿颜色的原理,是运用光通过介质(汽、水)时光线之间的折射差。双色光源装在表体与光源罩之间的玻璃罩内,从灯光发出的光线通过彩色玻璃,在盖板条形透镜处射向不同的方向,射到具有不同倾角的牛眼玻璃上,投影光在通过玻璃时发生折射,如空间里充满蒸汽,绿光就在水位计表体发生折射而被盖板的内壁封住不能射出,只有红光经过水位计而被观察到。当牛眼水位计玻璃之间充满水时,红光发生折射而被盖板内壁封住,只有绿光在视野内出现。

(4)牛眼水位计共有7个<25mm的孔(见图1c),基准水位在中央,红、绿水位分界在中央孔被显示出来。由于牛眼水位计可视段之间存在盲区,所以自2001年6月以来我厂又分别在3号、4号炉汽包乙侧,安装试用了无盲区双色平板式云母水位计(见图1b),以下简称平板水位计,运行两年多证明效果比较理想。

2　牛眼水位计的特点

每台锅炉汽包安装两只彼此独立的就地水位计。以往高压锅炉普遍采用平板式云母水位计(我厂3号、4号炉乙侧曾经改用过该种水位计),老式平板云母水位计分为3段(见图1a),云母片被压板直接压在水位计表体上,云母外没有玻璃更没有变色功能,加上每半个月冲洗一次水位计,容易造成水位计爆破,故云母水位计设计的窄长,因而存在不容易观察,特别是采用电视远程监视。所以我厂6台锅炉全部选用可见度宽,颜色分明的双色云母(牛眼)式水位计(以下简称牛眼水位计)。其特点如下:

(1)牛眼水位计系为高温高压条件下使用而设计的,为了减少测量误差,设计加装一套等温系统,即温度补偿系统。除了水位计汽、水进出管之外还有一条管路接到下降管上,使水位计内的炉水流进流出,其热量直接输往水位计,确保水位计表体的温度近似于汽包内的水温,从而减少由于温差而引起的水位测量误差。

(2)由于牛眼水位计汽侧阀是一个在阀座堆焊了钴基合金的三通阀,水侧阀也是一个阀座堆

3　存在的问题

(1)自从1985年投产以来,我厂锅炉的牛眼

水位计一直运行比较正常。最近几年来牛眼水位计爆漏率明显升高,爆漏严重时险些造成停炉。近2年多水位计就发生365次泄漏(见表1)。当一个牛眼泄漏时,就必须更换一套价值500元的牛眼密封组件(平板水位计密封组件1000元),损坏严重时需要更换一套价值1060元的牛眼玻璃组件(平板水位计玻璃组件1400元)。有时6台锅炉一个月就发生20多次。泄漏严重时一台炉一个月就发生17次,在每次泄漏后的检修中往往需要同时更换多只牛眼密封组件。

　　(2)在2000年6台炉领用更换各种密封组件共计208套。2001年6台炉水位计发生81次泄漏,领用更换各种密封组件共计230套。到2002年6台炉水位计泄漏140次,领用更换各种密封组件共计282套,全年领用密封组件的费用占21万元之多。另外2002年1号、3号炉更换的牛眼水位计和平板水位计新表体费用约15万元,不算棱镜、红绿玻璃、螺栓等,2002年的备品费用就达36万元。2003年检修队提报的备品配

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锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

发电设备(2004No.4)锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

件费用就达45.25万元,维护费用呈连年递增趋势。

表1　自2001年以来6台炉甲、乙水位计泄漏次数统计

2001年1至12月2002年1至12月2003年1至9月底

1号炉

2号炉

3号炉

4号炉

5号炉

6号炉

甲

313723

乙

94821

甲

152017

乙

56718

甲

29254397

乙

121316

甲

4301751

乙

011314

甲

5171537

乙

28515

甲

4101125

乙

6121331

合计

83140142365

总计

4　水位计泄漏原因

4.1　环境温度变化影响

4.2　检修工艺与工序有待完善

由于早期的锅炉是布置在厂房内,所以水位

计受环境温度影响不大,我厂的锅炉露天布置,在汽包平台只加装了一个简陋的铁板汽包小室,汽包小室的门虽然已经改为推拉式门,但是由于尺寸窄及关门后容易反弹等,门缝隙透过的冷风直接吹在表体上。加上牛眼水位计表体外壳护罩密封不好,使表体局部外露,而表体与护罩之间没有距离,隔热效果差,加上汽包小室地面环炉顶大包之间长几十米,宽近0.5m的缝隙透风,今年2月11日5号炉(停炉)汽包小室内水位计处就堆积了厚厚的积雪。汽包小室内水位计处温度变化大,会使水位计表体产生冷热交变应力。通过图2可以看出泄漏率高与环境温度急剧变化有很大

从表1看出,两年多时间3号炉甲侧牛眼水位计泄漏比1、2炉总数还多。如果说牛眼水位计容易泄漏,但是1号、2号炉4只全部是牛眼水位计,反而泄漏率低。通过表2可以看出,更换密封组件时,如果工艺差,不按规定力矩紧固螺栓和热紧螺栓,更换后就会再次泄漏(2003年1月22日、2月8日、5月12日更换一个,结果第二天不但该组件又漏了,还发现其它的一(几)个也漏了)。为什么有的水位计7只牛眼1年泄漏2次,甚至有的水位计1只牛眼2个月就泄漏8次(见表2),看来不但与密封老化有关,更与检修工艺有很大关系。主要是密封压板的螺栓紧力问题,检修人员没有力矩扳手(刚投产时有),现在螺栓紧固力矩完全凭经验,每次更换牛眼密封组件后,不再进行热紧螺栓。所以就出现一个牛眼半个月内更换5次密封组件(见表2、表3)。如果更换泄漏的牛眼组件时,不但将结合面清理干净,还应将其它没有泄漏的螺栓也按照规定力矩紧固一遍,水位计投入后一定要进行两次热紧螺栓,就不会出现连续3次泄漏的问题。4.3　水位计型式结构不同

从表1对比来看各水位计泄漏率相差悬殊,看来与水位计的结构型式有关。3号、4号炉乙侧(均是平板水位计)共泄漏30次,而且2001年4号炉乙侧水位计实现了全年无泄漏,由此看出两种水位计的优劣。主要与水位计的结构有关,由于牛眼水位计玻璃压板,采用的是4只<12mm的内六角高压螺栓,而平板水位计玻璃压板采用的是4只<16mm的双头高压螺栓,强度明显高于前者。所以更显出热紧螺栓的重要性。

的关系,近2年水位计泄漏多数发生在夏、冬两季(冬季大量更换后,春季故障率就会明显降低)。另外发现今年水位计正面密封泄漏(

98次)率远远高于背面(54次)近一倍,主要是背面装有7只照明灯温度高,加上变色玻璃也起到一定的密封作用,而正面还开一观察窗,也就增加了正面的泄漏率。看来泄漏率高与环境温度急剧变化有很大的关系。另外3号、4号炉乙侧平板水位计,因表体护罩做的比较严密,表体完全被护罩保护起来也是泄漏率低的原因之一。

图2　2001年/2002年各月份水位计泄漏次数

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锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

表2　3号炉甲侧牛眼水位计1至9月份更换次数、时间与位置

正面更换时间

6.26

6.186.23

6.23

6.2

5.14

6.25.12

6.21.163.182.126.13

6.20

6.12

5.141.112.51.52.92.66.20

牛眼位置/mm

+225+150+750-75-150-225

1.221.141.161.262.9

3.191.231.221.26

背面牛眼更换时间与次数

1.292.31.26

2.42.8

2.62.9

3.133.2

3.253.25

5.29

表3　4号炉甲侧牛眼水位计1至9月份更换次数、时间与位置

正面更换时间

9.15

9.12

9.9

7.30

7.287.58.2

牛眼位置/mm

+225+150+750

7.57.30

-75-150-225

6.149.121.45.135.149.9

6.14

背面牛眼更换时间与次数

9.158.30

4.4　水位计投入、解列次数及速度影响4.5　备品配件质量不容忽视

一般水位计投入时间控制比较好,关键是解列时过快时间太短,特别是当水位计泄漏时为了

抢修,运行人员解列时间过快,使水位计表体温度迅速下降,降温速度超过2℃/min,特别是在冬季,表体温度骤降对密封的影响更加明显。往往因为水位计过于频繁的投入和解列,使水位计出现冷热交变应力,反而增加了水位计的泄漏概率。由于锅炉近几年锅炉负荷变化幅度过大,主要是机组的调峰过程中采取ADS控制方式,锅炉又采用滑参数方式运行,压力曲线变化频繁。锅炉的启、停频繁加剧了水位计投、停次数,每次正常启动又未进行热紧螺栓,加上平时水位计泄漏,一年水位计投停超过200次。

近年来,由于人员变动频繁,对于有些业务不能及时全面熟悉和掌握,也不知什么时间更换了牛眼水位计的密封件材质。像缠绕式齿型垫、紫铜垫片、云母片与高压工质直接接触,所以要求特别严格,原来设计的第二层垫片(见图3中3)采用紫铜材料。结果在2003年3月笔者却发现,现在使用的垫片好像已经被不锈钢垫片替代(经过光谱测试,证明的确是不锈钢垫片),由于不锈钢膨胀系数及塑性与紫铜不同,紫铜垫片能快速随温度变化,吸收弥补表体与螺栓膨胀出现的冷热交变应力,所以泄漏率低,现在使用的不锈钢垫片,效果不如紫铜垫片,也是泄漏率升高的原因之一

。

图3　牛眼玻璃组件组装顺序

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锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

4.6　水位计表体更换必要性探讨

原来投产时安装的产品质量比较过硬,所以比现在泄漏率低。近几年水位计表体更换太多,基本上每次大修都更换。实际上现在产品质量不一定好于前几年的产品。像水位计表体(压板)应为锻打热处理而成,所以入库时应监测表体硬度,如果表体(压板)质量有问题,也容易加剧水位计的泄漏。像4号炉甲、乙侧水位计2001年共泄漏4次,结果在6月份大修中更换了两只新水位计,到2002年就发生泄漏41次。2002年上半年3号炉

49N m(在紧固时水位计应解列)。在牛眼玻璃(不是水位计,有时更换玻璃)投运24h,应联系检

修人员再(第三次)紧至39.2N m。如在锅炉升压过程中发生泄漏,应按照(1)所述程序去做。

(3)在锅炉每次启动时,均应按冷态投入操作对待。如果一次怕麻烦操作不到位,就会麻烦你多次操作。

(4)正常运行中水位计的投入操作,按照运行规程规定投入后,全面检查无泄漏,20min后联系检修人员,重新将螺栓紧至39.2N m力矩。

(5)除了注意环境温度变化,保持表体保温,还应注意水位计的投入与解列时间与速度,目的就是控制升温与降温速度≤2℃/min。

甲侧牛眼水位计只泄漏3次,大修中更换新水位

计,从2002年7月到2003年6月底更换新水位计前,就泄漏65次,由此看出新表体质量问题。

5　防止措施

为什么同样的水位计,有的修后运行半年以上无泄漏,有的一天检修几次还是漏,不但与水位计表体和压板不平、变形、出现凹坑,和使用的垫片、云母厚度是否均匀合适以外,还与水位计螺栓紧固均匀有很大关系。

(1)应给工作人员配备力矩扳手,而紧牛眼玻璃时,要用力矩扳手,用力均匀,紧固力矩档位要严格执行14.7N m为一档规定,加至39.2N m～44.1N m,最高不可大于49N m。

(2)水位计的冷态投入时,我厂检修规程只规定锅炉压力0.5MPa时热紧一次螺栓。还有两次热紧螺栓(规程中没有)的工序不能忽略,当接近工作压力时,应联系检修人员(第二次)热紧螺丝,各牛眼玻璃螺栓应按14.7N m为一档的增量,再紧到39.2N m或44.1N m,最高不可大于

6　结　语

一般更换一次密封组件,可以运行半年以上。

现在寿命缩短,除了进行以上工作以外,还应抓以下备品配件的入库验收,云母片厚薄一定要均匀,螺栓一定要调质,表体硬度测量等等,关键是将不锈钢垫片再改为紫铜垫片。否则像3号炉甲侧1只水位计2年半泄漏97次,比2001年6台炉12只水位计泄漏81次还多16次。像2号炉乙侧水位计今年9个月只泄漏7次,加上去年的6次,总共泄漏只有13次,特别是2号炉甲侧水位计,去年泄漏2次,今年没有发生泄漏,值的研究探讨。不应小看一套密封件只有几百元,努力认真抓一下(特别是像3号、4号炉甲侧),每只水位计每年泄漏次数如果控制在5次以内。按照每套密封组件最低800元计算,一年维护费用完全可以降到5万元以内,一年可以节约15万元左右。

行业信息

未来十年我国发电设备出口预测

　　火电设备:今后10～15年,全世界电力装机容量年均增长率为2.5%左右。按1995年全世界电力装机约30.58亿kW计算,年均增长电力装机7644万kW。其中亚洲的需求较大,已占全世界需求的50%以上。

水电设备:我国目前出口以中小水电机组为

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主,主要出口国家为尼泊尔、越南、缅甸、泰国、伊朗、土耳其等。国际市场特别是亚洲水电市场具有较大潜力,在水电资源丰富的24个国家和地区(不包括日本),目前计划修建的水电站总装机容量约6400万kW。

(赵旺初)