鍋爐汽包雙色水位計(jì)爆漏原因分析

1、鍋爐汽包雙色水位計(jì)爆漏原因分析楊祥良 1,楊翠平 2,尹民權(quán) 2,汪明波 2,尹君 2(1. 山東日照發(fā)電有限公司, 山東日照 276826;2. 山東鄒縣發(fā)電廠山東鄒縣273522摘要:近年來(lái)鍋爐汽包雙色水位計(jì)頻繁發(fā)生爆漏, 水位計(jì)存在備品配件管理、檢修工藝等問(wèn)題, 分析了其運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備管理方面的原因, 并提出了防止水位計(jì)爆漏的措施。關(guān)鍵詞:鍋爐; 汽包水位計(jì); 爆漏; 原因分析; 防止措施中圖分類號(hào):T K223. 67文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16712086X(2004 0420222205Burst 2leakage of Dual 2Coloured W ater 2Level 2

2、G auges of Boiler DrumsYAN G Xiang 2liang 1,YAN G Cui 2ping 2,YIN Min 2quan 2,WAN GMing 2bo 2,YIN J un 2(1. Shandong Rizhao Power Plant Co. Ltd. , Rizhao 276826, China ; 2. ShandongZhou County Power Plant , Zhou County 273522, ChinaAbstract :Burst leakage of dual 2coloured water level gauges have of

3、ten beenoccuring in recent years with an in 2creasing rate. Problems are existing with themanagement of water gauge spare parts as well as with maintenance and repairtechniques. The paper analyses failures due to improper operation , maintenance andmanagement , simul 2taneously tendering measures fo

4、r preventing burst 2leakage ofwater gauges.K eyw ords :boiler ; water 2level 2gauge ; burst leakage ; cause analyses ; measure山東鄒縣發(fā)電廠總裝機(jī)容量 2400MW , 六臺(tái)鍋爐均為自然循環(huán)單爐膛單汽包鍋爐。在汽包的就地兩端各設(shè)計(jì)安裝一臺(tái)雙色云母(牛眼 式水位計(jì)(見(jiàn)圖 1c 。雙色水位計(jì)規(guī)范:H =533. 5mm ,P g =31. 4MPa , 重量 132kg , 水位計(jì)的允許使用最高工作溫度 372, 平均溫升2, 允許劇變溫度20/min , 允許使用最高工作

5、壓力 22. 45MPa。圖 1汽包就地云母水位計(jì)結(jié)構(gòu)圖收稿日期:2003210214作者簡(jiǎn)介:楊祥良(1957- , 男, 山東日照發(fā)電有限公司總工程師, 教授級(jí)高工, 主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。 222早期鍋爐的水位計(jì)多采用玻璃材質(zhì), 隨著鍋爐參數(shù)的升高, 已普遍被價(jià)格較昂貴的云母水位計(jì)替代。鍋爐水位計(jì)同安全閥、膨脹指示器一樣屬于鍋爐的三大主要附件。一般鍋爐汽包上除了安裝有就地水位計(jì)以外, 還安裝有機(jī)械、重液、指示、記錄、電極等水位表, 但是各種水位計(jì)的校對(duì)均以就地水位計(jì)為基準(zhǔn)。鍋爐的水位保護(hù)、滅火保護(hù)、安全門同屬于鍋爐的三大保護(hù)。為了運(yùn)行人員操作方便和事故情況下的需要, 以前人們將機(jī)械水

6、位表直接引至控制室, 由于發(fā)生儀表管爆漏危及設(shè)備和人身安全, 因此國(guó)家規(guī)定, 一次表不允許直接引入控制室, 所以人們就采用了比較直觀, 而又指示準(zhǔn)確的電極式電接點(diǎn)水位計(jì)替代了控制室的一次表計(jì)。由于就地水位計(jì)平時(shí)故障率高, 維護(hù)工作量大, 人們就提出用電接點(diǎn)水位計(jì)替代就地水位計(jì), 考慮到電接點(diǎn)水位計(jì)也屬于二次儀表, 事故情況下如電源消失后或在鍋爐啟、停過(guò)程中, 不能像就地水位計(jì)那樣直觀、真實(shí)、準(zhǔn)確地顯示汽包水位。所以就地水位計(jì)就保留下來(lái)。焊了鈷基合金的四通閥, 各閥閥體之間(表體 均由鍛鋼制成。(3 其汽、水側(cè)顯示紅、綠顏色的原理, 是運(yùn)用光通過(guò)介質(zhì)(汽、水 時(shí)光線之間的折射差。雙色光源裝在表體

7、與光源罩之間的玻璃罩內(nèi), 從燈光發(fā)出的光線通過(guò)彩色玻璃, 在蓋板條形透鏡處射向不同的方向, 射到具有不同傾角的牛眼玻璃上, 投影光在通過(guò)玻璃時(shí)發(fā)生折射, 如空間里充滿蒸汽, 綠光就在水位計(jì)表體發(fā)生折射而被蓋板的內(nèi)壁封住不能射出, 只有紅光經(jīng)過(guò)水位計(jì)而被觀察到。當(dāng)牛眼水位計(jì)玻璃之間充滿水時(shí), 紅光發(fā)生折射而被蓋板內(nèi)壁封住, 只有綠光在視野內(nèi)出現(xiàn)。(4 牛眼水位計(jì)共有 7個(gè)25mm 的孔(見(jiàn)圖 1c , 基準(zhǔn)水位在中央, 紅、綠水位分界在中央孔被顯示出來(lái)。由于牛眼水位計(jì)可視段之間存在盲區(qū), 所以自 2001年 6月以來(lái)我廠又分別在 3號(hào)、4 號(hào)爐汽包乙側(cè), 安裝試用了無(wú)盲區(qū)雙色平板式云母水位計(jì)(見(jiàn)

8、圖 1b , 以下簡(jiǎn)稱平板水位計(jì), 運(yùn)行兩年多證明效果比較理想。2牛眼水位計(jì)的特點(diǎn)每臺(tái)鍋爐汽包安裝兩只彼此獨(dú)立的就地水位計(jì)。以往高壓鍋爐普遍采用平板式云母水位計(jì)(我廠 3號(hào)、4 號(hào)爐乙側(cè)曾經(jīng)改用過(guò)該種水位計(jì) , 老式平板云母水位計(jì)分為 3 段(見(jiàn)圖 1a , 云母片被壓板直接壓在水位計(jì)表體上, 云母外沒(méi)有玻璃更沒(méi)有變色功能, 加上每半個(gè)月沖洗一次水位計(jì), 容易造成水位計(jì)爆破, 故云母水位計(jì)設(shè)計(jì)的窄長(zhǎng), 因而存在不容易觀察, 特別是采用電視遠(yuǎn)程監(jiān)視。所以我廠 6臺(tái)鍋爐全部選用可見(jiàn)度寬, 顏色分明的雙色云母(牛眼 式水位計(jì)(以下簡(jiǎn)稱牛眼水位計(jì) 。其特點(diǎn)如下:(1 牛眼水位計(jì)系為高溫高壓條件下使用而

9、設(shè)計(jì)的, 為了減少測(cè)量誤差, 設(shè)計(jì)加裝一套等溫系統(tǒng), 即溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。除了水位計(jì)汽、水進(jìn)出管之外還有一條管路接到下降管上, 使水位計(jì)內(nèi)的爐水流進(jìn)流出, 其熱量直接輸往水位計(jì), 確保水位計(jì)表體的溫度近似于汽包內(nèi)的水溫, 從而減少由于溫差而引起的水位測(cè)量誤差。(2 由于牛眼水位計(jì)汽側(cè)閥是一個(gè)在閥座堆焊了鈷基合金的三通閥, 水側(cè)閥也是一個(gè)閥座堆3存在的問(wèn)題(1 自從 1985年投產(chǎn)以來(lái), 我廠鍋爐的牛眼水位計(jì)一直運(yùn)行比較正常。最近幾年來(lái)牛眼水位計(jì)爆漏率明顯升高, 爆漏嚴(yán)重時(shí)險(xiǎn)些造成停爐。近 2年多水位計(jì)就發(fā)生 365次泄漏(見(jiàn)表 1 。當(dāng)一個(gè)牛眼泄漏時(shí),就必須更換一套價(jià)值 500元的牛眼密封組件(平

10、板水位計(jì)密封組件 1000元 , 損壞嚴(yán)重時(shí)需要更換一套價(jià)值 1060元的牛眼玻璃組件(平板水位計(jì)玻璃組件 1400元 。有時(shí) 6 臺(tái)鍋爐一個(gè)月就發(fā)生 20 多次。泄漏嚴(yán)重時(shí)一臺(tái)爐一個(gè)月就發(fā)生 17 次, 在每次泄漏后的檢修中往往需要同時(shí)更換多只牛眼密封組件。(2 在 2000年 6 臺(tái)爐領(lǐng)用更換各種密封組件共計(jì) 208套。2001年 6 臺(tái)爐水位計(jì)發(fā)生 81次泄漏, 領(lǐng)用更換各種密封組件共計(jì) 230套。到 2002 年 6臺(tái)爐水位計(jì)泄漏 140次, 領(lǐng)用更換各種密封組件共計(jì) 282套, 全年領(lǐng)用密封組件的費(fèi)用占 21 萬(wàn)元之多。另外 2002年 1 號(hào)、3號(hào)爐更換的牛眼水位計(jì)和平板水位計(jì)新表

11、體費(fèi)用約15 萬(wàn)元, 不算棱鏡、紅綠玻璃、螺栓等,2002年的備品費(fèi)用就達(dá) 36 萬(wàn)元。2003年檢修隊(duì)提報(bào)的備品配 223發(fā)電設(shè)備(2004No. 4 鍋爐汽包雙色水位計(jì)爆漏原因分析件費(fèi)用就達(dá) 45. 25萬(wàn)元, 維護(hù)費(fèi)用呈連年遞增趨勢(shì)。表 1自 2001年以來(lái) 6 臺(tái)爐甲、乙水位計(jì)泄漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)2001年 1 至 12月 2002 年 1至 12月 2003年 1 至 9月底1 號(hào)爐2 號(hào)爐3 號(hào)爐4 號(hào)爐5 號(hào)爐6 號(hào)爐甲313723乙94821甲152017乙56718甲29254397乙121316甲4301751乙011314甲5171537乙28515甲4101125乙612133

12、1合計(jì)83140142365總計(jì)4水位計(jì)泄漏原因4. 1環(huán)境溫度變化影響4. 2檢修工藝與工序有待完善由于早期的鍋爐是布置在廠房?jī)?nèi), 所以水位計(jì)受環(huán)境溫度影響不大, 我廠的鍋爐露天布置, 在汽包平臺(tái)只加裝了一個(gè)簡(jiǎn)陋的鐵板汽包小室, 汽包小室的門雖然已經(jīng)改為推拉式門, 但是由于尺寸窄及關(guān)門后容易反彈等, 門縫隙透過(guò)的冷風(fēng)直接吹在表體上。加上牛眼水位計(jì)表體外殼護(hù)罩密封不好, 使表體局部外露, 而表體與護(hù)罩之間沒(méi)有距離, 隔熱效果差, 加上汽包小室地面環(huán)爐頂大包之間長(zhǎng)幾十米, 寬近 0. 5m 的縫隙透風(fēng), 今年 2 月 11日 5號(hào)爐(停爐 汽包小室內(nèi)水位計(jì)處就堆積了厚厚的積雪。汽包小室內(nèi)水位計(jì)處

13、溫度變化大, 會(huì)使水位計(jì)表體產(chǎn)生冷熱交變應(yīng)力。通過(guò)圖 2可以看出泄漏率高與環(huán)境溫度急劇變化有很大從表 1看出, 兩年多時(shí)間 3 號(hào)爐甲側(cè)牛眼水位計(jì)泄漏比 1、2 爐總數(shù)還多。如果說(shuō)牛眼水位計(jì)容易泄漏, 但是 1號(hào)、2號(hào)爐 4 只全部是牛眼水位計(jì), 反而泄漏率低。通過(guò)表 2可以看出, 更換密封組件時(shí), 如果工藝差, 不按規(guī)定力矩緊固螺栓和熱緊螺栓, 更換后就會(huì)再次泄漏(2003年 1月 22日、2月 8 日、5月 12日更換一個(gè), 結(jié)果第二天不但該組件又漏了, 還發(fā)現(xiàn)其它的一(幾 個(gè)也漏了 。為什么有的水位計(jì) 7只牛眼 1 年泄漏 2 次, 甚至有的水位計(jì) 1 只牛眼 2個(gè)月就泄漏 8次(見(jiàn)表

14、2 , 看來(lái)不但與密封老化有關(guān), 更與檢修工藝有很大關(guān)系。主要是密封壓板的螺栓緊力問(wèn)題, 檢修人員沒(méi)有力矩扳手(剛投產(chǎn)時(shí)有 , 現(xiàn)在螺栓緊固力矩完全憑經(jīng)驗(yàn), 每次更換牛眼密封組件后, 不再進(jìn)行熱緊螺栓。所以就出現(xiàn)一個(gè)牛眼半個(gè)月內(nèi)更換 5次密封組件(見(jiàn)表2、表 3 。如果更換泄漏的牛眼組件時(shí), 不但將結(jié)合面清理干凈, 還應(yīng)將其它沒(méi)有泄漏的螺栓也按照規(guī)定力矩緊固一遍, 水位計(jì)投入后一定要進(jìn)行兩次熱緊螺栓, 就不會(huì)出現(xiàn)連續(xù) 3次泄漏的問(wèn)題。4. 3水位計(jì)型式結(jié)構(gòu)不同從表 1對(duì)比來(lái)看各水位計(jì)泄漏率相差懸殊, 看來(lái)與水位計(jì)的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。3號(hào)、4 號(hào)爐乙側(cè)(均是平板水位計(jì) 共泄漏 30次, 而且 200

15、1年 4號(hào)爐乙側(cè)水位計(jì)實(shí)現(xiàn)了全年無(wú)泄漏, 由此看出兩種水位計(jì)的優(yōu)劣。主要與水位計(jì)的結(jié)構(gòu)有關(guān), 由于牛眼水位計(jì)玻璃壓板, 采用的是 4只12mm 的內(nèi)六角高壓螺栓, 而平板水位計(jì)玻璃壓板采用的是 4只16mm 的雙頭高壓螺栓, 強(qiáng)度明顯高于前者。所以更顯出熱緊螺栓的重要性。的關(guān)系, 近 2年水位計(jì)泄漏多數(shù)發(fā)生在夏、冬兩季(冬季大量更換后, 春季故障率就會(huì)明顯降低 。另外發(fā)現(xiàn)今年水位計(jì)正面密封泄漏(98次 率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于背面(54次 近一倍, 主要是背面裝有 7只照明燈溫度高, 加上變色玻璃也起到一定的密封作用, 而正面還開(kāi)一觀察窗, 也就增加了正面的泄漏率?？磥?lái)泄漏率高與環(huán)境溫度急劇變化有很大的關(guān)系

16、。另外 3號(hào)、4號(hào)爐乙側(cè)平板水位計(jì), 因表體護(hù)罩做的比較嚴(yán)密, 表體完全被護(hù)罩保護(hù)起來(lái)也是泄漏率低的原因之一。圖 22001年/2002年各月份水位計(jì)泄漏次數(shù) 224表 23號(hào)爐甲側(cè)牛眼水位計(jì) 1至 9 月份更換次數(shù)、時(shí)間與位置正面更換時(shí)間6. 266. 186. 236. 236. 25. 146. 25. 126. 21. 163. 182. 126. 136. 206. 125. 141. 112. 51. 52. 92. 66. 20牛眼位置/mm+225+150+750-75-150-2251. 221. 141. 161. 262. 93. 191. 231. 221. 26背面牛

17、眼更換時(shí)間與次數(shù)1. 292. 31. 262. 42. 82. 62. 93. 133. 23. 253. 255. 29表 34號(hào)爐甲側(cè)牛眼水位計(jì) 1至 9 月份更換次數(shù)、時(shí)間與位置正面更換時(shí)間9. 159. 129. 97. 307. 287. 58. 2牛眼位置/mm+225+150+7507. 57. 30-75-150-2256. 149. 121. 45. 135. 149. 96. 14背面牛眼更換時(shí)間與次數(shù)9. 158. 304. 4水位計(jì)投入、解列次數(shù)及速度影響 4. 5備品配件質(zhì)量不容忽視一般水位計(jì)投入時(shí)間控制比較好, 關(guān)鍵是解列時(shí)過(guò)快時(shí)間太短, 特別是當(dāng)水位計(jì)泄漏時(shí)為了

18、搶修, 運(yùn)行人員解列時(shí)間過(guò)快, 使水位計(jì)表體溫度迅速下降, 降溫速度超過(guò)2/min , 特別是在冬季, 表體溫度驟降對(duì)密封的影響更加明顯。往往因?yàn)樗挥?jì)過(guò)于頻繁的投入和解列, 使水位計(jì)出現(xiàn)冷熱交變應(yīng)力, 反而增加了水位計(jì)的泄漏概率。由于鍋爐近幾年鍋爐負(fù)荷變化幅度過(guò)大, 主要是機(jī)組的調(diào)峰過(guò)程中采取 ADS 控制方式, 鍋爐又采用滑參數(shù)方式運(yùn)行, 壓力曲線變化頻繁。鍋爐的啟、停頻繁加劇了水位計(jì)投、停次數(shù), 每次正常啟動(dòng)又未進(jìn)行熱緊螺栓, 加上平時(shí)水位計(jì)泄漏, 一年水位計(jì)投停超過(guò) 200次。近年來(lái), 由于人員變動(dòng)頻繁, 對(duì)于有些業(yè)務(wù)不能及時(shí)全面熟悉和掌握, 也不知什么時(shí)間更換了牛眼水位計(jì)的密封件材質(zhì)

19、。像纏繞式齒型墊、紫銅墊片、云母片與高壓工質(zhì)直接接觸, 所以要求特別嚴(yán)格, 原來(lái)設(shè)計(jì)的第二層墊片(見(jiàn)圖 3中 3 采用紫銅材料。結(jié)果在 2003年 3 月筆者卻發(fā)現(xiàn), 現(xiàn)在使用的墊片好像已經(jīng)被不銹鋼墊片替代(經(jīng)過(guò)光譜測(cè)試, 證明的確是不銹鋼墊片 , 由于不銹鋼膨脹系數(shù)及塑性與紫銅不同,紫銅墊片能快速隨溫度變化, 吸收彌補(bǔ)表體與螺栓膨脹出現(xiàn)的冷熱交變應(yīng)力, 所以泄漏率低, 現(xiàn)在使用的不銹鋼墊片, 效果不如紫銅墊片, 也是泄漏率升高的原因之一。圖 3牛眼玻璃組件組裝順序 2254. 6水位計(jì)表體更換必要性探討原來(lái)投產(chǎn)時(shí)安裝的產(chǎn)品質(zhì)量比較過(guò)硬, 所以比現(xiàn)在泄漏率低。近幾年水位計(jì)表體更換太多, 基本上

20、每次大修都更換。實(shí)際上現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量不一定好于前幾年的產(chǎn)品。像水位計(jì)表體(壓板 應(yīng)為鍛打熱處理而成, 所以入庫(kù)時(shí)應(yīng)監(jiān)測(cè)表體硬度, 如果表體(壓板 質(zhì)量有問(wèn)題, 也容易加劇水位計(jì)的泄漏。像 4號(hào)爐甲、乙側(cè)水位計(jì) 2001年共泄漏 4次, 結(jié)果在 6 月份大修中更換了兩只新水位計(jì), 到 2002 年就發(fā)生泄漏 41次。2002年上半年 3 號(hào)爐49N m (在緊固時(shí)水位計(jì)應(yīng)解列 。在牛眼玻璃(不是水位計(jì), 有時(shí)更換玻璃 投運(yùn) 24h , 應(yīng)聯(lián)系檢修人員再(第三次 緊至 39. 2N m 。如在鍋爐升壓過(guò)程中發(fā)生泄漏, 應(yīng)按照(1所述程序去做。(3 在鍋爐每次啟動(dòng)時(shí), 均應(yīng)按冷態(tài)投入操作對(duì)待。如果一次

21、怕麻煩操作不到位,就會(huì)麻煩你多次操作。(4 正常運(yùn)行中水位計(jì)的投入操作, 按照運(yùn)行規(guī)程規(guī)定投入后, 全面檢查無(wú)泄漏,20min 后聯(lián)系檢修人員, 重新將螺栓緊至 39. 2N m 力矩。(5 除了注意環(huán)境溫度變化, 保持表體保溫, 還應(yīng)注意水位計(jì)的投入與解列時(shí)間與速度, 目的就是控制升溫與降溫速度2/min 。甲側(cè)牛眼水位計(jì)只泄漏 3次, 大修中更換新水位計(jì), 從 2002年 7 月到 2003年 6月底更換新水位計(jì)前, 就泄漏 65次, 由此看出新表體質(zhì)量問(wèn)題。5防止措施為什么同樣的水位計(jì), 有的修后運(yùn)行半年以上無(wú)泄漏, 有的一天檢修幾次還是漏,不但與水位計(jì)表體和壓板不平、變形、出現(xiàn)凹坑, 和使用的墊片、云母厚度是否均勻合適以外, 還與水位計(jì)螺栓緊固均勻有很大關(guān)系。(1 應(yīng)給工作人員配備力矩扳手, 而緊牛眼玻璃時(shí), 要用力矩扳手, 用力均勻, 緊固力矩檔位要嚴(yán)格執(zhí)行 14. 7N m 為一檔規(guī)定, 加至 39. 2N m 44. 1N m , 最高不可大于 49N m 。(2 水位計(jì)的冷態(tài)投入時(shí), 我廠檢修規(guī)程只規(guī)定鍋爐壓力 0. 5MPa 時(shí)熱緊一次螺栓。還有兩次熱緊螺栓(規(guī)程中沒(méi)有 的工序不能忽略, 當(dāng)接近