锅炉汽包双色水位计爆漏原因分析

1、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:T K223. 67文献标识码:A文章编号: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 ,P g =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

5、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。 222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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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 223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612133

12、1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

13、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

14、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 200

15、1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

16、。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 22001年/2002年各月份水位计泄漏次数 224表 23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. 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、眼更换时间与次数1. 292. 31. 262. 42. 82. 62. 93. 133. 23. 253. 255. 29表 34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. 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背面牛眼更换时间与次数9. 158. 304. 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

18、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

19、。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 2254. 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

20、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

21、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