锅炉的预防维护和检验新技术

锅炉的预防维护和检修新技术1前言设备的维护和检修是指在设备使用期内，为使其最大限度地发挥自身功能而进行的一系列工作。它并不等同于故障发生后以补修为主的设备修理。由于经济的低迷，电力需求增长较慢；同时，为适应市场的自由化必须降低成本。在这种背景下，新厂建设只好暂缓。此外，为减少C02排放量，发电电源主体转向核能发电，使得火力发电的设备投资逐渐减少。然而，对旧设备的维护而言，掌握保养和维修的最佳投资是非常重要的，因为削减投资正成为用户的永久性研究课题。虽然如此，但发电厂毕竟已成为社会资本构成的基础。如果一味地以削减设备修缮成本为前提，压缩修补工作量，必然会招致意外停机，从而造成极大损失。这样说并不夸张，1996年美国大规模停电和最近的加里佛尼亚电力危机就是实例。随着IT时代的到来，在对待修补用的设备投资问题上，对停机带来的损失的评价越来越重要。尤其值得注意的是，有些设备要求如动态后援系统(DSS)的使用等，已经超出了当初的建设预想。为满足用户这种变动的需求，一些老龄火力发电设备正被过度使用着。另外，对于那些长期处于高启动次数状态的多年老厂，如果不在适当时期采取适当对策，势必会因设备功能下降而导致经济损失增大。根据2000年7月修正的〈电力事业法〉规定.设备维护属于设备制造者的自主责任。延长定检周期，有助于削减定检成本等固定费用。这样，满足设备使用需要的保养和维修就变得非常重要口因此，对旧设备的预防保修来讲，如何在减少投资的基础上找出最佳技资，如何把维修成本降低所引起的损伤危险控制在最低，成为关键所在，如图1所示。2老火电设备的保养和维护面临的环境2.1日本国内不同电力来源的发电量构成根据资源能源厅HP公布的不同电力来源的发电量，在最新的1996年数据中，火力发电占全部发电量的55%(见图2)。同以前相比，液化天然气(LNG)和燃煤火力的比例有所增加，燃油(石油)火力的比例下降。今后，随着核能发电量的增加，预计全部火力发电量的比例在2010年将下降到41%左右。尽管如此，火力发电今后仍将是负荷调整的主体，这一点不会改变。2.2本公司制造锅炉的运行时间和启动次数由本公司交货的、以重油、煤和LNG为燃料，面向电力公司的成套设备已超过70套。在这些设备的使用状况中，运行时间和启动次数如图3所示。图中大小不同的困点儿即代表各设备启动次数的多少。启动次数最高的达3700次。同燃煤火力相比，重油和LNG火力设备启动次数多，运行时间短。此外，老龄火力发电设备已从建设当初的基本负荷运行转向近年来的调峰运行，所以启动次数增加。20世纪50、60年代开始运行的多年燃油火力发电设备(图3虚线框内所示)，同20世纪70年代之后投运的火力发电设备相比，虽然运行时间未变，但启动次数却增加了。多年的燃油火电设备年启动次数增加的例子如图4所示。该设备在建成之后承担基本负荷，近年来则承担着调峰任务，故启动次数增加。自投运至今共启动约300次，已超出当初的设计条件。今后，有必要做出针对将来形势的预防损伤计划。多年的火力发电设备，正处于如下所述的得到过度使用的状态。a.正在进入老化期。b.成为因电力市场自由化而实施成本削减的对象。c.因调峰而增加了启动频率，负荷变化增大。d.希望与新设备有相同的可信度。e.希望有与延长定检周期相匹配的措施。3多年火电设备的保养和维修针对旧设备的保养和维修工作，需要建立一套能把建设当初的部位和更新部位综合考虑的保养维修计划。该计划的制定，取决于以电力来源构成变化为依据的设备使用方针(剩余使用寿命、预想启动次数、负荷变化率)和设备本身的状态(历史管理、状态监视、检查结果)等因素。此外，对于将来可能出现的损伤影响的预测、现状确认检查以及监控等持续监视，也变成建立保养维修计划的决定性因素。从这一角度出发，为实施高效化的保养和维修，在对当前设备状态进行监视的同时，还要看准设备将来的使用方向，合理分配维修预算。这一点关系到设备寿命周期成本的优化问题，如果对剩余寿命诊断不准确，就不能确定更换时间，也就无法确立最佳计划。3.1剩余寿命诊断的必要性美国曾报导过一家多年老厂，因高温厚壁管的焊接部损伤而造成了人身事故。据称损伤原因是配管内压的应力和配管系统的热应力引起蠕变老化，在焊接热影响部位出现的空穴变成了裂纹。在日本，由于实行定期检查，定检过程中如发现损伤，在轻度状态下就采取对策，所以未造成重大事故。但是，今后随着多年火力发电设备的增加，为防止类似事故发生，必须认识到剩余寿命诊断工作的重要性。高效率的保养和维修计划，除了为延长定检周期而进行剩余寿命诊断外，还需要进行更广泛意义上的剩余寿命诊断，如各部位的持续检查、历史管理、状态监视等。剩余寿命诊断，分为破坏性检查和非破坏性检查。根据检查部位母材或热影响区)及损伤发生原因(蠕变或疲劳)，可选用适当的检查方法。图5为剩余寿命诊断适用图。3.2剩余寿命诊断技术在剩余寿命诊断技术方面，本公司为实现寿命预测高精度化，检查快速化，省力化及费用减少化，开发使用了以下新技术。a.用激光显微镜做自动蠕变寿命评价；b.超声波噪声分析法；c.超声波TOFD法。3.2.1利用激光显微镜进行蠕变寿命自动评价对于锅炉高温构件(尤其是焊接部位)金属组织中出现的蠕变空穴，以往都是从诊断部位采集复制试样后带回，再用肉眼对显微图像进行检测和断定，这种诊断不仅时间长，还需要熟练的检查员来做判定。为此，开发出孔穴现场自动辨认系统(图6)。即用小型激光显微镜直接观察诊断部位，通过图像处理自动辨认。这样，在现场的短时间内就能对损伤度做出评价。空穴自动辨认系统与以往复制试样方法的顺序比较见图7。同以往的复制试样法相比，诊断时间能缩短1/3，原来在现场和分析室需7周完成的作业，现在只需2周现场作业即可完成。与旧方法相比，可减少约60%的工作量(图8)。而且，使用这种小型激光显微镜可以直接观察短管管座焊接部等一些狭窄的部位，扩大了寿命评价的范围，诊断结果也能快速反馈，有利于提高对策作业的效率。该空穴自动辨认系统的特点如下：a.能在现场确认空穴；b.能自动实施视野变换等连续作业；c.能自动计算，出空穴面积；d.能控制因个人差异引起的偏差。驶3.2切.撤2笼超声波幅噪音法尼超声波铁噪音法记就是在蜡诊断部孕位表面灯设置信暗号发生除器，对珍表辞面波锁与第一乐次底嚼面波兰回波之维间访的信号显进行色逼谱分析碎，从其驼结果检秘测出材穴料中存堆在的夹车杂据物解(茧空丙穴灿)督，见阴图子9舞。蠕变酱损伤，顷有时是米构件内腐部损伤泽先于表厘面损伤天而发生脖、发展止，因此芳，材料伸内部的丛空穴检腔测同表表面空穴粱检测一裳样，都土是提高际诊断精杠度的必德需技术资。超声梳波噪音柏法的特敞点是：仅不使用枝底面回挨波，故形不受内蚊部状态核的影响扇；通过光门电路滔设定，愿能对某奉些特定与深度的推部位进孙行评价散。灾超声波视噪音法巩，在对挽易损伤示的多年达材料的刷检查方草面有显缓著优点做。损对包括涝新材料境在内的畏致密材化料进行谋诊断时酷，噪声袋强度较税低，而颤对于多灭年材料需的空穴斑或者有葛微小裂余纹的诊孙断部位减，噪声绍强度较武高。假运定新材羡料噪声数强度园为录1粘，以此漫测定出能诊断部迁位的噪汗声强度刮比戴值持(友噪声值真比存)纽，并计劲算出蠕兽变损伤镇比。仅在焊接水部位蠕衣变焰断裂福试验中机，实施躲超声波陡噪音法朝诊断的述结果见医图秘1党0吉。在山母材皆部、热雹影响部顶及焊接烈金属上胖的蠕变皂损伤比塑与噪声颗值比的医关系中逝，在蠕钱变试验朴引起空泉穴发生光的供B瓶侧热影米响部，浩噪声值鞠比升高籍，从而袋得出与望空穴发毁生相关障的结果感。米3.2链.党3哥超声魄波轻TOF伸D怎法仍超声辉波蓄TOF匆D夸法，是卫英雅国雄HAR块WEL傅L胖研究所申开发的过一种检崭查方法棵，它与皮原来的柱超声波宅脉冲反蛇射法相奔比，检足测精度惧高，能乞用于槐龟裂沙进展的裁时效观钳察。此太方法作调为新的掘管壁内绕部检查团法，也鼻适用于金前述的尘高温厚闸壁管发曲生的损漠伤。有罚关追TOF线D环法，本蜜公司开胖发出一闹种超声廊波图像讲模拟技吓术，即姐通过超苗声波的李纵狼波盗/伴横波模猾式转换州，排除设有小缺陷壤的叠影倍图像，疯根据人坊为汉缺陷似的测量拉值进行璃超声波筋图像模拐拟。塘图坏1挣1菊是艇2挑处人为钻缺陷丙的实测精值与模戏拟值的雾比较结冶果。除变缺陷处共外，在串底部较搁近处还塌捕捉到签与缺陷认图相似淋的反射虚图像，霸即在实租际缺陷原上，通破过纵忍波播/毛横波模肢式转换跟而捕捉崖到的超肚声波叠子影图像桥。通过狂测量可桑以事先宁把握所生发生的亮图像，辉从而提口高测定迷精度。祖3.丙3配剩余寿杯命诊断拴过程境在进行母剩余寿刑命诊断亿时，如帽果对所距有部位贡都实施土诊断，守虽然对座致密性辱的确认两比较理蜂想，但砌经济性淹坤较差脊。为此隔，需要吧对诊断练部位加笋以选择比。选择挎时考虑社的因素晴有设备另使用条功件、应军力解析俘、保养津维修履挥历以及衬同类设恒备的损闸伤情况案。绪关于剩猎余寿命膀诊断，堤本公司待在以往计经验的驼基础上介总结出拍了剩余鲜寿命诊英断流驻程免(片图厉12赌)价。为确惠保诊断东的可信烤度，不撤只要检羞查表面样，对管牛壁内部产也必须躲检查。锤其判定邮方法有蝶空穴面断积率法印和超声管波法。炕对裂纹灰的判定奥有滩TOF戚D锣法府和劳M寒T铁法切;亡针对不暮同检母材胁可使用盆结怒晶粒涂变形法股或碳化旷物组成鸣测定法彩。另外壁，作为荷材料劣留化指标翁，还需涛要掌握滔材料中汪不纯物卵所占比消例。下旺面以易凳发生损邮伤的焊权接部为宵例对剩说余寿命翁的诊断相方法加既以介牙绍帮(侦图裹13报)均。按照袖诊断的道顺序，殖分别在会诊断部亲位的表牺面和内印部实施升诊断，名再根据洞诊断结喊果决定垂对策口洪关于图伟中所高练的状态姑用点表袖示址;恼发生率兵低时，村用白色晋表示。前根据诊刘断部位娱表面及占内部空佛穴发生咳状况的灶组合，洽可把空体穴发生辜形态分撞为自4棉种类型电。要针拨对不同橡的发生钥形态，农分别实敌施对策冲，有时童还需追浸加诊断割。下面壳按剩余眼寿命从得长到短瓦的顺序现，分别薯介绍几留种情况圈下的判旨定基准乳和实施带对策。似情较况慰④赖：在诊董断部位尊表面和意内部，您都检测牺到基准丢值以下农的空穴害，包括股没有检限测到空跟穴的情弯况在内俘，均可般按照诊纯断出的梳剩余寿粉命确定帆下次的驻剩余寿拆命诊断疏时间。勾情瓜况罗③扑：在诊确断部位约内部检嘴测出超狱过基准碑值的空垒穴。可盾以从内赶部损伤揭部位判汇断该空圣穴是制遗造时留复下的缺椅陷还是劫损伤引缴起的缺愧陷。如虎果是损澡伤引起激的缺陷源，要进日一步判氏断裂酱纹的进滚展性。盯当判断贫为无进腐展性时盾，可同胡制造时遭的缺陷搜一样，宝等到下绿次检测让时重新饼诊断。席另一方竞面，如拦果确认市裂纹有辞进展时搞，就要训采取应泼急措施念或在下然次检测策时采取境永久措该施。凭情装况参②遮:授在诊断筒部位表润面检测笋出超过妥基准值拘的空穴沉。此时涉可在表黑面部位醒取一薄动层，进滚行再次踩诊断。石根据诊帖断结果怎进行焊赚接修补捏，并在逆下次检骨测时重窄新诊断毕。深情践况面①模:顶在表面距和内部酱均检测持到超过蚊基准值积的空穴梯。这种粒情况可舰断定为照构件整蜡体出现乱老化，着一方面顶采取补副强等应尿急措施像，另一俱方面立港即制定呀计划，谢待下次酸检测时鱼更换。辆3.4心.够1标预防维励护支持型系统盲要制定倡出最合蚀理的维碎修计划竟，实施概维护状造态支援朝维护作泻业，开们发了锅今炉信息础数据库蹄化的一瑞元管理笛系玩统芦—泡—皆预防维自护支援沾系小统茫(府锅炉维制护管理覆系晌统投)形。数据押库的项钥目零有抖:文锅炉各刺部位的欲设计信姥息，设排备经历烈信息，呈锅炉规书格，图带纸信息睬等。利少用这些葵信息，鼻配合剩桌余寿命掉诊断结骂果，使股维护作痛业达到抽快速对穗应化和石省力化巨。在对粗部位图态与数据去的相关既处理方苦面，采讨用了地陵理信息杆系统技冶术，即扫在画面就上一点疮击，就捏会展开洗下一个阳画面。次3.4胜.曾2式远距离魂监视系膨统银目前，竟本公司客的一套勉远距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