燃气电厂锅炉汽包就地水位计常见损坏原因分析及优化设计 改进措施

燃气电厂锅炉汽包就地水位计常见损坏原因分析及优化设计 改进措施

霍卫东

江苏华电通州热电有限公司 江苏 南通 226300

摘要：由于在汽包及系统中有相当一部分液体是处在非饱和状态下，其过冷度会随着工况而变动。在汽包液面以下的水容积中以及相连通的蒸发系统中有大量的蒸汽泡存在。它们的多少随着工况的变化会有很大的不同，这点是影响锅炉变工况的最主要的因素。液面下汽泡的产生与流动使得汽包内液面位置的变化并不单纯取决于给水的质量平衡，使得在一定条件下出现所谓的“虚假水位”现象，这就是工况变动下水面汽泡的增多或减少使水位有瞬间的、与汽包内的物质平衡成反方向的变化。汽包内的“虚假水位”现象的出现对于运行操作是非常不利的因素。在供汽量突然增大的情况下，内部蒸汽压力的下降，会使系统内水面下的汽泡长大，还由于饱和水的释热面增加了蒸汽的产生，会形成汽包内的“涨水”现象。而实际上，由于蒸汽量大于给水量，汽包内的存水量正在减少，需及时监控锅炉汽包的实际水位做出有效的调整：

锅炉汽包就地云母水位计是通过远传画面实时反馈实际显示监测运行锅炉汽包水位的重要设备，对锅炉安全运行有着重要意义，因此针对运行锅炉汽包就地云母水位计固定连接引出管出现裂纹、泄漏问题，严重影响机组安全、经济稳定运行，甚至产生电厂非计划停运的设备重要事故，所以必须给予充分认识和高度重视。

关键词：燃气电厂；锅炉汽包就地水位计；损坏原因；改进措施

中图分类号：TP29

文献标识码：A

引言

本余热锅炉为双压、卧式、无补燃、自身除氧、自然循环燃机余热锅炉，它与西门子SGT5-2000E型燃气轮机相匹配，是燃气---蒸汽联合循环电站的主机之一。锅炉本体受热面由高压过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器、低压省煤器等组成。锅炉汽包就地云母水位计设计为多窗式高压玻璃板式结构，长0.3米，宽0.5米，高1.2米，自重150公斤左右，云母水位计安装固定在汽包引出连接管的异径管上与云母水位计汽侧，水侧一次焊接截止门焊接固定。

1汽包就地云母水位计常见损坏原因分析

汽包水位计的设计种类：一般选用石英玻璃管液位计和差压远传液位计。但也有人认为:

磁翻转水位计尽管是间接观察液位，但耐高温高压，全金属结构，寿命长、密封性好、不易泄漏;

汽包就地云母水位计因价格昂贵、泄漏点多、维修困难是目前较为复杂的技术难题：

汽包就地云母水位计常见损坏原因：

锅炉厂设计汽包就地云母水位计自重较重、固定连接引出管强度不够、疏忽采取应对措施及没有支撑导致自重产生较大向下拉应力及锅炉运行时的微频振动产生焊接疲劳裂纹所致泄漏：

水位计玻璃板及云母片质量不佳易造成玻璃碎裂密封不好使其泄漏：

就地云母水位计板式密封面加工粗糙，结合密封面精度不够导致密封不严而泄漏：

就地云母水位计更换维护维修工艺不良所致泄漏。

2燃气电厂余热锅炉汽包就地水位计优化措施

2.1锅炉汽包就地水位计优化设计

因锅炉设计院在设计锅炉汽包就地水位计时没有考虑固定水位计连接管管道的强度和负重拉应力疲劳及水位计自身重量较重，优化设计增加滑动支撑来支撑水位计的自身重量，以达到分解和消除水位计固定连接管的垂直向下负重疲劳拉应力,消除水位计连接管焊缝疲劳导致裂纹的泄漏问题：

通过优化设计减少锅炉运行中的微频振动导致就地水位计连接管管道焊接疲劳裂纹的产生，锅炉运行微频振动对就地水位计的影响减少到最低，以达到符合设备运行状况，就地水位计支撑的滑动优化设计消除了汽包的热态，冷态的膨胀应力从而确保了锅炉汽包就地水位计的安全稳定可靠运行：水位计运行膨胀系数通过锅炉冷态至热态用百分表检测径向膨胀抬高0.00-0.055mm数据范围内，通过6次检测，在0.00-0.40mm的数据达4次。

加强设计优化后的设备安装、焊接、维修的质量工艺管理，用全氩弧焊焊接工艺，对焊口100%进行拍片，要求焊口合格效率100%，并进行验收合格。

2.2水位取样装置与管路

在机组检修期间将就地双色云母水位计原先垂直安装的汽、水侧取样管上的二次阀门改了水平位置安装的2个截止阀，以防止在阀体内积水或积汽，影响测量,并对两种水位计的汽、水侧取样管和取样阀门良好保温。

2.3锅炉汽包就地水位计运行检修维护

优化设计后的就地水位计测量由于平衡容器的安装位置应按规范安装好，防止在机组冷热态情况下热膨胀位置对水位计的产生应力上顶出现焊接裂纹损坏设备的影响，在汽包就地水位计热态运行，冷态停运时用百分表多频次的检测水位计的膨胀量在合格范围0.00-0.04mm左右，确保冷热态膨胀自由及安全稳定，机组检修期间对汽包平衡容器及管道分别进行清理畅通，有计划性的定期更换合格的玻璃云母片，对汽包就地水位玻璃板按运行规程进行定期冲洗，保证水位计玻璃板清晰干净无污垢，保障就地水位计的本体温度正常和远传准确清晰。

2.4锅炉汽包就地水位计优化设计安装

对相关人员进行安全技术交底，要求掌握焊接，吊装，拆卸，程序、技术要点、安全注意事项根据汽包就地水位计优化设计图进行施工安装。

将汽包引出管延长150mm-200mm，同时在平衡管靠水位计侧加装滑动刚性支撑。

因锅筒受热向上膨胀，检查云母水位计受力情况，确保上下引出管、水位计本体以及下方疏水管无向下拉紧受力，造成引出管拉裂。

水位计安装时焊接及特殊工种施工人员必须技术熟练及持证上岗，按《DL/T 869-2012火力发电厂焊接技术规程》要求，

更换水位计玻璃板时接触面需清理干净，按顺序放置云母片，玻璃板、压板，均匀紧故螺丝，力矩大少合适，防止玻璃板碎裂。

2.5锅炉汽包就地水位的优化设计改进结果

锅炉厂设计的就地水位计自身较重、固定连接引出管焊缝强度不够、没有支撑导致自重产生较大向下拉应力及微频振动产生焊接疲劳裂纹所致泄漏影响正常电力生产及非停事故的发生，汽包就地水位计最主要问题的原因在于缺乏对就地水位计相应的支撑及滑动膨胀应力的消除功能。现阶段广泛应用的锅炉汽包就地水位已经认识到上述现象的存在，并进行了优化设计的改进措施：主要是对锅炉汽包云母水位计优化设计符合设备运行安全、经济及实际需要的滑动接触性支撑。

锅炉汽包云母水位计滑动接触性支撑的优化设计通过对水位计自重进行支撑及膨胀应力的改善消除，这种优化设计方法的改造能够满足锅炉就地水位计自重产生的拉应力及振动膨胀现象的消除，通过对汽包就地水位计优化设计改造2-3年的使用情况和优化设计改造后就地表计检测的数据结果看，实用性很好安全稳定可靠，解决了汽包就地水位计泄漏的实际凝难问题，获得了电力系统同行专家及锅炉厂设计院的一致认可。

3结论

(1)对汽包就地水位计接触性支撑进行定期检查，如发现接触支撑异常进行及时调整处理避免接触性支撑失效导致水位计自重产生拉应力使连接管或焊缝产生裂纹泄漏的可能。

（2) 制定对汽包就地水位计连接管及焊缝的定期检查检测，对焊缝质量进行严格检验，加强防磨防爆的检查力度，防止焊缝缺陷导致泄漏。

（3）运行中定期对就地水位计进行冲洗和玻璃板的更换及对就地水位计灯光的校对，防止就地水位计远传反馈不清晰及汽、水连通管堵塞。

（4）对水位计玻璃板材质质量严格把关，避免玻璃板碎裂等质量问题导致泄漏。

参考文献

［1］樊泉桂,等.锅炉原理[M].中国电力出版社.

［2］黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].中国电力出版社.

［3］吕植训,等.汽包水位出现“虚假”测量的探讨,石油化工自动化[J].2012(02).