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汽包云母水位計(jì)泄漏原因分析和操作注意事項(xiàng)
云母是一種造巖礦物,呈現(xiàn)六方形的片狀晶形。主要造巖礦物之一。特性是絕緣、耐高溫、工業(yè)上用得最多的是絹云母,廣泛的應(yīng)用于涂料、油漆、電絕緣等行業(yè)。
摘要:本文介紹了汽包云母水位計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),分析其發(fā)生泄漏的主要原因和解決辦法。對(duì)新型水位計(jì)的使用情況進(jìn)行了評(píng)價(jià),并分析了運(yùn)行人員對(duì)水位計(jì)進(jìn)行操作時(shí)的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞:云母水位計(jì) 解決辦法 注意事項(xiàng) 泄漏 原因
前言
汽包水位是汽包鍋爐的重要參數(shù)之一,鍋爐缺水將造成鍋爐水循環(huán)破壞,從而使水冷壁損壞泄漏,甚至大面積爆管。鍋爐滿水將造成受熱面、管道結(jié)垢、腐蝕,甚至汽輪機(jī)水沖擊。在二十五項(xiàng)反措中明確規(guī)定汽包必須安裝兩種以上的水位計(jì)。云母水位計(jì)則普遍被使用。
一、設(shè)備介紹
云母水位計(jì)就是雙色水位計(jì),主要由紅綠光源、云母片、玻璃棱鏡組成,可以直接通過工業(yè)電視將水位顯示到控制室。它其實(shí)就是連通器原理,再利用光在蒸汽中和在水中的折射率不同,使在水位計(jì)正面顯示為:水面以下為綠色,水面以上為紅色。從而達(dá)到顯示水位,體現(xiàn)水位變化的目的。它的優(yōu)點(diǎn)是:直觀、可靠、觀察距離大、較為清晰,使用時(shí)不受水質(zhì)影響。缺點(diǎn)是:因水位計(jì)與汽包內(nèi)溫度差異,造成水的密度差別,使水位較實(shí)際水位偏低。通常采用將水位計(jì)0點(diǎn)人為下移的方法修正,但不精確,使得水位不準(zhǔn)確。通常只作供運(yùn)行人員參考使用。另一個(gè)缺點(diǎn)就是不完全是焊接工藝,有部分為螺栓緊固安裝。而且云母片強(qiáng)度較特質(zhì)鋼材還是較弱,且容易腐蝕。成為鍋爐承壓部件中最為薄弱的設(shè)備,容易發(fā)生泄漏。因鍋爐內(nèi)汽、水壓力較高,泄漏容易傷人,是鍋爐最危險(xiǎn)的部位之一。
二、云母水位計(jì)發(fā)生泄漏的原因
1、材質(zhì)強(qiáng)度低。此類水位計(jì)需要大量透明材料顯示水位。早期汽包水位計(jì)采用玻璃,現(xiàn)在隨著鍋爐壓力不斷升高,采用強(qiáng)度更高的云母。天然云母是一種礦物,它具有良好的隔熱性、彈性和韌性。但強(qiáng)度比起鍋爐其他部分的承壓部件要遜色很多。特別是托電汽包水位計(jì)采用雙列無盲區(qū)長(zhǎng)窗式云母片。這樣的水位計(jì)比牛眼式水位計(jì)顯示清楚明了,無盲區(qū)。但增大云母片的面積,相應(yīng)就增加了云母片所承受的壓力(托電2號(hào)鍋爐設(shè)計(jì)壓力19.71MPa,最高負(fù)荷時(shí)汽包內(nèi)壓力為18MPa以上)。所以就成為薄弱環(huán)節(jié),容易發(fā)生泄漏。
2、云母片容易結(jié)垢、腐蝕。因?yàn)樵颇钙幵谄、水分界面處。因安裝的需要水位計(jì)與汽包連接,而且很近。這樣會(huì)發(fā)生很強(qiáng)烈的熱傳遞,雖然云母片上達(dá)不到爐內(nèi)壓力下的飽和溫度,但隨著水位的波動(dòng),殘留在云母片上的水也會(huì)蒸發(fā),析出其中的鹽分,從而發(fā)生結(jié)垢。長(zhǎng)時(shí)間結(jié)垢就會(huì)造成云母片腐蝕,降低其強(qiáng)度,增加泄漏的可能。
3、熱應(yīng)力的作用。云母水位計(jì)泄漏有個(gè)規(guī)律,在冬季,環(huán)境溫度較低的時(shí)候發(fā)生泄漏次數(shù)較多。上面提到過,水位計(jì)和汽包會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的熱傳遞,水位計(jì)溫度會(huì)很高。但云母片及其密封組件是直接暴露在空氣中,熱量散失很大,表面溫度相對(duì)較低。而云母隔熱性好,傳熱率低,且為提高其強(qiáng)度,云母片通常很厚。這樣就是其內(nèi)外表面溫差很大,熱應(yīng)力很大。在冬季溫度較低時(shí)熱應(yīng)力更大,故泄漏率高。另一方面機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)為滑壓運(yùn)行,壓力隨負(fù)荷變化而變化。而汽包內(nèi)的汽和水正處在飽和區(qū),其溫度隨壓力變化而變化。在不斷變化的熱應(yīng)力和爐內(nèi)壓力的雙重作用下,云母片及其密封組件會(huì)逐漸出現(xiàn)疲勞,強(qiáng)度降低,發(fā)生泄漏。熱應(yīng)力是云母水位計(jì)發(fā)生泄漏的最重要原因之一。水位計(jì)在進(jìn)行沖洗和投停時(shí),因云母片換熱加劇,溫度變化大發(fā)生泄漏。故操作時(shí)應(yīng)特別注意,后面將介紹注意事項(xiàng)。
4、檢修和安裝工藝差。前面提到過,云母水位計(jì)不全部是焊接工藝。云母片的密封組件是螺栓緊固安裝,而且數(shù)量很多。以托電2號(hào)爐水位計(jì)為例,兩列云母片共計(jì)六組。在安裝和檢修時(shí)檢修人員沒有力矩扳手,只能憑經(jīng)驗(yàn)緊固螺栓,質(zhì)量很難保證。而且在安裝和檢修后沒有進(jìn)行熱緊的工序(一般在投運(yùn)后要進(jìn)行兩次熱緊)。其次密封組件的質(zhì)量問題,還有在安裝時(shí)結(jié)合面沒有清潔干凈都是造成水位計(jì)泄漏的原因。在水位計(jì)發(fā)生泄漏絕大多數(shù)都是密封組件發(fā)生泄漏,可見檢修和安裝工藝影響最大。
三、解決辦法
托電公司2號(hào)爐將原傳統(tǒng)的云母水位計(jì)換為WDP型無盲區(qū)低偏差云母水位計(jì)。該型水位計(jì)在傳統(tǒng)水位計(jì)的基礎(chǔ)上在水位計(jì)水側(cè)與鍋爐下降管之間加裝了熱補(bǔ)償管路。利用汽包與下降管之間的壓力差,使水位計(jì)內(nèi)的汽、水循環(huán)起來,提高了水位計(jì)內(nèi)水的溫度。(如圖:1)其主要目的是為了提高水位計(jì)內(nèi)水的溫度,減小與汽包內(nèi)水的密度差,從而提高水位計(jì)的準(zhǔn)確性。另外,水位計(jì)內(nèi)的汽、水循環(huán)起來對(duì)云母片起到加熱的作用,降低了云母片的內(nèi)外溫差,降低了熱應(yīng)力。
普通云母水位計(jì)云母片為天然云母,由于其壽命短、耐腐蝕性差、耐熱性能差等缺點(diǎn)造成了云母水位計(jì)頻繁泄漏。該型水位計(jì)采用人工云母片,提高了云母片的質(zhì)量。
該型水位計(jì)具有自沖效果。其原理是在水位計(jì)頂部加裝了兩個(gè)冷凝罐,與水位計(jì)汽側(cè)相連通。一部分蒸汽進(jìn)入冷凝罐被冷卻凝結(jié),順?biāo)挥?jì)窗口內(nèi)表面流下來,達(dá)到?jīng)_洗水位計(jì)的目的,使水位計(jì)不易結(jié)垢。免除了水位計(jì)日常的沖洗工作,減少了水位計(jì)熱應(yīng)力的劇烈變化,降低了發(fā)生泄漏的幾率。
另外,提高安裝和檢修工藝質(zhì)量是解決水位計(jì)泄漏最重要的工作。提高檢修水平,完善工藝流程,還有很多工作要做。
該型水位計(jì)的缺點(diǎn)是,其熱補(bǔ)償管路需進(jìn)行流量調(diào)整。因熱補(bǔ)償管路與水位計(jì)水側(cè)相連,會(huì)降低水側(cè)壓力,使水位顯示偏低。托電2號(hào)爐在更換為此水位計(jì),在使用一段時(shí)間后,補(bǔ)償管路閥門內(nèi)漏,造成云母水位計(jì)顯示較平衡容器水位計(jì)顯示水位低10-15CM。
四、操作的注意事項(xiàng)
汽包水位計(jì)容易發(fā)生泄漏,且壓力高,是運(yùn)行人員最不愿意操作的設(shè)備。應(yīng)注意以下問題:
1、操作前準(zhǔn)備
1.1選擇操作地點(diǎn),操作時(shí)應(yīng)站在水位計(jì)的側(cè)面,水位計(jì)最薄弱的地方是其正面的云母片及其密封組件,操作時(shí)要遠(yuǎn)離這些位置。最好能在這些部位與操作者之間布置一些遮擋物。
1.2防護(hù)用品。操作者應(yīng)穿戴防燙服,戴防燙手套。有人認(rèn)為汽包壓力那么高,若發(fā)生泄漏這些東西根本起不到任何作用。但實(shí)際上發(fā)生泄漏往往會(huì)因其他設(shè)備阻擋,加之我們提前選擇側(cè)面、遠(yuǎn)離容易泄漏部位的地點(diǎn)操作,高壓蒸汽不會(huì)直接作用到操作者身上,燙傷是最可能的危險(xiǎn)。
1.3選擇好退路,發(fā)生泄漏時(shí)不要驚慌。操作前應(yīng)選擇好退路,但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況往往沒有退避空間,應(yīng)進(jìn)行改造。最重要的是發(fā)生泄漏時(shí)不要驚慌。一般操作汽包水位計(jì)的時(shí)候操作者會(huì)比較緊張,而且汽包水位計(jì)發(fā)生泄漏時(shí)噪音會(huì)很大,對(duì)人的心理沖擊很大。若倉惶避讓,有可能造成磕碰傷害,甚至高空墜落。其實(shí)發(fā)生泄漏時(shí),高壓蒸汽流速相當(dāng)快,人的反應(yīng)時(shí)間根本避讓不開。若發(fā)生泄漏時(shí),操作者沒有受到傷害,就短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有危險(xiǎn),要按選擇好的路線,從容退避。
2、熱態(tài)投運(yùn)。檢修后水位計(jì)的溫度很低,熱態(tài)投運(yùn)過快,會(huì)使云母片及其密封組件在很大的熱應(yīng)力作用下,再次發(fā)生泄漏。這也是為什么水位計(jì)容易在投運(yùn)操作和沖洗操作后發(fā)生泄漏的主要原因。熱態(tài)投運(yùn)應(yīng)注意充分預(yù)暖,一般要在15分鐘以上。而且預(yù)暖時(shí)門不能開的太大,以防換熱過于強(qiáng)烈。預(yù)暖后應(yīng)對(duì)云母片進(jìn)行測(cè)溫,結(jié)合當(dāng)時(shí)汽包壓力,計(jì)算汽、水溫度,判斷是否能夠投運(yùn)。另外投運(yùn)時(shí)應(yīng)先全開二次門,再交替開啟一次門。為什么先全開二次門,這與二次門的結(jié)構(gòu)有關(guān)系(如圖:2)。
圖中安全球的作用就是在流過該閥門的介質(zhì)流速很大時(shí)會(huì)動(dòng)作,堵住管路,截?cái)嘟橘|(zhì)流動(dòng)。也就是說在突然發(fā)生泄漏時(shí),水位計(jì)二次門會(huì)自動(dòng)截?cái)喙苈罚詼p小泄漏量。安全球必須在閥門全開時(shí)才能發(fā)揮作用,所以要先全開二次門。
3、泄漏后隔離操作。泄漏后隔離要先關(guān)嚴(yán)一次門,再關(guān)二次門。原因也與二次門的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。發(fā)生泄漏后,往往二次門的安全球已經(jīng)動(dòng)作,但因不能嚴(yán)密隔斷通路。雖然還會(huì)有泄漏現(xiàn)象,但泄漏已經(jīng)減小很多。安全球會(huì)在閥門接近全關(guān)狀態(tài)時(shí)復(fù)位,不再截?cái)嗤贰H粝汝P(guān)二次門會(huì)使泄漏突然變大,傷及操作者。
二次門這種特性也經(jīng)常使汽包在放水時(shí)造成安全球動(dòng)作,再次上水時(shí)汽包水位計(jì)沒有水位顯示。需要將二次門全關(guān)后再次開啟,才能正常顯示水位。
參考文獻(xiàn):
[1]賀煒《如何安全沖洗汽包水位計(jì)》電力安全技術(shù)出版社 2009年第10期。
[2]楊祥良、楊翠平、尹民權(quán)、汪明渡、尹君 《鍋爐汽包雙色水位計(jì)爆漏原因分析》 發(fā)電設(shè)備出版社。
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