余熱鍋爐汽包電接點水位計泄漏原因分析

張浩良

(望亭發(fā)電廠,江蘇蘇州 215155)

S109FA級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組余熱鍋爐采用三壓、再熱、臥式、無補燃、自然循環(huán)余熱鍋爐,有高壓、中壓、低壓3個汽包。汽包水位測量分別采用云母就地水位計、單室平衡容器差壓水位計和電接點水位計。而電接點水位計目前普遍選用的是國產(chǎn)電接點水位計,水位計采用了普通壓入式電極。

1 電接點水位計電極泄漏的原因

經(jīng)過幾年來對余熱鍋爐汽包電接點水位計的維護和跟蹤,結(jié)合相關(guān)理論進行了分析,總結(jié)了造成電接點水位計電極泄漏的3個原因。

(1)電極本身特性產(chǎn)生的泄漏。從電極本身分析,國產(chǎn)電極與進口電極相比其質(zhì)量有明顯的差別,對使用環(huán)境也有不同的要求。國產(chǎn)電極由于結(jié)構(gòu)、材料等限制,存在以下3個缺點:

1)氧化鋁瓷管中間是空心的,其壁厚為2.5 mm,為了在加工時與瓷封件的封接方便,氧化鋁管比較長,通常有25mm,同時氧化鋁管是比較脆的材料,所以,它長時間承受汽包工作壓力的強度還是比較差的,其使用壽命為1～2年。

2)電極芯是直接用瓷接頭與外部接線相連的,芯桿的絕緣套是由分段的瓷套管組成,電極芯無法獲得很好的固定,瓷接頭又有一定的重量,長期振動會造成電極最前端的瓷封件疲勞開裂而泄漏。

3)由于氧化鋁和瓷封件的連接是用銀銅合金或純銅完成的,銅是不耐高溫的,長期在飽和蒸汽溫度的環(huán)境下會產(chǎn)生變形,這樣,也會在接口處出現(xiàn)泄漏。

(2)電接點水位計的現(xiàn)場安裝及使用環(huán)境不符合要求。地處亞熱帶地區(qū)的余熱鍋爐爐頂采用敞篷結(jié)構(gòu),同時燃氣輪機啟、停頻繁,鍋爐經(jīng)常需要放水與進水,以下4種情況很容易引起電接點水位計的泄漏:

1)燃氣輪機啟、停頻繁,使得余熱鍋爐汽包壓力、溫度也頻繁變化,對電極造成沖擊,容易造成電極損壞和密封件泄漏。

2)現(xiàn)場電接點水位測量筒體沒有進行保溫,又沒有安裝汽包小室進行防風(fēng)。因此,受環(huán)境溫度變化的影響大,特別是在冬季環(huán)境溫度比較低時,電極內(nèi)外較大的溫差使得筒體與電極間的膨脹不均勻,造成絕緣子與瓷封件相接處產(chǎn)生應(yīng)力而開裂,導(dǎo)致泄漏。

3)爐水水質(zhì)變化,具有一定腐蝕的爐水長期浸泡會把電極腐蝕,最后造成泄漏。由于燃氣輪機經(jīng)常啟、停,余熱鍋爐經(jīng)常放水、上水,而鍋爐剛上水的水質(zhì)較差,積聚在電接點測量筒體中隨機組的啟動逐漸加熱分解,對電極造成慢性腐蝕損傷。

4)電接點筒體最低水位點的電極安裝位置不合理,造成冬季余熱鍋爐最低水位電極頻繁損壞的重要原因。余熱鍋爐汽包電接點水位計最低水位點的電極安裝在水側(cè)取樣管略上的位置,而水側(cè)取樣管從汽包到電接點筒體是略微向下傾斜(安裝式樣如圖1所示),造成了在機組停用鍋爐放水后該電極的位置存在積水。在冬季室外溫度到零下后就會產(chǎn)生冰凍,電極被冰裂。

(3)其他原因造成的泄漏。如更換電極后投用時預(yù)熱不夠或更換部分電極后在預(yù)熱時對其他未更換的電極造成沖擊,也是產(chǎn)生新?lián)Q電極和舊電極泄漏的原因之一。

2 減少泄漏的方法和途徑

通過對以上原因的分析,查閱相關(guān)技術(shù)資料,經(jīng)過現(xiàn)場不斷摸索,在不對現(xiàn)有設(shè)備進行改造的情況下,若減少泄漏可采取如下3方面措施:

圖1 電接點水位計現(xiàn)場安裝示意圖

(1)針對電極本身的特性,采取定期更換測量電極的方法。每1～2年,所有汽包電接點水位計的測量電極要全部更換一次。一方面,電極使用2年之后已基本達到電極本身的使用年限;另一方面,通過全部更換電極可大大減少在機組運行中更換電極的幾率,從而避免新舊電極在電接點水位計重新投用時預(yù)熱不當造成不必要的泄漏。

(2)針對電接點水位計現(xiàn)場使用情況,針對各種泄漏的原因,在實際處理中,可采用以下3種解決方法:

1)在現(xiàn)場使用中,出現(xiàn)電極本身及他原因泄漏原因和應(yīng)采取定期更換測量電極的方式對電極的整體使用壽命(包括泄漏情況與測量準確性)進行跟蹤并采用成批更換的辦法。

2)對于現(xiàn)場使用中出現(xiàn)的泄漏原因,依據(jù)現(xiàn)場的情況,查閱相關(guān)資料,確認是設(shè)備安裝單位對汽包電接點水位計的安裝要求不了解而造成的泄漏,根據(jù)國電發(fā)[2000]589號文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求實施細則》中防止鍋爐汽包滿和缺水事故中提出“汽包水位測量系統(tǒng),應(yīng)采取正確的保溫、伴熱及防凍措施,以保證汽包水位測量系統(tǒng)的正常運行及正確性”的要求,電接點水位計的基本工作原理和玻璃水位計完全相同,同為聯(lián)通管式水計。如果測量筒體不進行保溫,會造成測量筒體中的平均水溫較汽包中飽和水溫度低。不同溫度下水的密度不同,最終引起電接點水位計測量筒體中的水位比汽包中的實際水位低且偏差會隨外部各種散熱條件的不同而不同,從而影響汽包電接點水位計的正確測量。因此,無論是減少測量誤差,還是減少電極與筒體之間的熱應(yīng)力,均須對測量筒體進行完好的保溫。

3)現(xiàn)場使用中出現(xiàn)電極安裝位置不合理,造成冬季余熱鍋爐最低水位電極頻繁損壞,導(dǎo)致泄漏是余熱鍋爐所特有的現(xiàn)象。因為燃汽輪機存在頻繁啟、停的情況,在冬季停機后,采用整個余熱鍋爐系統(tǒng)放水防凍,但實際上一些熱工測量儀表管路及輔助管路由于安裝及其他原因,往往存在水沒放干凈的死角,而汽包電接點水位計的測量筒體也屬于這個情況,最低端電極位置在水側(cè)測量管取樣口水平線以下而經(jīng)常積水,一旦室外溫度低于零度就會產(chǎn)生冰凍造成電極冰裂。針對這個情況,采用將最低水位點的電極位置適當上移,避開積水位置。經(jīng)過改造之后,不再出現(xiàn)最低水位點電極冰裂的情況。

(3)對于其他情況,應(yīng)根據(jù)實際原因采用針對性的辦法進行解決。若在機組運行中更換電極,電極更換后,要對電極進行充分的預(yù)熱,開啟汽水側(cè)閥門要緩慢,從而達到減少對電極沖擊之目的。

3 結(jié)束語

國產(chǎn)電接點水位計雖然在使用中存在著很多不足,但經(jīng)過認真、細心地維護,也不失為一種價廉、可靠的水位測量系統(tǒng),它在中低壓、中低溫容器水位測量中仍占有一席之地。期待生產(chǎn)廠家能結(jié)合現(xiàn)場實際改進設(shè)備,讓國產(chǎn)電接點水位計朝著減少測量偏差、減少泄漏次數(shù),減少維護工作量方面不斷邁進。