汽包云母水位計(jì)泄漏原因分析和操作注意事項(xiàng)

陳小光

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

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(guò)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(wú)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(wú)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⑺纸缑嫣?。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(guò)，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(guò)，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(méi)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(méi)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(wèn)題，還有在安裝時(shí)結(jié)合面沒(méi)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(jiàn)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(wú)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(lái)，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(lái)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(lái)，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(wèn)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(méi)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(cāng)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(kāi)。若發(fā)生泄漏時(shí)，操作者沒(méi)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(guò)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(kāi)的太大，以防換熱過(guò)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(kāi)二次門，再交替開(kāi)啟一次門。為什么先全開(kāi)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(guò)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(shuō)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?，以減小泄漏量。安全球必須在閥門全開(kāi)時(shí)才能發(fā)揮作用，所以要先全開(kāi)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?。若先關(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(méi)有水位顯示。需要將二次門全關(guān)后再次開(kāi)啟，才能正常顯示水位。

[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。