劉　晨

（臨沂市工程咨詢?cè)?山東 臨沂 276000）

電廠熱力設(shè)備金屬防護(hù)及監(jiān)督的實(shí)際應(yīng)用

劉晨

（臨沂市工程咨詢?cè)?山東 臨沂 276000）

煤氣發(fā)電綜合利用發(fā)電廠是黑色冶金企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效利用途徑。由于受冶金生產(chǎn)煤氣量的影響，發(fā)電機(jī)組的發(fā)電負(fù)荷變化較大。其相關(guān)熱力設(shè)備尤其是高溫高壓設(shè)備受熱面或承壓部分因長(zhǎng)期受熱負(fù)荷變化等的沖擊會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力交變，引起微觀組織老化和力學(xué)性能劣化，其綜合表現(xiàn)為金屬損傷，通常會(huì)有蠕變損傷、疲勞損傷等。因此而造成的金屬缺陷，最終導(dǎo)致設(shè)備異常甚至設(shè)備事故。我們?cè)诿簹獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行中建立有效的金屬防護(hù)及監(jiān)督運(yùn)行模式，做到有效的監(jiān)測(cè)熱力設(shè)備及其金屬部件的狀態(tài)及性質(zhì)，保持對(duì)機(jī)組各熱力設(shè)備的壽命掌控，對(duì)易損部件進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)并及時(shí)修理更換，可以將該類因素導(dǎo)致的設(shè)備事故抑制在萌芽狀態(tài)。

煤氣發(fā)電;熱力設(shè)備;金屬防護(hù);金屬監(jiān)督

1　背景

某鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)自備煤氣發(fā)電廠共有8臺(tái)50MW煤氣發(fā)電機(jī)組，其中鍋爐為NG-220/9.8-Q6型燃?xì)忮仩t，汽輪機(jī)為6臺(tái)N50-8.83高溫高壓凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)C50-8.83/0.981高溫高壓一級(jí)調(diào)整抽汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，在運(yùn)行中均保持額定主蒸汽參數(shù)運(yùn)行。

在鋼鐵生產(chǎn)大環(huán)境下運(yùn)行的煤氣發(fā)電機(jī)組，其接受煤氣量受煉鐵、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)影響波動(dòng)較大，且波動(dòng)頻率較高，運(yùn)行中各機(jī)組發(fā)電負(fù)荷變化較快。自機(jī)組建成投產(chǎn)以來(lái)，各機(jī)組熱力設(shè)備均在較大的熱力交變工況下運(yùn)行，設(shè)備不可避免的出現(xiàn)了一定問(wèn)題。

2　設(shè)備運(yùn)行中遇到的疑難問(wèn)題

（1）某機(jī)組操作人員首先發(fā)現(xiàn)自動(dòng)主汽門處有明顯漏汽，機(jī)組破壞真空緊急停機(jī)。經(jīng)冷卻后拆檢自動(dòng)主汽門發(fā)現(xiàn)部分法蘭連接螺栓斷裂。

（2）某機(jī)組大修過(guò)程中經(jīng)對(duì)主汽門螺栓、調(diào)門螺栓、汽缸高中壓螺栓進(jìn)行測(cè)量硬度值，發(fā)現(xiàn)部分主汽門螺栓，調(diào)節(jié)汽門螺栓，導(dǎo)管螺栓條，汽缸螺栓硬度超標(biāo)。

（3）汽輪機(jī)、鍋爐主蒸汽管道與其旁路管道的焊接處多次出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致主蒸汽出現(xiàn)泄漏，被迫緊急停機(jī)，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)秩序。

（4）某機(jī)組大修過(guò)程中，將汽輪機(jī)開缸檢修后發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)噴嘴組出現(xiàn)部分導(dǎo)葉斷裂脫落，并且集中于進(jìn)汽量較大的1、2#噴嘴組。

（5）煤氣發(fā)電鍋爐在運(yùn)行中曾多次出現(xiàn)高壓省煤器吊掛管泄露情況，其主要外部表現(xiàn)為上級(jí)省煤器部位有氣流聲，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)鍋爐必須緊急停爐，以避免出現(xiàn)鍋爐水位迅速下降及省煤器爆管等惡性事故。

3　問(wèn)題分析

問(wèn)題分析：

（1）金屬疲勞是金屬材料受到外力作用后，其內(nèi)部即處于受脅和松弛這樣一種矛盾的狀態(tài)之中。受脅表明材料內(nèi)部能量升高，而松弛則可能使能量降低，松弛過(guò)程主要通過(guò)塑性變形和斷裂來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)金屬受脅達(dá)到飽和狀態(tài)而不能繼續(xù)再用塑性變形或根本就不能以塑性變形來(lái)松弛時(shí)，若再增加應(yīng)力，它就會(huì)以斷裂的形式來(lái)徹底松弛。

（2）火力發(fā)電廠高溫部件長(zhǎng)期在高溫環(huán)境下工作時(shí)，其金相組織隨著時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生變化，即使部件的工作應(yīng)力低于該溫度下金屬材料的彈性極限，但還是會(huì)發(fā)生緩慢的塑性變形(蠕變)，主要表現(xiàn)為金屬材料組織珠光體的球化、石墨化、碳化物的析出和形成蠕變空洞。按其外部表征測(cè)算，一般規(guī)定主蒸汽管道、高溫蒸汽聯(lián)箱經(jīng)10萬(wàn)小時(shí)運(yùn)行后，總變形量不超過(guò)1%；汽輪機(jī)汽缸10萬(wàn)小時(shí)后的總變形量不超過(guò)0.1%；鍋爐的合金鋼過(guò)熱器管和再熱管，當(dāng)蠕變脹粗大于2.5%時(shí)，即行更換；鍋爐的碳鋼過(guò)熱器管和再熱器管，當(dāng)蠕變脹粗大于3.5%時(shí)，即行更換。

4　金屬材料防護(hù)及監(jiān)督模式的建立

4.1 運(yùn)行調(diào)整及日常防護(hù)管理模式

（1）穩(wěn)定主體設(shè)備負(fù)荷，降低鍋爐受熱面熱負(fù)荷變化率，穩(wěn)定其工作環(huán)境。（2）采用科學(xué)方法預(yù)測(cè)部件壽命的技術(shù)。主要依據(jù)部件原始及維修更換等資料，部件服役前和目前通過(guò)金相分析得出的材料的各項(xiàng)力學(xué)性能、微觀組織老化程度結(jié)論，以及幾何尺寸和缺陷狀況，加之衡量部件服役環(huán)境和危險(xiǎn)部位的受力情況，然后采用合理的判據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)部件壽命。（3）對(duì)易受損部件綜合其材料特性、工作環(huán)境等分析確定更換為更高壓力溫度要求的強(qiáng)化金屬等。（4）對(duì)易受損部件主要指直管段等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的管道熱補(bǔ)償，利用管道的彎曲管段的彈性變形來(lái)補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)，防止因此而產(chǎn)生的管道變形甚至蒸汽泄露等。（5）定期對(duì)該類設(shè)備進(jìn)行金屬監(jiān)督，對(duì)于已發(fā)現(xiàn)硬度、材料探傷、金屬厚度等不合格的部件要嚴(yán)格更換，不可帶病運(yùn)行。

4.2 金屬監(jiān)督管理模式

（1）管道厚度測(cè)量，利用超聲波測(cè)厚儀對(duì)常溫管道如各系統(tǒng)介質(zhì)管道等進(jìn)行壁厚測(cè)量，測(cè)點(diǎn)取在彎頭、閥門、變徑、三通的前后等比較容易出現(xiàn)雜物積累或介質(zhì)沖刷的位置，并建立設(shè)備管道測(cè)厚記錄臺(tái)賬。

（2）金屬硬度測(cè)試，通常采用金屬布氏硬度測(cè)試，其硬度可以認(rèn)為是金屬材料局部表面在接觸壓力的任用下抵抗塑性變形的一種能力。

（3）超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，并以此判斷缺陷位置和大小。各機(jī)組歷次停機(jī)大修期間均應(yīng)對(duì)各主體設(shè)備取點(diǎn)進(jìn)行超聲波探傷并形成書面資料存檔以備下一檢修周期進(jìn)行同期對(duì)比。

（4）磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場(chǎng)與磁粉的相互作用，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對(duì)這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實(shí)現(xiàn)了磁粉探傷。

5　結(jié)論

經(jīng)過(guò)多方面、多層次的熱力設(shè)備金屬監(jiān)督與防護(hù)，該模式已經(jīng)于該企業(yè)實(shí)現(xiàn)了例行化。通過(guò)該項(xiàng)措施，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)數(shù)年汽機(jī)高溫高壓螺栓等連接件的無(wú)故障運(yùn)行，主蒸汽管道疏水泄露、鍋爐省煤器吊掛管故障率也正趨于穩(wěn)步降低的可控態(tài)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)了煤氣發(fā)電機(jī)組的安全連續(xù)運(yùn)行。

[1]宋琳生.電廠金屬材料[J].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

[2]葉濤.熱力發(fā)電廠[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.171

劉晨（1987-），男，山東臨沂人，本科，助理工程師，研究方向：熱能與動(dòng)力工程，主要從事工程咨詢工作，歷任日照鋼鐵能源動(dòng)力部煤氣發(fā)電車間汽機(jī)運(yùn)行工、汽機(jī)技術(shù)員、車間主任等職位，主持實(shí)施了該電廠金屬監(jiān)督模式建立、電廠熱機(jī)效率監(jiān)測(cè)及管理等課題。