張亞洲

(陜西德源府谷能源有限公司，陜西 府谷 719400)

1研究目標(biāo)

建立四管泄漏智能管理系統(tǒng)這一精細(xì)化、可視化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管理要求與實(shí)際應(yīng)用相一致。首先對(duì)鍋爐本體設(shè)備實(shí)現(xiàn)全方位、全過(guò)程的監(jiān)督管理，實(shí)現(xiàn)管理與監(jiān)督相互融合的在線控制；通過(guò)過(guò)程的控制和數(shù)據(jù)的可用性整合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地安排檢修項(xiàng)目，不過(guò)檢、不失檢，降低了檢修成本。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查出的問(wèn)題，生成缺陷單自動(dòng)推送相關(guān)人員，根據(jù)缺陷觸發(fā)生成檢修工單，完成缺陷處理后形成缺陷閉環(huán)；將鍋爐已裝有的泄漏報(bào)警裝置監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)分析相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)時(shí)獲取鍋爐受監(jiān)部件的溫度、壓力和負(fù)荷，記錄鍋爐啟停時(shí)的溫度壓力曲線、鍋爐運(yùn)行時(shí)的超溫超壓情況、超溫曲線等數(shù)據(jù)，進(jìn)行技術(shù)數(shù)據(jù)評(píng)估比較和定量分析，推送檢修建議。

2火力發(fā)電廠鍋爐四管的泄漏原因

2.1化學(xué)腐蝕

根據(jù)化學(xué)腐蝕部位的不同，可以分別將化學(xué)腐蝕分為內(nèi)管腐蝕和外管腐蝕兩種。其中，造成內(nèi)管腐蝕的主要原因在于水冷壁管內(nèi)通過(guò)的水中含有許多化學(xué)成分，使得水中的含氧量和pH值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，容易腐蝕管體內(nèi)壁，進(jìn)而造成管體損傷或與管體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在水壓力的作用下，易發(fā)生鼓包或裂開(kāi)等情況，進(jìn)而出現(xiàn)泄漏。而外管壁的腐蝕則是由于管壁的受熱面靠近鍋爐一側(cè)，鍋爐燃燒后產(chǎn)生的硫化物、氯化物、氧化物等化學(xué)物質(zhì)在高溫的影響下與外管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使外管壁的金屬被腐蝕，導(dǎo)致表面整體厚度變得不均勻。最后，因?yàn)槭軣岵痪?、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致爆管。

2.2超高溫和氧化層的產(chǎn)生、脫落

超高溫分為長(zhǎng)時(shí)間超高溫和短時(shí)間超高溫2種情況。長(zhǎng)時(shí)間的超高溫會(huì)使管體的受熱面在高溫的影響下發(fā)生熔化，溫度越高，金屬材料的熔化速度就會(huì)越快，并且在熔化過(guò)程中四管很容易形成爆口或裂紋并伴有氧化皮的產(chǎn)生和脫落。而短時(shí)間的高溫則會(huì)使管的承受能力發(fā)生較大差距，從而因溫度差較大而發(fā)生爆管，若此時(shí)管壁存在爆口，則可能會(huì)將其呈撕裂狀快速?gòu)堥_(kāi)，造成嚴(yán)重事故。

3鍋爐四管泄露應(yīng)對(duì)措施

3.1水質(zhì)控制及腐蝕物質(zhì)控制

嚴(yán)格控制通過(guò)四管的水質(zhì)，確保水的pH值和化學(xué)成分含量始終保持在安全范圍內(nèi)，從根本上減少四管的腐蝕現(xiàn)象，同時(shí)在滿足pH值和化學(xué)成分含量安全范圍的情況下，還需要保證化學(xué)元素含量，但由于火電廠鍋爐的復(fù)雜性，必須保證壁管的受熱均勻性，以避免管壁破裂。

對(duì)氧化皮的生成和脫落加以控制，總的來(lái)說(shuō)就是要減緩氧化皮的生成，控制脫落，加強(qiáng)對(duì)氧化層的檢查，及時(shí)清理和更換。具體手段為：在人工可操作的地方進(jìn)行人工清理，在人工操作不到的地方，采用能夠清除氧化皮的清洗水，最后要加強(qiáng)對(duì)工作人員的管理，嚴(yán)格監(jiān)督鍋爐的受熱情況，并按時(shí)對(duì)鍋爐四管的膨脹、磨損情況進(jìn)行相應(yīng)記錄，加強(qiáng)對(duì)燃燒區(qū)域內(nèi)水冷壁管的高溫區(qū)域、嚴(yán)重腐蝕區(qū)域、磨損區(qū)域和脹粗、鼓脹等區(qū)域的重點(diǎn)檢查，及時(shí)更換受損嚴(yán)重的水冷壁管。

3.2智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.2.1 鍋爐“四管”三維可視化模型

建立基于鍋爐三維可視化模型，利用先進(jìn)的3DMAX技術(shù)，通過(guò)三維建模構(gòu)建鍋爐1∶1高保真模型，將鍋爐內(nèi)受熱面管子、集箱、焊口、支吊架、四大管道、連接管道等設(shè)備進(jìn)行三維繪制，并關(guān)聯(lián)設(shè)備的基礎(chǔ)臺(tái)賬信息、檢修信息、泄爆信息、超溫信息、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)信息等，通過(guò)三維的方式關(guān)聯(lián)展現(xiàn)，建立與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)的三維數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)組設(shè)備的計(jì)算機(jī)數(shù)字圖形化管理，方便管理人員直觀查看設(shè)備信息及預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)位置。

3.2.2 “四管”狀態(tài)、風(fēng)險(xiǎn)、壽命評(píng)估壁溫狀態(tài)監(jiān)測(cè)

超溫統(tǒng)計(jì)。超過(guò)溫度上限的測(cè)點(diǎn)超限級(jí)別、累計(jì)時(shí)間、超限次數(shù)、累計(jì)風(fēng)險(xiǎn)查詢和導(dǎo)出。其中，累計(jì)超溫風(fēng)險(xiǎn)是在線監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)的一個(gè)核心功能，通過(guò)對(duì)超溫記錄的計(jì)算，評(píng)估鍋爐管子目前的狀態(tài)；超溫記錄。建立某個(gè)管子超限歷史清單，包括超溫的開(kāi)始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、超限級(jí)別、幅值等，查看趨勢(shì)圖。

氧化皮風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。氧化皮脫落模型是在線監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)的另一核心應(yīng)用，根據(jù)溫度變化的頻率和幅度，通過(guò)氧化皮脫落模型計(jì)算出受熱面內(nèi)部氧化皮脫落量大小。通過(guò)模型計(jì)算，及時(shí)預(yù)測(cè)高溫受熱管內(nèi)氧化皮堆積情況，大大降低由氧化皮堵塞而造成非計(jì)停的概率；風(fēng)險(xiǎn)及壽命評(píng)估。系統(tǒng)配置當(dāng)量溫度、當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算方法和殘余壽命計(jì)算模型。實(shí)時(shí)監(jiān)視部件下評(píng)估點(diǎn)的壽命狀態(tài)和當(dāng)前壽命最低的評(píng)估點(diǎn)信息。

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。基于全廠對(duì)于安全生產(chǎn)及設(shè)備管控的需求，系統(tǒng)構(gòu)建了設(shè)備模型數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)、企業(yè)管理數(shù)據(jù)融合應(yīng)用的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、三維模型庫(kù)組成。發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程工藝數(shù)據(jù)由SIS系統(tǒng)負(fù)責(zé)從各DCS系統(tǒng)采集存儲(chǔ)至PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，各子模塊在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)在線采集平臺(tái)采集存儲(chǔ)至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，不具備自動(dòng)采集條件的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)表單填報(bào)平臺(tái)采集存儲(chǔ)至Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，三維模型數(shù)據(jù)通過(guò)建模過(guò)程生成三維模型存儲(chǔ)在三維模型文件庫(kù)中。

4結(jié)語(yǔ)

鍋爐管中水蒸氣富含O、Na、S、C1元素，具有腐蝕性，在高溫作用下容易引發(fā)應(yīng)力腐蝕。鍋爐管內(nèi)側(cè)焊縫余高太高，焊趾角度尖銳引發(fā)應(yīng)力集中，加上高溫應(yīng)力腐蝕，在內(nèi)側(cè)焊縫處形成裂紋并貫通到表面，使得水蒸氣在壓力作用下得以溢出。建議降低焊縫余高，增加焊趾過(guò)度角，以減少應(yīng)力集中，此外提高水蒸氣的純凈度，避免應(yīng)力腐蝕，可以有效防止鍋爐管裂紋的形成。