余热锅炉汽包电接点水位计泄漏原因分析

张浩良

(望亭发电厂,江苏苏州 215155)

S109FA级燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉采用三压、再热、卧式、无补燃、自然循环余热锅炉,有高压、中压、低压3个汽包。汽包水位测量分别采用云母就地水位计、单室平衡容器差压水位计和电接点水位计。而电接点水位计目前普遍选用的是国产电接点水位计,水位计采用了普通压入式电极。

1 电接点水位计电极泄漏的原因

经过几年来对余热锅炉汽包电接点水位计的维护和跟踪,结合相关理论进行了分析,总结了造成电接点水位计电极泄漏的3个原因。

(1)电极本身特性产生的泄漏。从电极本身分析,国产电极与进口电极相比其质量有明显的差别,对使用环境也有不同的要求。国产电极由于结构、材料等限制,存在以下3个缺点:

1)氧化铝瓷管中间是空心的,其壁厚为2.5 mm,为了在加工时与瓷封件的封接方便,氧化铝管比较长,通常有25mm,同时氧化铝管是比较脆的材料,所以,它长时间承受汽包工作压力的强度还是比较差的,其使用寿命为1～2年。

2)电极芯是直接用瓷接头与外部接线相连的,芯杆的绝缘套是由分段的瓷套管组成,电极芯无法获得很好的固定,瓷接头又有一定的重量,长期振动会造成电极最前端的瓷封件疲劳开裂而泄漏。

3)由于氧化铝和瓷封件的连接是用银铜合金或纯铜完成的,铜是不耐高温的,长期在饱和蒸汽温度的环境下会产生变形,这样,也会在接口处出现泄漏。

(2)电接点水位计的现场安装及使用环境不符合要求。地处亚热带地区的余热锅炉炉顶采用敞篷结构,同时燃气轮机启、停频繁,锅炉经常需要放水与进水,以下4种情况很容易引起电接点水位计的泄漏:

1)燃气轮机启、停频繁,使得余热锅炉汽包压力、温度也频繁变化,对电极造成冲击,容易造成电极损坏和密封件泄漏。

2)现场电接点水位测量筒体没有进行保温,又没有安装汽包小室进行防风。因此,受环境温度变化的影响大,特别是在冬季环境温度比较低时,电极内外较大的温差使得筒体与电极间的膨胀不均匀,造成绝缘子与瓷封件相接处产生应力而开裂,导致泄漏。

3)炉水水质变化,具有一定腐蚀的炉水长期浸泡会把电极腐蚀,最后造成泄漏。由于燃气轮机经常启、停,余热锅炉经常放水、上水,而锅炉刚上水的水质较差,积聚在电接点测量筒体中随机组的启动逐渐加热分解,对电极造成慢性腐蚀损伤。

4)电接点筒体最低水位点的电极安装位置不合理,造成冬季余热锅炉最低水位电极频繁损坏的重要原因。余热锅炉汽包电接点水位计最低水位点的电极安装在水侧取样管略上的位置,而水侧取样管从汽包到电接点筒体是略微向下倾斜(安装式样如图1所示),造成了在机组停用锅炉放水后该电极的位置存在积水。在冬季室外温度到零下后就会产生冰冻,电极被冰裂。

(3)其他原因造成的泄漏。如更换电极后投用时预热不够或更换部分电极后在预热时对其他未更换的电极造成冲击,也是产生新换电极和旧电极泄漏的原因之一。

2 减少泄漏的方法和途径

通过对以上原因的分析,查阅相关技术资料,经过现场不断摸索,在不对现有设备进行改造的情况下,若减少泄漏可采取如下3方面措施:

图1 电接点水位计现场安装示意图

(1)针对电极本身的特性,采取定期更换测量电极的方法。每1～2年,所有汽包电接点水位计的测量电极要全部更换一次。一方面,电极使用2年之后已基本达到电极本身的使用年限;另一方面,通过全部更换电极可大大减少在机组运行中更换电极的几率,从而避免新旧电极在电接点水位计重新投用时预热不当造成不必要的泄漏。

(2)针对电接点水位计现场使用情况,针对各种泄漏的原因,在实际处理中,可采用以下3种解决方法:

1)在现场使用中,出现电极本身及他原因泄漏原因和应采取定期更换测量电极的方式对电极的整体使用寿命(包括泄漏情况与测量准确性)进行跟踪并采用成批更换的办法。

2)对于现场使用中出现的泄漏原因,依据现场的情况,查阅相关资料,确认是设备安装单位对汽包电接点水位计的安装要求不了解而造成的泄漏,根据国电发[2000]589号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求实施细则》中防止锅炉汽包满和缺水事故中提出“汽包水位测量系统,应采取正确的保温、伴热及防冻措施,以保证汽包水位测量系统的正常运行及正确性”的要求,电接点水位计的基本工作原理和玻璃水位计完全相同,同为联通管式水计。如果测量筒体不进行保温,会造成测量筒体中的平均水温较汽包中饱和水温度低。不同温度下水的密度不同,最终引起电接点水位计测量筒体中的水位比汽包中的实际水位低且偏差会随外部各种散热条件的不同而不同,从而影响汽包电接点水位计的正确测量。因此,无论是减少测量误差,还是减少电极与筒体之间的热应力,均须对测量筒体进行完好的保温。

3)现场使用中出现电极安装位置不合理,造成冬季余热锅炉最低水位电极频繁损坏,导致泄漏是余热锅炉所特有的现象。因为燃汽轮机存在频繁启、停的情况,在冬季停机后,采用整个余热锅炉系统放水防冻,但实际上一些热工测量仪表管路及辅助管路由于安装及其他原因,往往存在水没放干净的死角,而汽包电接点水位计的测量筒体也属于这个情况,最低端电极位置在水侧测量管取样口水平线以下而经常积水,一旦室外温度低于零度就会产生冰冻造成电极冰裂。针对这个情况,采用将最低水位点的电极位置适当上移,避开积水位置。经过改造之后,不再出现最低水位点电极冰裂的情况。

(3)对于其他情况,应根据实际原因采用针对性的办法进行解决。若在机组运行中更换电极,电极更换后,要对电极进行充分的预热,开启汽水侧阀门要缓慢,从而达到减少对电极冲击之目的。

3 结束语

国产电接点水位计虽然在使用中存在着很多不足,但经过认真、细心地维护,也不失为一种价廉、可靠的水位测量系统,它在中低压、中低温容器水位测量中仍占有一席之地。期待生产厂家能结合现场实际改进设备,让国产电接点水位计朝着减少测量偏差、减少泄漏次数,减少维护工作量方面不断迈进。