1000MW机组锅炉寿命管理技术研究

孔祥亮

（华电莱州发电有限公司 山东烟台 261400）

1000MW机组锅炉寿命管理技术研究

孔祥亮

（华电莱州发电有限公司 山东烟台 261400）

1000MW机组锅炉使用的过程中，必须要做好寿命管理工作，这是提升机组锅炉使用效果，减少问题的必由之路。本文针对1000MW机组锅炉的寿命管理展开分析，探讨了寿命管理的具体方法和技术措施，探讨了如何更好的对1000MW机组锅炉进行有效管理，提出了具体的对策，希望可以为今后的机组锅炉管理和维护工作提供参考和借鉴。

1000MW机组；锅炉；寿命；管理技术

前言

当前，在1000MW机组锅炉的使用过程中，依然存在许多的问题，管理方面的问题尤为突出，如果管理不当，就很容易出现各方面的问题，因此，我们必须要分析1000MW机组锅炉的管理技术。

1 寿命管理的基础理论

1.1 寿命管理所具备的材料

想要对机组实行寿命管理，就必须了解每个部件的使用材料以及各方面的性能。在机组初级阶段的运行中如果要对部件进行管理，那么就应该根据标准要求选取材料数据的下限值。当机组在运行一定时间而老化之后，应该对部件进行合理抽样检查，对材料金相及力学性能进行分析。假如直接取样存在困难，就可以选取与部件材料牌号工艺相同的传统材料并以此来进行试验。除此之外，还需要考虑其性能随高温时间的延长而逐渐劣化的现象。

1.2 部件受力状态的计算

对于锅炉汽包来说，在没有超标缺陷的前提下，应该按照相关的标准规定，试验方法或有限元法对下降管处的应力进行具体分析，其中包含了热应力以及内压应力；对于具备超标缺陷的汽包而言，使用有限元和解析法对应力进行计算。除此之外，还需要分析其弯曲应力以及焊接残余应力，同时还需要对残余应力进行实时检测，并且还应该顾及到筒体角度的变化与焊缝周边所引起的集中应力。

其蒸汽管道是依据管道在实际中的支吊架情况和相关的管系设计、安装传统资料进行应力分析的，应找出最大的受力部和应力水平。

1.3 预测寿命方法

其高温蒸汽管道以及高温集箱都是以蠕变为主要失效方式的部件，在蠕变的第二阶段，材料持久性较强的最小二乘法拟合曲线公式则是：蠕变孔洞法是根据材料的金相组织来决定的，按照蠕变孔洞的构成、大小以及密度，并将其分为各个级别，通过判断材料蠕变损伤的程度，来确定部件寿命的管理。

对于汽轮机、发电机以及汽包来说，他们的失效特点基本为低周疲劳，应该实行对低周疲劳寿命的管理。然而对调峰运行机组而言，其高温蒸汽管道以及高温集箱也同样需要考虑疲劳问题。

2 超临界机组锅炉的管理控制特点

直流锅炉—汽机是一个多输入多输出的被控对象，其结构模型可简化为一个三输入三输出系统。输入为燃料量、汽轮机调门开度、给水流量，输出为机前压力、机组负荷、分离器出口蒸汽温度或焓值，这些参数相互影响，且汽水一次性循环，这对超临界机组协调控制提出更高要求，具体体现如下。超临界直流炉汽水没有固定的分界点，它随着燃料、给水量及汽机调门的变化而迁移，直接影响主汽温度，导致主汽压力和负荷的变化，所以在实际控制过程中对风燃比、燃水比及汽温的控制要求较高，尤其是中间点温度的控制。直流炉中无汽包，蓄能小，且在外界负荷变化时汽压反映很敏感，因此主汽压力控制较困难。超临界直流炉中采用直吹式制粉系统，燃料控制有大的迟延性和滞后性，在很大程度上会影响对汽温、汽压和负荷的控制。

3 超超临界机组锅炉寿命管理系统

某电厂超超临界1000MW机组于2007年投运，锅炉由哈尔滨锅炉厂引进日本三菱重工技术制造，采用П型布置，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁。主蒸汽参数为27.56MPa/605℃/603℃在超超临界机组锅炉状态监测模型、寿命评估模型、材料数据库、氧化皮脱落预测模型等研究基础上，结合某电厂的具体生产管理需求，开发了超超临界机组锅炉寿命管理系统，实现锅炉管和锅炉部件的实时动态监测和管理。

（1）基于电厂现有SIS和MIS平台设计系统架构；

（2）开发基于B/S结构的超超临界机组锅炉管寿命管理系统，评估对象包括二级过热器、三级过热器、四级过热器和二级再热器；

（3）开发基于B/S结构的超超临界机组锅炉部件寿命管理系统，评估对象包括三级过热器出口联箱、四级过热器出口联箱、二级再热器出口联箱、主蒸汽管道、热段再热蒸汽管道。

超超临界机组锅炉寿命管理系统主要包括以下4大功能模块：

（1）在线状态监测与评估通过实时获取高温部件的温度、压力、负荷等基础测点数据，结合设备的结构、尺寸等设计参数，在线监测及评估设备运行状态。其包括超温风险、蠕变损伤与疲劳损伤及当量金属温度、应力的监测与管理。

（2）氧化皮脱落风险监测根据不同材料氧化规律，获取不锈钢、低合金钢等材料的氧化统计表达式，通过锅炉管内壁氧化皮应变和壁温的跟踪监测，实现氧化皮脱落风险预测和异物堵塞风险监测。其包括：氧化皮（异物）堵塞和氧化皮脱落风险预测。

（3）设备寿命评估依据设备状态（温度、应力）的评估结果，综合分析设备氧化、蠕变、疲劳、材料老化等关键因素对寿命的影响，预测设备残余寿命。其包括：氧化寿命、蠕变寿命和疲劳寿命预测与管理，管排残余寿命概率分布曲线和炉管残余寿命报警及统计。

（4）设备信息管理对高温设备的设计、制造、安装、运行、检验、维修、经济性等方面的信息进行管理，提供设备综合风险预测结果，提供检验与维修决策建议。其包括失效风险预测与管理，失效原因分析与统计，结构、测点信息管理，维修、更换及检验建议。

4 结束语

综上所述，1000MW机组锅炉寿命管理工作极为重要，这关乎1000MW机组锅炉的管理水平和管理质量，因此，一定要对1000MW机组锅炉进行更加深入的探讨，在今后的工作中不断总结。

[1]陆云，徐俊，段鹏，等.300MW机组锅炉部件寿命管理系统[J].华东电力，2012，33（10）.

[2]史进渊，施俊，杨宇，等.4台300MW火电机组寿命管理系统的设计与应用[J].动力工程学报，2015，30（6）.

TK229.2

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1004-7344（2016）29-0036-01

2016-9-18