电厂锅炉的运行与维护

2018-06-12李政枭

信息记录材料 2018年7期

李政枭

（呼和浩特科林热电有限公司内蒙古呼和浩特 010000）

1 引言

一般来说锅炉管道的最危险点集中在锅炉管道的弯头，因此弯头也决定了锅炉管道的寿命。在可容忍可靠度下主蒸汽锅炉管道的寿命可靠度受到其可靠寿命力的大小的影响，如图1所示。对于计算主蒸汽锅炉管道材料持久强度的传统等温线外推法，安全系数的微小的变化会导致运行寿命预测的变化，所以选取安全系数至关重要。但是由于运行的环境不同，对于安全系数和锅炉管道寿命的的预估无法统一，因此需要深入分析研究。

图1 最大应力图

图2 安全系数分布

由图2可以看出当使用寿命小于10万时，可靠度R大于0.99；当使用寿命大于10万并逐渐增加，可靠度R在0.99之下迅速下降，可以从其变化程度来分析安全系数n的变化。实验结果表明，当继续运行在8万小时之内，无论n取任何值，其可靠度都是大于0.99，此时其安全的运行的可靠度处于非常高的状态。而当时间大于1万小时，那么n为1.7时可靠度是0.9999，n为1.71时可靠度为0.9870，n为1.72时可靠度仅为0.91，此时的可靠性已经处于非常低的水平，应用可靠度的评价方法比传统等温线外推法有更加良好的稳定性，因为在其安全系数的选则上更加不受限制。

2 应力的分散特性对锅炉寿命可靠度的影响

应力的波动性也会对主蒸汽锅炉管道的寿命可靠性产生影响，图3所示。假设应力偏差小于或等于2.98，寿命10万小时的可靠度可达0.999；假设应力偏差为3.98，寿命10万小时的可靠度下降为0.98；而当应力偏差为4.98时，寿命10万小时的可靠度下降到0.96。

由此可见，当应力偏差为2.98时的可靠度为最大值，当应力偏差为4.98时的可靠度则最低，这说明了应力偏差与可靠性的反向相关关系。通过比较可以得出，应力的波动特性对主蒸汽锅炉管道寿命可靠度的影响比较大。当应力波动性较小时，同一寿命下的可靠度就较高。

图3 应力偏差分布

图4 寿命可靠度评估结果

3 主蒸汽压力对于寿命的可靠度影响的分析

首先假设压力均值为9.51MPa，并假设其它相关联参数的统计分布特性保持不变，那么我们分别选取±15%、±10%和±5%的压力波动范围做锅炉管道寿命的可靠性分析。计算如图4所示，当压力波动范围ΔP处于±5%的数值内，弯头的寿命可达17万小时，当压力波动范围ΔP处于±10%时，弯头的寿命下降为10万小时，当压力的波动范围ΔP达到±15%的范围时，此时的弯头的寿命已经下降到了96729小时。

图5代表了可靠度与压力波动范围的反向相关关系，当压力的波动范围逐渐增加，锅炉管道的寿命可靠度逐渐下降。因此，在波动幅度不相同，但是时间均值相同，并且主蒸汽压力一定的情况下，主蒸汽锅炉管道的运行寿命可靠度是不相同的。由此可以看到，保持主蒸汽参数的稳定性有利于主蒸汽锅炉管道的可靠运行。

图5 弯头105小时寿命可靠度随压力波动范围的变化关系

图6 寿命可靠性计算结果

4 壁厚比的统计分布特性对寿命可靠度的影响

在设定壁厚比分散度的数值为7%，其它参数统计分布特性不变的条件下，分别选取不同的直管和外弧壁厚做主蒸汽锅炉管道弯头的寿命可靠性预算。由图6可以看出，壁厚比与弯头的寿命的可靠度存在反向相关关系。假设可容忍可靠度为0.99，则壁厚比均值为24/26时弯头寿命可靠度为99681小时，壁厚比均值为24.5/25.4时弯头寿命可靠度为85864小时，壁厚比均值为25/25时弯头寿命可靠度为70132小时。图7所示为105小时寿命可靠度随不圆度均值的变化关系。因此，为了保证锅炉管道的可靠运行，我们应当减小锅炉管道弯头加工过程中造成的壁厚不均。