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百万机组高加人孔门频繁泄漏高效治理

2023-01-14李成红陆金龙

设备管理与维修 2022年22期
关键词:孔门专用工具密封垫

李成红,徐 建,陆金龙

(国家电投集团协鑫滨海发电有限公司,江苏盐城 224500)

0 引言

某百万火力发电厂给水系统采取100%大旁路设计,高加系统由1#、2#、3#号高加及1 台外置蒸汽冷却器、管道、阀门组成,制造厂家为杭州锅炉股份有限公司。机组正常运行时,给水经汽泵升压后依次通过3#、2#、1#高加及外置蒸汽冷却器加热至锅炉省煤器,基建及投产过程中多次发生人孔门泄漏现象,尤其在快速降负荷过程中,对机组安全、经济运行造成较大影响。期间,通过调整螺栓冷热紧力和密封垫型式,可减小人孔泄漏,但并不能彻底消除,1 号机外置冷却器和2 号机1#高加在启停机过程中依然存在外漏现象。

当机组运行中发生某台高加或外置蒸汽冷却器(因作用及结构形式与其它高加相同、后文中统称为高加)人孔门泄漏情况时,给水系统必须切换至旁路运行,从而退出全部高压加热器运行,严重威胁人身安全以及机组安全、环保、经济运行。2 台机组自2017 年投运后将近一年时间里,频繁发生高加人孔门泄漏情况,特别是机组停机过程中每次都会出现1~2 台次高加泄漏事件,为机组安全运行埋下重大隐患。运行中处理高加人孔门泄漏须隔离庞大的高加系统,措施非常多,系统泄压完成具备处理条件时间正常为2 d 左右,当系统存在给水三通阀内漏等情况时,可能造成处理时间进一步延长,甚至系统无法隔离,引起机组非停重大事故。

1 原因分析

高加人孔门泄漏属于威胁机组安全运行的重大缺陷,如泄漏量增大会出现降负荷乃至停机的风险,因此专业人员立即组织分析,通过咨询高加生产厂家及使用类似结构高加的电厂人员,很多电厂发生过同样高加人孔门泄漏情况,通过更换增强型垫片及缩短检修频次,能在一定程度缓解泄漏情况的发生,但未彻底杜绝。依据我厂目前解决高加人孔门泄漏,总结发生原因有以下4 点:

(1)高加人孔门设计为内置式堵头密封形式,内部设置的挡圈结构不合理(图1)。内部挡圈内径与密封垫片外径间隙非常小,单侧仅5 mm 左右,安装对中过程中极易造成密封垫磕碰,密封垫发生局部松散损坏,由于内置式结构,不易发现,机组运行中给水压力随着负荷变化而变化,密封垫在不断经受挤压、膨胀作用下进一步损坏,导致高加人孔门密封面处发生泄漏。

图1 高加人孔门内置式堵头密封形式

(2)检修环境恶劣,安装工艺要求极高。检修过程中系统在隔离后,经过较长时间泄压后压力基本上降至0,但是高加人孔门处温度很难降到100 ℃以下,并且始终存在少量蒸汽窜出,检修人员无法进入到水室内部进行密封面检查及清理,只能结合镜子戴上防烫手套及面罩站在外面检查清理,给检修带来很大的麻烦,严重影响检修质量,增加高加人孔门泄漏概率。

(3)密封垫选型不对或密封垫加工质量缺陷。原密封垫选型为纯石墨密封垫,正常运行时高压给水将堵头及密封垫压紧至高加筒体结合面,理论上压力越高越严密,不会发生泄漏,但负荷波动及机组停运期间,给水压力变化较大,该型式密封垫片伸缩性能相比较差,容易发生泄漏。然而在选择金属缠绕垫片后,如垫片金属绕带及石墨带材质不佳,或者是加工标准达不到耐高强压力,且反复伸缩条件下,同样会发生垫片损坏,人孔门泄漏情况。

(4)原专用工具设计存在缺陷。它主要由3 个部分组成,即3 个支撑架和相应的销轴连接在一起,3 个部分之间通过转动、弯曲,通过4~5 人配合操作,将人孔门堵头从加热器内取出或回装(图2)。由于高加人孔门堵头重近100 kg,且作业空间非常有限,安装工艺要求极高,容易发生垫片损坏情况。

图2 原专用工具示意

2 解决办法

为彻底解决1 号机和2 号机的高、低加、外置蒸汽换热器外漏的问题,提高设备运行可靠性,专业人员多次召开专题会进行探讨,认真分析缺陷形成的表层和深层原因,最终确定应该从人孔门专用工具优化改造着手,重新对专用工具进行设计,使其满足使用要求,并具备以下5 点:①改造成本低、加工成本低;②操作方便、快捷;③对中精准、可靠性高;④缩短检修工时;⑤降低检修周期。

(1)去除高加人孔门内置挡圈。利用机组调停检修等机会,确保作业环境安全情况下,人员进入高加水侧,利用角磨机将内置挡圈割除,并将原焊接处打磨平整,作业过程中务必小心谨慎,确保高加人孔门密封面无损伤。如发现密封面损伤时,采用砂轮磨头或铣刀,打磨缺陷位置至平滑过渡,并进行100%PT 检查合格,预热≧150 ℃,进行补焊处理,焊条采用SMAW J607 或E6015-D1(E5915-3M2)Φ3.2 I=90~130 A,焊接完成进行打磨平滑过渡,检查密封面的平面度小于0.05 mm,并进行100%PT 检查合格。

(2)人孔门堵头更换。经过测绘,原高加人孔门堵头密封面偏窄,减去金属缠绕垫内环尺寸5 mm 后,实际密封面尺寸不足15 mm,提前联系高加设备厂家,免费提供新堵头,要求增加实际密封面尺寸至20~25 mm,堵头材料不低于SA387Gr11C12 钢材要求,密封面平整度、耐压等级等参数必须满足给水最高设计工况要求。

(3)选用带内外环的优质金属缠绕垫片。第一,否定使用纯石墨密封垫,因为给水压力波动较大,该类密封垫伸缩性能较差;第二,使用的带内外环金属缠绕垫,内、外环宽度控制在5~8 mm 左右,以金属缠绕垫外环外圈尺寸与人孔门堵头外圆尺寸平齐或略小1~2 mm 即可;第三,确保采用的金属缠绕垫材质及加工工艺优良,确保密封垫具有优质的伸缩性能。

(4)优化检修专用工具。对高加人孔门原检修专用工具进行优化改造,优化改造后的专用工具须具备3 个条件(一是减少转动支撑;二是方便旋转对中;三是保持水平度),从而确保使用安全、操作便捷、对中精度高、缩短检修时间等优点。优化后的专用工具转动套筒安装在支撑架上,为一个圆柱形不锈钢套筒,上面设计有一处吊点,与龙门架、转动手柄配合使用(图3)。在安装过程中,通过调整手拉葫芦,转动手柄,调整人孔门对中(图4),最终保证密封垫片与壳体密封面完全贴合,来保证密封效果。

图3 优化后专用工具示意

图4 活动式可升降龙门吊

(5)提高检修作业人员的技术水平,确保安装质量。专业点检及检修工作负责人要进行检修前安全技术交底,参与检修人员必须熟知检修作业风险,必须熟悉作业过程及专用工具使用,安装过程中由工作负责人统一现场指挥,专业点检全程旁站指导,防止误操作造成设备损坏及运行中人孔门泄漏事件。拉紧螺栓紧固按照以下方式进行:冷态情况下,螺栓分3 次均匀对称交替紧固,分别为要求力矩的30%、70%、100%,最终螺栓的预紧力需达到1300±100 N·m;热态情况下,机组负荷为500 MW(对应给水压力15 MPa)、800 MW(对应给水压力25.15 MPa)、1000 MW(对应给水压力30.515 MPa)时,均用400±20 N·m 力矩进行拉紧螺栓紧固检查。高加及外置冷却器人孔热紧力矩值见表1。

表1 高加及外置冷却器人孔热紧力矩值

3 效果检查

改造后的专用工具在实际运行中均到达了预期的效果,对中效果好,可以微量调节,保证了自密封密封垫片居中、不偏斜,从而杜绝了运行期间泄漏事件的发生。

在人孔门拆装过程中(图5),经过优化的高加人孔门检修专用工具,起到了预期效果,无论在使用效果还是检修质量控制方面,都令人满意。

图5 人孔门拆装

改造后的专用工具节省人力、操作方便,只需3~4 人即可操作,大大缩短检修工时。按照每台高压加热器人孔门拆装需要12 h、6人,72 工时来计算,改造后可节省1/2 的工时与人力。

4 结语

大型火力发电机组在运行中发生高加人孔门泄漏,属于威胁人身和机组安全运行的重大缺陷,需要高度重视。以上通过自己切身经历的多次高加人孔门泄漏事件,分享了发生原因、处理措施以及获得的成效,希望能给大家带来一定的借鉴作用,同时针对高加人孔门泄漏以及其他设备缺陷、隐患,也希望能够与大家进行交流,为人身安全、设备安全、机组高效稳定运行提供多一份保障。

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