（广东红海湾发电有限公司 广东汕尾 516623）
摘要：状态检修在辅机方面应用的较为成熟，而锅炉本体方面的状态检修应用较少，某电厂在该领域做了一些研究与尝试，取得了一定了效果。一是三级过热器节流孔异物超温案列；二是水冷壁突发性超温案列；三是状态检修与锅炉本体检修的耦合实践应用。本文就上述案列结合状态检修进行简要的分析。
关键词：状态检修；受热面超温；在线温度监测
Research and application of condition based maintenance for boiler
YUAN Hongwei
( Guangdong Red Bay Power Generation Co., Ltd，Shanwei Guangdong 516623，China)
Abstract: Condition maintenance is more mature in auxiliary equipment, condition maintenance in the boiler body is a relatively new thing, and it has been moving forward.But there are also some cases of application, which have achieved certain results.The first is the case of overheating of foreign matter in the orifice of the three-stage superheater;The second is the sudden overheating of the water walls.The third is the practical application of the coupling of condition maintenance and boiler body maintenance.This article conducts a brief analysis of the above-mentioned cases combined with condition maintenance.
Key words:condition maintenance;overheated heating surface;online tempera-ture monitoring
引言
所谓状态检修就是根据设备初期的运行情况来分析其潜在的问题，进而评估其发生的原因，问题进一步发生的方向，设备的可预估寿命，从而合理的安排、制定设备的检修计划。以此减少设备的非计划停运、机组的非停[1]。锅炉受热面超温是锅炉运行中经常出现的问题，其主要有偏烧、异物堵塞、结焦等原因引起，轻者影响机组的安全运行，机组负荷受限，严重的导致非停，直接影响机组的安全及发电量[2]。将状态检修有机的应用到锅炉本体的日常运行监护及检修中，可以有效的发现潜在的隐患，指导运行人员针对性的操作调整，指导检修合理安排工作量，同时可以结合机组的调停进行计划检查，检修[3]。
1 三级过热器节流孔异物超温案列
某电厂过热系统分为四级，大致可分为一级过热器、二级过热器、三级过热器、四级过热器，三级过热器为过热蒸汽的三级过热，具有高温度、高压力参数特点，因此特性的存在，所有对其安全性要求更为严格。
某电厂4号机组于2017年9月18日调停后起机发现，三级过热器第4屏第6管温度比同一管屏其他点的温度偏高，如下图1所示。从图1 可以看出，调停前三过第四屏5、6、7、8点壁温变化趋势相同且同屏不同点的壁温相差不大，最大温度偏差＜20℃，调停后启动（2017年9月19日之后），如图1中可以看出，三过4屏第6管的温度明显比第5、7、8管偏高，第6点比其他点温度高约30-40℃，同时壁温偏差一直存在，该点管壁温度最高到637℃。通过上述的状态监测来看，初步诊断为该超温管存在氧化皮脱落引起节流孔堵塞或者异物堵塞节流孔问题[4]。
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图1 调停前、后温度偏差对比图
1月份根据机组运行情况，结合省调的要求，4号机组进行调停，对三级过热器第1-4屏（从A侧往B侧数）的节流孔（如下图2）及三过第4屏进口管壁U型弯头处（如下图3）进行拍片检查。下图4为三级过热器第4屏第6管节流孔处拍片图像，从拍片的结果来看，节流孔处存在异物。对存在在异物管子进行割管检查，确认存在金属异物，如下图5所示，金属异物长约15mm，宽约11mm，异物位于该管节流孔进口处，异物当量直径约12.69mm，大于该管节流孔最小直径11.1mm。下图6为三级过热器4-6管弯头处的拍片结果，从图中可以看出弯头外弧面有轻微的氧化皮堆积，但是处于可控的范围内，属于正常积累值。对异物进行光谱成分分析，光谱成分的详细数据如下表1所示，查阅相关资料显示该成分接近碳钢，同时根据介质流向及管材材质判断，怀疑为基建遗留物。此外，对管材的硬度进行检查，结果显示硬度符合运行要求。
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图2 三级过热器入口集箱下部节流孔
图5 节流孔异物 图6 三级过热器4-6弯头处拍片图像
表1 金属异物光谱元素成分分析表
检查处理后，4号机组于11月份启动，机组运行稳定后调取SIS系统的在线监测温度数据，如下图7所示，机组启动后三过第4屏四根管壁壁温变化趋势同步且温度偏差小于5℃，即使在高负荷960MW时，温度偏差最大在4℃。壁温状态监测在状态检修中的应用，不仅为锅炉本体如何开展状态检修提供了新的思路，同时也通过检修实际验证了壁温状态检修的真实性。
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图7 处理前、后三过第4屏管材温度对比图
2 水冷壁突发性超温案列
水冷壁作为锅炉的蒸发受热面，在汽水系统中占有重要的地位。锅炉受热面的超温问题严重威胁机组的运行安全，如何有效的控制水冷壁超温，解决水冷壁超温是一个重要的议题。如何利用状态检修的理论来解决或者分析水冷壁超温的问题，同样也是一个难题[5]。本案列介绍了状态检修之在线温度检测在解决水冷壁超温方面的有效应用，详情如下。在线温度监测发现，2号锅炉后墙水冷壁A108、112、115在11月5日出现突发性的超温，比附近区域的管壁温度高约30-40℃，如下图8,经过运行调整后，温度恢复正常。但是在随后的一段时间内，上述三根管出现频繁的超温。为了找到超温的原因，保障机组的安全运行，对相关的汽水系统、制粉系统、吹灰系统进行检查。突发性超温的主要原因如下：通过调取SIS系统发现，从2017年4月至2017年11月，上述几点未出现超温，排除了上述超温点为超温敏感点。从图9超温时期各台磨的运行情况来看，2B磨的一次风粉管压力比同负荷的其他磨压力偏低，B磨的粉管压力为2.08/1.79Kpa，C磨的粉管压力为2.95/2.41Kpa，D磨的粉管压力为3.92/4.27Kpa。结合现场的磨煤机布置情况来看，B磨对应的7、8号角管道最长，弯头最多，管道的阻力最大，若此时的一次风压偏低，容易引起煤粉喷口的刚性不足，煤粉的均匀性偏差大，进而导致火焰偏斜，出现刷墙[6-7]，最终导致上述点超温（超温点位于7-8号角之间）。B磨停运后，F磨启动（如图10），在相同的负荷及其他的运行方式一样的情况下，壁温快速下降，未出现超温，所以此次超温很大可能由于一次风压低，煤粉均匀性差，刚性不足，火焰贴壁引起超温（后检查发现2B磨一次风量测点不准，当前显示值比实际值偏大，导致运行人员不敢增大一次风量，从而使得一次风速偏低）。
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图8 水冷壁壁温变化趋势图
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图10 2B磨启停管材温度变化
此外，对现场的燃烧器摆动机构进行检查，发现个别燃烧器摆动机构传动件-安全销断裂，导致燃烧器在自身重力的作用下出现下摆，无法根据指令摆动上下操作。个别燃烧器无法摆动，会对下游的燃烧器喷口的射流出现影响，导致下游喷口射流角度偏斜，向火侧角度减小，切圆出现局部移位，可能出现局部温度过高，导致水冷壁局部超温[8-9]。同时，当个别燃烧器的下摆与同机构连接的二次风出现摆动不一致时（如二次风水平或者上摆时），会使得煤粉过早的与助燃空气--二次风混合，局部过量空气系数增大，煤粉燃烧加剧，着火提前，进而产生局部高温，水冷壁出现超温[10-11]。
3 状态检修与检修的耦合实践应用
状态检修顾名思义，就是根据设备的运行状态去选择性的，有计划的进行检修，既不欠修，也不过修，实现检修费用的利用最大化，人员安排的合理化，设备寿命的最大化[12]。锅炉受热面管材不论是什么规格、材质，由于其元素、性能等一系列的因素，使其具有固定的使用寿命。当受热面的管材出现超温时，会使材料的力学性能、机械性能发生变化，其使用寿命也会大大缩减。对于寿命缩短，管材减薄的管子就需要在检修期间进行评估、更换。但是如何发现这些问题管材，不出现遗漏，不出现潜在的隐患，是一个很严肃的问题。传统的检修，采用拉网式防磨防爆检查，造成人力、物力、时间的浪费，同时也不一定能够发现潜在的隐患。状态检修为防磨防爆检查提供了一个新的思路，使得在线温度监测与设备检修有效的耦合的一起，逐渐实现了定点检查，定位检修，精准定位，主次分明的检修理念。实施的效果较好，实现了设备的高水平检修，成本的高效利用[13-15]。结合以下检修案列进行分析说明。
（1）2C+检修前对2号炉壁温超温点进行状态梳理，如下表2，发现前墙第436-544根管子区域存在多处超温，其中前墙第544管单月累计超温达68min。2C+检修期间对上述超温区域管材的状态进行重点检查，发现锅炉前墙标高35.7-44.5米左右，上述位置区间的水冷壁中部散管管屏存在高温腐蚀、横向裂纹等问题，对问题严重的区域进行换管处理，共计更换55根，合计约98米；
表2 2号炉超温统计表
注：仪控测点报警值为：前墙中部入口管(标高51.2M)506℃；后墙中部入口管(标高51.2M)498℃
（2）3C+检修前，统计发现前墙中部入口管第472点、第476点、第492点、后墙中部入口管第100点、第104点金属壁温在检修前近5个月内存在超温，超温较为严重的为472、476点，如下表3。在3C+检修中，对上述超温区域重点检查，发现在标高35.7-44.5米左右，超温点区域水冷壁中部散管管屏存在较为严重的横向裂纹并伴有严重的高温腐蚀情况，表现最为严重的为472-476管水冷壁，对问题严重的区域进行换管处理，共计更换132根，合计约330米。
表3 3号炉超温统计表
注：仪控测点报警值为：前墙中部入口管(标高51.2M)506℃；后墙中部入口管(标高51.2M)498℃
4 分析与总结
壁温状态监测在状态检修中的应用，不仅为锅炉本体如何开展状态检修提供了新的思路，同时也通过检修实际验证了壁温状态检修的真实性。此外，状态检修工作的开展可以很好的指导检修实践，在2C+、3C+检修的防磨防爆中，针对性检查减少水冷壁磁粉检测和打磨数量，减少工作量同时提高了缺陷检出率，节约检修费用约20万，提高了设备可靠性，避免了机组运行期间水冷壁泄漏的不安全事件发生，合计节约费用约100万。状态检修的成功应用，使得我们及时发现并处理三过第4屏第6管节流孔存在的异物，精确定位使得减少拍片位置约130个，节省费用约20万，避免了一次机组的非停，节省了爆管抢修及增发电量利润，合计费用约750万元。
总的来说，状态检修在本体方面的应用颇具成效，提高了设备的安全价值，提高了电厂的综合性经济效益。
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