汽包云母水位計泄漏原因分析和操作注意事項
云母是一種造巖礦物，呈現(xiàn)六方形的片狀晶形。主要造巖礦物之一。特性是絕緣、耐高溫、工業(yè)上用得最多的是絹云母，廣泛的應(yīng)用于涂料、油漆、電絕緣等行業(yè)。
摘要：本文介紹了汽包云母水位計的優(yōu)缺點，分析其發(fā)生泄漏的主要原因和解決辦法。對新型水位計的使用情況進(jìn)行了評價，并分析了運行人員對水位計進(jìn)行操作時的注意事項。
關(guān)鍵詞：云母水位計 解決辦法 注意事項 泄漏 原因
前言
汽包水位是汽包鍋爐的重要參數(shù)之一，鍋爐缺水將造成鍋爐水循環(huán)破壞，從而使水冷壁損壞泄漏，甚至大面積爆管。鍋爐滿水將造成受熱面、管道結(jié)垢、腐蝕，甚至汽輪機水沖擊。在二十五項反措中明確規(guī)定汽包必須安裝兩種以上的水位計。云母水位計則普遍被使用。
一、設(shè)備介紹
云母水位計就是雙色水位計，主要由紅綠光源、云母片、玻璃棱鏡組成，可以直接通過工業(yè)電視將水位顯示到控制室。它其實就是連通器原理，再利用光在蒸汽中和在水中的折射率不同，使在水位計正面顯示為：水面以下為綠色，水面以上為紅色。從而達(dá)到顯示水位，體現(xiàn)水位變化的目的。它的優(yōu)點是：直觀、可靠、觀察距離大、較為清晰，使用時不受水質(zhì)影響。缺點是：因水位計與汽包內(nèi)溫度差異，造成水的密度差別，使水位較實際水位偏低。通常采用將水位計0點人為下移的方法修正，但不精確，使得水位不準(zhǔn)確。通常只作供運行人員參考使用。另一個缺點就是不完全是焊接工藝，有部分為螺栓緊固安裝。而且云母片強度較特質(zhì)鋼材還是較弱，且容易腐蝕。成為鍋爐承壓部件中最為薄弱的設(shè)備，容易發(fā)生泄漏。因鍋爐內(nèi)汽、水壓力較高，泄漏容易傷人，是鍋爐最危險的部位之一。
二、云母水位計發(fā)生泄漏的原因
1、材質(zhì)強度低。此類水位計需要大量透明材料顯示水位。早期汽包水位計采用玻璃，現(xiàn)在隨著鍋爐壓力不斷升高，采用強度更高的云母。天然云母是一種礦物，它具有良好的隔熱性、彈性和韌性。但強度比起鍋爐其他部分的承壓部件要遜色很多。特別是托電汽包水位計采用雙列無盲區(qū)長窗式云母片。這樣的水位計比牛眼式水位計顯示清楚明了，無盲區(qū)。但增大云母片的面積，相應(yīng)就增加了云母片所承受的壓力(托電2號鍋爐設(shè)計壓力19.71MPa，最高負(fù)荷時汽包內(nèi)壓力為18MPa以上)。所以就成為薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生泄漏。
2、云母片容易結(jié)垢、腐蝕。因為云母片處在汽、水分界面處。因安裝的需要水位計與汽包連接，而且很近。這樣會發(fā)生很強烈的熱傳遞，雖然云母片上達(dá)不到爐內(nèi)壓力下的飽和溫度，但隨著水位的波動，殘留在云母片上的水也會蒸發(fā)，析出其中的鹽分，從而發(fā)生結(jié)垢。長時間結(jié)垢就會造成云母片腐蝕，降低其強度，增加泄漏的可能。
3、熱應(yīng)力的作用。云母水位計泄漏有個規(guī)律，在冬季，環(huán)境溫度較低的時候發(fā)生泄漏次數(shù)較多。上面提到過，水位計和汽包會發(fā)生強烈的熱傳遞，水位計溫度會很高。但云母片及其密封組件是直接暴露在空氣中，熱量散失很大，表面溫度相對較低。而云母隔熱性好，傳熱率低，且為提高其強度，云母片通常很厚。這樣就是其內(nèi)外表面溫差很大，熱應(yīng)力很大。在冬季溫度較低時熱應(yīng)力更大，故泄漏率高。另一方面機組在正常運行時為滑壓運行，壓力隨負(fù)荷變化而變化。而汽包內(nèi)的汽和水正處在飽和區(qū)，其溫度隨壓力變化而變化。在不斷變化的熱應(yīng)力和爐內(nèi)壓力的雙重作用下，云母片及其密封組件會逐漸出現(xiàn)疲勞，強度降低，發(fā)生泄漏。熱應(yīng)力是云母水位計發(fā)生泄漏的最重要原因之一。水位計在進(jìn)行沖洗和投停時，因云母片換熱加劇，溫度變化大發(fā)生泄漏。故操作時應(yīng)特別注意，后面將介紹注意事項。
4、檢修和安裝工藝差。前面提到過，云母水位計不全部是焊接工藝。云母片的密封組件是螺栓緊固安裝，而且數(shù)量很多。以托電2號爐水位計為例，兩列云母片共計六組。在安裝和檢修時檢修人員沒有力矩扳手，只能憑經(jīng)驗緊固螺栓，質(zhì)量很難保證。而且在安裝和檢修后沒有進(jìn)行熱緊的工序(一般在投運后要進(jìn)行兩次熱緊)。其次密封組件的質(zhì)量問題，還有在安裝時結(jié)合面沒有清潔干凈都是造成水位計泄漏的原因。在水位計發(fā)生泄漏絕大多數(shù)都是密封組件發(fā)生泄漏，可見檢修和安裝工藝影響最大。
三、解決辦法
托電公司2號爐將原傳統(tǒng)的云母水位計換為WDP型無盲區(qū)低偏差云母水位計。該型水位計在傳統(tǒng)水位計的基礎(chǔ)上在水位計水側(cè)與鍋爐下降管之間加裝了熱補償管路。利用汽包與下降管之間的壓力差，使水位計內(nèi)的汽、水循環(huán)起來，提高了水位計內(nèi)水的溫度。(如圖：1)其主要目的是為了提高水位計內(nèi)水的溫度，減小與汽包內(nèi)水的密度差，從而提高水位計的準(zhǔn)確性。另外，水位計內(nèi)的汽、水循環(huán)起來對云母片起到加熱的作用，降低了云母片的內(nèi)外溫差，降低了熱應(yīng)力。
普通云母水位計云母片為天然云母，由于其壽命短、耐腐蝕性差、耐熱性能差等缺點造成了云母水位計頻繁泄漏。該型水位計采用人工云母片，提高了云母片的質(zhì)量。
該型水位計具有自沖效果。其原理是在水位計頂部加裝了兩個冷凝罐，與水位計汽側(cè)相連通。一部分蒸汽進(jìn)入冷凝罐被冷卻凝結(jié)，順?biāo)挥嫶翱趦?nèi)表面流下來，達(dá)到?jīng)_洗水位計的目的，使水位計不易結(jié)垢。免除了水位計日常的沖洗工作，減少了水位計熱應(yīng)力的劇烈變化，降低了發(fā)生泄漏的'幾率。
另外，提高安裝和檢修工藝質(zhì)量是解決水位計泄漏最重要的工作。提高檢修水平，完善工藝流程，還有很多工作要做。
該型水位計的缺點是，其熱補償管路需進(jìn)行流量調(diào)整。因熱補償管路與水位計水側(cè)相連，會降低水側(cè)壓力，使水位顯示偏低。托電2號爐在更換為此水位計，在使用一段時間后，補償管路閥門內(nèi)漏，造成云母水位計顯示較平衡容器水位計顯示水位低10-15CM。
四、操作的注意事項
汽包水位計容易發(fā)生泄漏，且壓力高，是運行人員最不愿意操作的設(shè)備。應(yīng)注意以下問題：
1、操作前準(zhǔn)備
1.1選擇操作地點，操作時應(yīng)站在水位計的側(cè)面，水位計最薄弱的地方是其正面的云母片及其密封組件，操作時要遠(yuǎn)離這些位置。最好能在這些部位與操作者之間布置一些遮擋物。
1.2防護(hù)用品。操作者應(yīng)穿戴防燙服，戴防燙手套。有人認(rèn)為汽包壓力那么高，若發(fā)生泄漏這些東西根本起不到任何作用。但實際上發(fā)生泄漏往往會因其他設(shè)備阻擋，加之我們提前選擇側(cè)面、遠(yuǎn)離容易泄漏部位的地點操作，高壓蒸汽不會直接作用到操作者身上，燙傷是最可能的危險。
1.3選擇好退路，發(fā)生泄漏時不要驚慌。操作前應(yīng)選擇好退路，但現(xiàn)場實際情況往往沒有退避空間，應(yīng)進(jìn)行改造。最重要的是發(fā)生泄漏時不要驚慌。一般操作汽包水位計的時候操作者會比較緊張，而且汽包水位計發(fā)生泄漏時噪音會很大，對人的心理沖擊很大。若倉惶避讓，有可能造成磕碰傷害，甚至高空墜落。其實發(fā)生泄漏時，高壓蒸汽流速相當(dāng)快，人的反應(yīng)時間根本避讓不開。若發(fā)生泄漏時，操作者沒有受到傷害，就短時間內(nèi)不會有危險，要按選擇好的路線，從容退避。
2、熱態(tài)投運。檢修后水位計的溫度很低，熱態(tài)投運過快，會使云母片及其密封組件在很大的熱應(yīng)力作用下，再次發(fā)生泄漏。這也是為什么水位計容易在投運操作和沖洗操作后發(fā)生泄漏的主要原因。熱態(tài)投運應(yīng)注意充分預(yù)暖，一般要在15分鐘以上。而且預(yù)暖時門不能開的太大，以防換熱過于強烈。預(yù)暖后應(yīng)對云母片進(jìn)行測溫，結(jié)合當(dāng)時汽包壓力，計算汽、水溫度，判斷是否能夠投運。另外投運時應(yīng)先全開二次門，再交替開啟一次門。為什么先全開二次門，這與二次門的結(jié)構(gòu)有關(guān)系(如圖：2)。
圖中安全球的作用就是在流過該閥門的介質(zhì)流速很大時會動作，堵住管路，截斷介質(zhì)流動。也就是說在突然發(fā)生泄漏時，水位計二次門會自動截斷管路，以減小泄漏量。安全球必須在閥門全開時才能發(fā)揮作用，所以要先全開二次門。
3、泄漏后隔離操作。泄漏后隔離要先關(guān)嚴(yán)一次門，再關(guān)二次門。原因也與二次門的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。發(fā)生泄漏后，往往二次門的安全球已經(jīng)動作，但因不能嚴(yán)密隔斷通路。雖然還會有泄漏現(xiàn)象，但泄漏已經(jīng)減小很多。安全球會在閥門接近全關(guān)狀態(tài)時復(fù)位，不再截斷通路。若先關(guān)二次門會使泄漏突然變大，傷及操作者。
二次門這種特性也經(jīng)常使汽包在放水時造成安全球動作，再次上水時汽包水位計沒有水位顯示。需要將二次門全關(guān)后再次開啟，才能正常顯示水位。
參考文獻(xiàn)：
[1]賀煒《如何安全沖洗汽包水位計》電力安全技術(shù)出版社 2009年第10期。
[2]楊祥良、楊翠平、尹民權(quán)、汪明渡、尹君 《鍋爐汽包雙色水位計爆漏原因分析》 發(fā)電設(shè)備出版社。
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