1000MW機(jī)組鍋爐壽命管理技術(shù)研究

孔祥亮

（華電萊州發(fā)電有限公司 山東煙臺(tái) 261400）

1000MW機(jī)組鍋爐壽命管理技術(shù)研究

孔祥亮

（華電萊州發(fā)電有限公司 山東煙臺(tái) 261400）

1000MW機(jī)組鍋爐使用的過(guò)程中，必須要做好壽命管理工作，這是提升機(jī)組鍋爐使用效果，減少問(wèn)題的必由之路。本文針對(duì)1000MW機(jī)組鍋爐的壽命管理展開(kāi)分析，探討了壽命管理的具體方法和技術(shù)措施，探討了如何更好的對(duì)1000MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行有效管理，提出了具體的對(duì)策，希望可以為今后的機(jī)組鍋爐管理和維護(hù)工作提供參考和借鑒。

1000MW機(jī)組；鍋爐；壽命；管理技術(shù)

前言

當(dāng)前，在1000MW機(jī)組鍋爐的使用過(guò)程中，依然存在許多的問(wèn)題，管理方面的問(wèn)題尤為突出，如果管理不當(dāng)，就很容易出現(xiàn)各方面的問(wèn)題，因此，我們必須要分析1000MW機(jī)組鍋爐的管理技術(shù)。

1 壽命管理的基礎(chǔ)理論

1.1 壽命管理所具備的材料

想要對(duì)機(jī)組實(shí)行壽命管理，就必須了解每個(gè)部件的使用材料以及各方面的性能。在機(jī)組初級(jí)階段的運(yùn)行中如果要對(duì)部件進(jìn)行管理，那么就應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選取材料數(shù)據(jù)的下限值。當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行一定時(shí)間而老化之后，應(yīng)該對(duì)部件進(jìn)行合理抽樣檢查，對(duì)材料金相及力學(xué)性能進(jìn)行分析。假如直接取樣存在困難，就可以選取與部件材料牌號(hào)工藝相同的傳統(tǒng)材料并以此來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。除此之外，還需要考慮其性能隨高溫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸劣化的現(xiàn)象。

1.2 部件受力狀態(tài)的計(jì)算

對(duì)于鍋爐汽包來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有超標(biāo)缺陷的前提下，應(yīng)該按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)方法或有限元法對(duì)下降管處的應(yīng)力進(jìn)行具體分析，其中包含了熱應(yīng)力以及內(nèi)壓應(yīng)力；對(duì)于具備超標(biāo)缺陷的汽包而言，使用有限元和解析法對(duì)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。除此之外，還需要分析其彎曲應(yīng)力以及焊接殘余應(yīng)力，同時(shí)還需要對(duì)殘余應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且還應(yīng)該顧及到筒體角度的變化與焊縫周邊所引起的集中應(yīng)力。

其蒸汽管道是依據(jù)管道在實(shí)際中的支吊架情況和相關(guān)的管系設(shè)計(jì)、安裝傳統(tǒng)資料進(jìn)行應(yīng)力分析的，應(yīng)找出最大的受力部和應(yīng)力水平。

1.3 預(yù)測(cè)壽命方法

其高溫蒸汽管道以及高溫集箱都是以蠕變?yōu)橹饕Х绞降牟考?，在蠕變的第二階段，材料持久性較強(qiáng)的最小二乘法擬合曲線(xiàn)公式則是：蠕變孔洞法是根據(jù)材料的金相組織來(lái)決定的，按照蠕變孔洞的構(gòu)成、大小以及密度，并將其分為各個(gè)級(jí)別，通過(guò)判斷材料蠕變損傷的程度，來(lái)確定部件壽命的管理。

對(duì)于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及汽包來(lái)說(shuō)，他們的失效特點(diǎn)基本為低周疲勞，應(yīng)該實(shí)行對(duì)低周疲勞壽命的管理。然而對(duì)調(diào)峰運(yùn)行機(jī)組而言，其高溫蒸汽管道以及高溫集箱也同樣需要考慮疲勞問(wèn)題。

2 超臨界機(jī)組鍋爐的管理控制特點(diǎn)

直流鍋爐—汽機(jī)是一個(gè)多輸入多輸出的被控對(duì)象，其結(jié)構(gòu)模型可簡(jiǎn)化為一個(gè)三輸入三輸出系統(tǒng)。輸入為燃料量、汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度、給水流量，輸出為機(jī)前壓力、機(jī)組負(fù)荷、分離器出口蒸汽溫度或焓值，這些參數(shù)相互影響，且汽水一次性循環(huán)，這對(duì)超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制提出更高要求，具體體現(xiàn)如下。超臨界直流爐汽水沒(méi)有固定的分界點(diǎn)，它隨著燃料、給水量及汽機(jī)調(diào)門(mén)的變化而遷移，直接影響主汽溫度，導(dǎo)致主汽壓力和負(fù)荷的變化，所以在實(shí)際控制過(guò)程中對(duì)風(fēng)燃比、燃水比及汽溫的控制要求較高，尤其是中間點(diǎn)溫度的控制。直流爐中無(wú)汽包，蓄能小，且在外界負(fù)荷變化時(shí)汽壓反映很敏感，因此主汽壓力控制較困難。超臨界直流爐中采用直吹式制粉系統(tǒng)，燃料控制有大的遲延性和滯后性，在很大程度上會(huì)影響對(duì)汽溫、汽壓和負(fù)荷的控制。

3 超超臨界機(jī)組鍋爐壽命管理系統(tǒng)

某電廠超超臨界1000MW機(jī)組于2007年投運(yùn)，鍋爐由哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)日本三菱重工技術(shù)制造，采用П型布置，爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁。主蒸汽參數(shù)為27.56MPa/605℃/603℃在超超臨界機(jī)組鍋爐狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型、壽命評(píng)估模型、材料數(shù)據(jù)庫(kù)、氧化皮脫落預(yù)測(cè)模型等研究基礎(chǔ)上，結(jié)合某電廠的具體生產(chǎn)管理需求，開(kāi)發(fā)了超超臨界機(jī)組鍋爐壽命管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐管和鍋爐部件的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理。

（1）基于電廠現(xiàn)有SIS和MIS平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)；

（2）開(kāi)發(fā)基于B/S結(jié)構(gòu)的超超臨界機(jī)組鍋爐管壽命管理系統(tǒng)，評(píng)估對(duì)象包括二級(jí)過(guò)熱器、三級(jí)過(guò)熱器、四級(jí)過(guò)熱器和二級(jí)再熱器；

（3）開(kāi)發(fā)基于B/S結(jié)構(gòu)的超超臨界機(jī)組鍋爐部件壽命管理系統(tǒng)，評(píng)估對(duì)象包括三級(jí)過(guò)熱器出口聯(lián)箱、四級(jí)過(guò)熱器出口聯(lián)箱、二級(jí)再熱器出口聯(lián)箱、主蒸汽管道、熱段再熱蒸汽管道。

超超臨界機(jī)組鍋爐壽命管理系統(tǒng)主要包括以下4大功能模塊：

（1）在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估通過(guò)實(shí)時(shí)獲取高溫部件的溫度、壓力、負(fù)荷等基礎(chǔ)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸等設(shè)計(jì)參數(shù)，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。其包括超溫風(fēng)險(xiǎn)、蠕變損傷與疲勞損傷及當(dāng)量金屬溫度、應(yīng)力的監(jiān)測(cè)與管理。

（2）氧化皮脫落風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)根據(jù)不同材料氧化規(guī)律，獲取不銹鋼、低合金鋼等材料的氧化統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，通過(guò)鍋爐管內(nèi)壁氧化皮應(yīng)變和壁溫的跟蹤監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)氧化皮脫落風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和異物堵塞風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)。其包括：氧化皮（異物）堵塞和氧化皮脫落風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

（3）設(shè)備壽命評(píng)估依據(jù)設(shè)備狀態(tài)（溫度、應(yīng)力）的評(píng)估結(jié)果，綜合分析設(shè)備氧化、蠕變、疲勞、材料老化等關(guān)鍵因素對(duì)壽命的影響，預(yù)測(cè)設(shè)備殘余壽命。其包括：氧化壽命、蠕變壽命和疲勞壽命預(yù)測(cè)與管理，管排殘余壽命概率分布曲線(xiàn)和爐管殘余壽命報(bào)警及統(tǒng)計(jì)。

（4）設(shè)備信息管理對(duì)高溫設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢驗(yàn)、維修、經(jīng)濟(jì)性等方面的信息進(jìn)行管理，提供設(shè)備綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果，提供檢驗(yàn)與維修決策建議。其包括失效風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與管理，失效原因分析與統(tǒng)計(jì)，結(jié)構(gòu)、測(cè)點(diǎn)信息管理，維修、更換及檢驗(yàn)建議。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，1000MW機(jī)組鍋爐壽命管理工作極為重要，這關(guān)乎1000MW機(jī)組鍋爐的管理水平和管理質(zhì)量，因此，一定要對(duì)1000MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行更加深入的探討，在今后的工作中不斷總結(jié)。

[1]陸云，徐俊，段鵬，等.300MW機(jī)組鍋爐部件壽命管理系統(tǒng)[J].華東電力，2012，33（10）.

[2]史進(jìn)淵，施俊，楊宇，等.4臺(tái)300MW火電機(jī)組壽命管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2015，30（6）.

TK229.2

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1004-7344（2016）29-0036-01

2016-9-18