F—149型水力吹灰器故障分析與改進(jìn)

關(guān)鵬

[摘要]針對(duì)長(zhǎng)春熱電發(fā)展有限公司3、4號(hào)爐水力吹灰器運(yùn)行中存在閥門(mén)漏水、動(dòng)密封點(diǎn)漏泄和吹灰套管燒損等缺陷，結(jié)合設(shè)備本身設(shè)計(jì)上的不足，找出缺陷所在的原因，進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)備改造，取得了預(yù)期的效果，為鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障。

[關(guān)鍵詞]水力吹灰器；原因分析；改造

0引言

長(zhǎng)春熱電發(fā)展有限公司3、4號(hào)爐兩臺(tái)200MW，HG-670/140-YM9型機(jī)組，采用的是上?？巳R德·貝爾格曼公司生產(chǎn)的F-149型水力吹灰器。機(jī)組自2005年10月投產(chǎn)以來(lái)，因檢修維護(hù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等原因，多次發(fā)生缺陷，導(dǎo)致水力吹灰器投入率難以提高。由于近年來(lái)燃煤緊張，機(jī)組目前逐步加大褐煤摻燒量，甚至達(dá)到全燒褐煤，燃燒方式與機(jī)組設(shè)計(jì)方式不符，鍋爐結(jié)焦情況嚴(yán)重，吹灰器頻繁投入使用，由最初的每周吹灰投入2次遞增至每天投入至少3次，結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)甚至全天投入使用，故障發(fā)生率增大。因此，只有通過(guò)不斷的設(shè)備改進(jìn)，才能提高水力吹灰器的投入率，提高鍋爐出力及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

1吹灰器工作原理

水力吹灰器的作用是用來(lái)清除受熱面上的焦渣，清潔受熱面，提高受熱面的傳熱效果，以防止過(guò)熱器、再熱器超溫，同時(shí)降低排煙溫度。

水力吹灰器是用水作為吹灰介質(zhì)，通過(guò)噴嘴作用，形成高速射流，利用水射流對(duì)渣的“激冷淬裂”原理，來(lái)清除鍋爐蒸發(fā)受熱面上的流態(tài)渣或黏性渣（即利用冷水使水冷壁管上的熔融狀的流態(tài)渣先凝固，由于水的汽化潛熱很大，它會(huì)很快地被蒸發(fā)掉，劇烈汽化膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力使焦渣松散、碎裂，將掛在水冷壁的焦渣清除）。

水力吹灰器吹掃時(shí)，行走箱前進(jìn)，通過(guò)其上方槽型滑道碰觸機(jī)械觸點(diǎn)控制閥門(mén)開(kāi)啟，吹灰套管邊旋轉(zhuǎn)、邊行進(jìn)、邊吹掃直至前端點(diǎn)，然后反向邊旋轉(zhuǎn)、邊后退、邊吹掃，通過(guò)槽型滑道碰觸機(jī)械觸點(diǎn)控制閥門(mén)關(guān)閉，行走箱繼續(xù)后退，通過(guò)退到位開(kāi)關(guān)控制停止。吹掃時(shí)。從噴嘴出來(lái)的水束向爐墻螺旋噴射，水束的吹掃面呈環(huán)行，吹掃范圍可根據(jù)需要調(diào)整凸輪角度在30°-360°內(nèi)變化。

2吹灰器布置、結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式

我公司3、4號(hào)爐水力吹灰器單臺(tái)為一個(gè)系統(tǒng)，包括兩臺(tái)水力吹灰泵、吹灰器手動(dòng)總門(mén)、電動(dòng)門(mén)、12臺(tái)水力吹灰器、12個(gè)分支手動(dòng)門(mén)、壓力表、排水門(mén)。12臺(tái)水力吹灰器共分三層，分別布置在爐膛前側(cè)18米、24米、30米平臺(tái)處。

吹灰器的主要部件有給水管路、帶閥桿的進(jìn)水閥、進(jìn)水管、帶噴口的吹灰套管、行走箱、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)及鏈條、行程開(kāi)關(guān)、螺旋傳動(dòng)軸、箱體等。

吹灰器運(yùn)行方式：利用水力吹灰泵將20℃～60℃的消防水加壓，當(dāng)吹灰器投入時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈條，使得螺旋傳動(dòng)軸帶動(dòng)行走箱前進(jìn)，吹灰套管由行走箱帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，在吹灰套管進(jìn)入爐膛100mm時(shí)，行走箱上部的槽道將帶閥桿的進(jìn)水閥按一定方向旋轉(zhuǎn)，水由給水軟管、進(jìn)水閥、給水軟管、吹灰內(nèi)管進(jìn)入到吹灰套管內(nèi)，由噴口處噴射到水冷壁上，隨著吹灰套管繼續(xù)前進(jìn)。吹掃范圍逐漸加大，當(dāng)行走箱與回退行程接觸后自動(dòng)回退，行走箱槽道在回退過(guò)程中將閥桿按反方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)進(jìn)水閥關(guān)閉，吹灰器停止供水，當(dāng)行走箱與限位開(kāi)關(guān)接觸后停止，此吹掃過(guò)程結(jié)束。

3F-149型水力吹灰器故障原因分析

3.1吹灰器吹灰套管彎曲變形，無(wú)法回退和噴口燒損問(wèn)題

原廠使用的吹灰套管采用1Cr18Ni9，耐熱溫度為600%，壁厚為2mm，管壁過(guò)薄，在運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生機(jī)械故障或給水軟管、閥門(mén)故障，通常情況是將水泵停止，因斷水使得吹灰套管溫度高而燒彎曲變形的情況時(shí)有發(fā)生。

3.2吹灰器進(jìn)水閥問(wèn)題

3.2.1進(jìn)水閥泄漏

原廠提供的進(jìn)水閥工藝簡(jiǎn)單，密封墊經(jīng)常發(fā)生磨損；水力吹灰器設(shè)計(jì)工作壓力為1.0-1.2MPa，實(shí)際工作壓力達(dá)到3.5 MPa。

3.2.2進(jìn)水閥為機(jī)械閥，經(jīng)常發(fā)生行程不到位，無(wú)法完全關(guān)閉閥門(mén)的現(xiàn)象

進(jìn)水閥的閥桿與閥體固定不牢靠；進(jìn)水閥的閥桿安裝不當(dāng)，觸點(diǎn)與行走箱的槽道有效接觸面??；螺旋傳動(dòng)軸彎曲，行走箱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上下或左右浮動(dòng)，閥門(mén)觸點(diǎn)角度偏斜。

3.3進(jìn)水管盤(pán)根漏水

螺旋傳動(dòng)軸由于長(zhǎng)度、安裝及制造誤差等原因存在一定的彎曲度，行走箱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中上下或左右浮動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)超過(guò)5mm距離，使得吹灰套管盤(pán)根內(nèi)徑擠壓成橢圓形，造成密封不嚴(yán)密。

3.4給水軟管與行走箱發(fā)生機(jī)械摩擦，甚至給水管斷裂

給水軟管實(shí)際長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不符，造成給水管彎曲角度大，且沒(méi)有有效固定，管子自然下垂，當(dāng)行走箱前、后運(yùn)行時(shí)與管子產(chǎn)生機(jī)械摩擦，極易損壞。

3.5吹灰器行走箱卡澀

為防止盤(pán)根漏水，吹灰內(nèi)管與吹灰套管盤(pán)根壓蓋過(guò)緊；進(jìn)水管彎曲；行走箱內(nèi)積灰；行走箱傳動(dòng)齒輪因異物卡澀造成無(wú)法傳動(dòng)；進(jìn)到位、退到位行程開(kāi)關(guān)損壞；電動(dòng)機(jī)鏈條過(guò)緊。

3.6箱體積灰

因運(yùn)行人員操作不穩(wěn)定，爐膛正壓，從吹灰套管與爐膛縫隙中噴灰；吹灰器箱體外殼未安裝，使得外部灰粉進(jìn)入箱體內(nèi)部；檢修人員維護(hù)周期短。

4F-149型水力吹灰器逐步改進(jìn)措施

隨著我公司褐煤摻燒比例的逐步提高，鍋爐水冷壁結(jié)焦量增大，根據(jù)”鍋爐受熱面失效分析”，結(jié)焦后鍋爐熱效率將在短時(shí)間內(nèi)下降3%～6%，傳熱效果差，煤耗加大，排煙溫度高，因此吹灰器頻繁投入使用，故障率激增，為了提高F一149型水力吹灰器的投入率，進(jìn)行了以下改進(jìn)：

4.1第一次改進(jìn)（2006年）

（1）吹灰套管管壁厚由原2mm增加至5mm，剛性增強(qiáng)，加強(qiáng)焊接質(zhì)量，在噴嘴、封堵的焊接質(zhì)量上、在延長(zhǎng)套管使用壽命上都起到了重要作用；加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理，定期進(jìn)行吹灰套管外觀檢查，發(fā)現(xiàn)吹灰套管彎曲或噴嘴損壞，及時(shí)更換或修復(fù)。

（2）改進(jìn)進(jìn)水閥門(mén)，閥桿處安裝防脫落螺栓，防止脫落造成的假吹現(xiàn)象；閥體與箱體的連接增加固定點(diǎn)；閥體尺寸加大，增加填料密封減少閥體漏泄。

（3）在機(jī)箱內(nèi)部安裝固定夾，將給水管固定，防止管子自然下垂。

（4）在保證密封的情況下，填料壓緊適中，防止發(fā)生進(jìn)水管抱死造成進(jìn)水管彎曲。

（5）在吹灰器箱體下方，爐前和爐后各割出1個(gè)放灰孔，通過(guò)行走箱帶動(dòng)，將箱體內(nèi)積灰通過(guò)放灰孔排出箱體，避免積灰。

（6）將彎曲較大的螺旋傳動(dòng)軸拆除返廠校直。

改進(jìn)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益：

2006年9、10月，共2個(gè)月時(shí)間內(nèi)花費(fèi)的備件費(fèi)用：

3、4號(hào)爐共更換給水軟管9根300×9=2 700（元）

3、4號(hào)爐共更換吹灰進(jìn)水管4根120×4=480（元）

3、4號(hào)爐共更換吹灰套管12根2 200×12=26 400（元）

3、4號(hào)爐共更換進(jìn)水閥6個(gè)2 991×6=17 946（元）

合計(jì)：47 526元（不包含人工費(fèi)用）

按照2個(gè)月花費(fèi)47 526元計(jì)算，每年吹灰器檢修費(fèi)用（按每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行期6個(gè)月計(jì)算）為：47 526×3=142 578（元）。

改造金額：新吹灰套管費(fèi)用（材質(zhì)：1Crl8Ni9，φ60×5mm）2 800×10=28 000（元）

重新制作進(jìn)水閥費(fèi)用：2 991×6=17 946（元）

合計(jì)：45 946元

改進(jìn)后節(jié)約資金為：142 578-45 946=96 632（元）

4.2第二次改進(jìn)（2009年9月）

經(jīng)過(guò)2年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，吹灰器進(jìn)水閥門(mén)故障率仍然偏高，閥桿經(jīng)常脫落，造成假吹現(xiàn)象較多，由于進(jìn)水閥安裝位置空間小檢修困難，參照限位開(kāi)關(guān)的工作原理，我公司組織進(jìn)行第二次改進(jìn)，取消行走箱槽道開(kāi)關(guān)閥門(mén)的結(jié)構(gòu)形式，將進(jìn)水閥門(mén)改為臥式，加工90°閥桿，通過(guò)角鋼將閥門(mén)固定在吹灰器箱體側(cè)邊，在行走箱上焊接觸點(diǎn)撞塊。行走箱前進(jìn)，通過(guò)撞塊帶動(dòng)進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)啟，行走箱后退，帶動(dòng)進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉。吹灰器經(jīng)常假吹現(xiàn)象得到有效解決。

改進(jìn)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益（不包含人工費(fèi)用）：全部改進(jìn)均利用檢修余料，未發(fā)生費(fèi)用改進(jìn)后每月可減少更換吹灰套管2根，每年節(jié)省吹灰器檢修費(fèi)用：2 800×12=33 600（元）。

4.3第三次改進(jìn)（4號(hào)爐2010年9月、3號(hào)爐2010年11月）

車間檢修維護(hù)人員數(shù)量減少，存在吹灰器故障處理不及時(shí)；進(jìn)水閥密封墊及閥桿密封膠圈經(jīng)常漏水，維護(hù)量大；閥門(mén)固定螺絲孔易損壞，更換進(jìn)水閥門(mén)數(shù)量逐步增加；由于設(shè)計(jì)原因，水力吹灰泵出口實(shí)際壓力比設(shè)計(jì)壓力高，機(jī)械式吹灰器進(jìn)水閥門(mén)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)工作需求等原因。2010年中旬3、4號(hào)爐褐煤改造拆除16臺(tái)XQF-1-20型燃油電磁閥，在倉(cāng)庫(kù)中找出8臺(tái)DQF-15YF型電磁閥，為我公司水力吹灰器進(jìn)行第三次改進(jìn)提供了改進(jìn)用材料，燃油電磁閥工作壓力為6.4MPa，滿足設(shè)備使用壓力，通過(guò)申請(qǐng)，公司決定對(duì)3、4號(hào)爐水力吹灰器進(jìn)水閥門(mén)進(jìn)行改造，將2臺(tái)機(jī)組共計(jì)24臺(tái)吹灰器機(jī)械式進(jìn)水閥門(mén)全部更換為電磁閥，通過(guò)在行走箱上焊接機(jī)械撞塊，在箱體上安裝—套限位開(kāi)關(guān)，通過(guò)電路控制電磁閥動(dòng)作開(kāi)啟和關(guān)閉閥門(mén)，徹底消除了進(jìn)水閥門(mén)經(jīng)常漏泄的現(xiàn)狀。

改進(jìn)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益（不包含人工費(fèi)用）：

全部改進(jìn)均利用檢修拆除的電磁閥，未發(fā)生費(fèi)用，節(jié)省費(fèi)用：8 000×24=19.2（萬(wàn)元）

安裝電磁閥電源箱及附屬設(shè)備，每臺(tái)爐改造費(fèi)用2.3萬(wàn)元：23 000×2=4.6（萬(wàn)元）

3、4號(hào)爐每月更換進(jìn)水閥2個(gè)，節(jié)省檢修費(fèi)用：2 991×2-×12≈7.2（萬(wàn)元）

改造后可節(jié)省全年檢修費(fèi)用：7.2-4.6=2.6（萬(wàn)元）

4.4第四次改進(jìn)（2011年）

原廠設(shè)計(jì)吹灰內(nèi)管固定在箱體面板上，易發(fā)生內(nèi)管刮傷、彎曲等缺陷，吹灰套管盤(pán)根漏水問(wèn)題極為突出。為解決該項(xiàng)問(wèn)題，我們集思廣益，對(duì)多種動(dòng)密封型式進(jìn)行討論分析，2011年進(jìn)行將單臺(tái)吹灰器吹灰內(nèi)管固定式改為隨行走箱移動(dòng)式的試驗(yàn)，進(jìn)水管與行走箱同時(shí)進(jìn)退，使得吹灰內(nèi)管與吹灰套管盤(pán)根形成圓周360°旋轉(zhuǎn)，不再360°盤(pán)旋前進(jìn)和后退，密封嚴(yán)密，此項(xiàng)改造經(jīng)過(guò)1年的實(shí)際使用，確認(rèn)效果非常好，2012年全部進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益（不包含人工費(fèi)用）：

改進(jìn)材料利用原吹灰內(nèi)管的部分白鋼管，吹灰器固定板使用公司金工車間δ10mm的邊角料，固定螺栓使用48套，估算改進(jìn)成本不超過(guò)500元。

改進(jìn)至今已運(yùn)行5年，吹灰內(nèi)管未發(fā)生備件更換費(fèi)用，吹灰套管盤(pán)根漏水缺陷也得到有效解決。

5水力吹灰器的使用和維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)

吹灰器是否能用好，其決定性因素有三：一是吹灰器的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量；二是安裝質(zhì)量；三是維護(hù)與保養(yǎng)。

吹灰系統(tǒng)由三大部分組成：一是吹灰器，二是控制系統(tǒng)，三是吹灰套管道。如果哪一部分有問(wèn)題，吹灰器就不能正常運(yùn)行。所以影響吹灰器正常運(yùn)行的原因是多方面的。

（1）領(lǐng)導(dǎo)重視。要正確認(rèn)識(shí)水力吹灰器在鍋爐運(yùn)行中的重要性，配備充足檢修人員、建立獎(jiǎng)懲制度，保證水力吹灰器的投入率。

（2）要有專職的維護(hù)人員，熟悉吹灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和一般故障的處理方法，根據(jù)說(shuō)明書(shū)及有關(guān)資料對(duì)吹灰器進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)此方面的技術(shù)培訓(xùn)工作。

（3）在正常的情況下，水力吹灰器在鍋爐不正常或積灰不多的情況下，定期投用，絕對(duì)不能長(zhǎng)期閑置不用。

（4）在水力吹灰器系統(tǒng)運(yùn)行中控制盤(pán)上出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，一定要及時(shí)處理，排除故障，防止水力吹灰器吹灰套管燒損，吹灰投入時(shí)安排人員就地監(jiān)督。

（5）做好運(yùn)行、檢修記錄，總結(jié)吹灰經(jīng)驗(yàn)，制訂合理的吹灰程序與吹灰周期。

（6）維護(hù)人員要經(jīng)常到現(xiàn)場(chǎng)巡視，進(jìn)行吹灰器箱體積灰清理、軸承潤(rùn)滑，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（7）要保證檢修用的備品備件充足。

6效果比較

通過(guò)四次設(shè)備改進(jìn)，將F-149型水力吹灰器吹灰套管管壁厚度增加、進(jìn)水閥改為電磁閥、箱體改進(jìn)、吹灰內(nèi)管固定式改為隨行走箱移動(dòng)式，通過(guò)改進(jìn)前后的比較，缺陷故障率得到有效控制，效果顯著，同時(shí)維護(hù)費(fèi)用逐年降低。

7結(jié)語(yǔ)

由于目前我國(guó)水力吹灰器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例較少，可提供的借鑒經(jīng)驗(yàn)幾乎沒(méi)有，因此，對(duì)鍋爐水吹灰器缺陷原因分析結(jié)論是通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合得出的，通過(guò)數(shù)次改造效果看，達(dá)到了改造的預(yù)期目的。同時(shí)，多次改造也為解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。