百万机组高加人孔门频繁泄漏高效治理
时间：2023-02-11 09:55:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
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）
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。
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
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
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。
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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