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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(diǎn)，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(jià)，并分析了運行人員對水位計進(jìn)行操作時(shí)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(mǎn)水將造成受熱面、管道結垢、腐蝕，甚至汽輪機水沖擊。在二十五項反措中明確規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(guò)工業(yè)電視將水位顯示到控制室。它其實(shí)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。從而達到顯示水位，體現水位變化的目的。它的優(yōu)點(diǎn)是：直觀(guān)、可靠、觀(guān)察距離大、較為清晰，使用時(shí)不受水質(zhì)影響。缺點(diǎn)是：因水位計與汽包內溫度差異，造成水的密度差別，使水位較實(shí)際水位偏低。通常采用將水位計0點(diǎn)人為下移的方法修正，但不精確，使得水位不準確。通常只作供運行人員參考使用。另一個(gè)缺點(diǎn)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備，容易發(fā)生泄漏。因鍋爐內汽、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(lèi)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，現在隨著(zhù)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(wú)盲區長(cháng)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(wú)盲區。但增大云母片的面積，相應就增加了云母片所承受的壓力(托電2號鍋爐設計壓力19.71MPa，最高負荷時(shí)汽包內壓力為18MPa以上)。所以就成為薄弱環(huán)節，容易發(fā)生泄漏。
2、云母片容易結垢、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(huì )發(fā)生很強烈的熱傳遞，雖然云母片上達不到爐內壓力下的飽和溫度，但隨著(zhù)水位的波動(dòng)，殘留在云母片上的水也會(huì )蒸發(fā)，析出其中的鹽分，從而發(fā)生結垢。長(cháng)時(shí)間結垢就會(huì )造成云母片腐蝕，降低其強度，增加泄漏的可能。
3、熱應力的作用。云母水位計泄漏有個(gè)規律，在冬季，環(huán)境溫度較低的時(shí)候發(fā)生泄漏次數較多。上面提到過(guò)，水位計和汽包會(huì )發(fā)生強烈的熱傳遞，水位計溫度會(huì )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。這樣就是其內外表面溫差很大，熱應力很大。在冬季溫度較低時(shí)熱應力更大，故泄漏率高。另一方面機組在正常運行時(shí)為滑壓運行，壓力隨負荷變化而變化。而汽包內的汽和水正處在飽和區，其溫度隨壓力變化而變化。在不斷變化的熱應力和爐內壓力的雙重作用下，云母片及其密封組件會(huì )逐漸出現疲勞，強度降低，發(fā)生泄漏。熱應力是云母水位計發(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(shí)，因云母片換熱加劇，溫度變化大發(fā)生泄漏。故操作時(shí)應特別注意，后面將介紹注意事項。
4、檢修和安裝工藝差。前面提到過(guò)，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(shí)檢修人員沒(méi)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(méi)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(wèn)題，還有在安裝時(shí)結合面沒(méi)有清潔干凈都是造成水位計泄漏的原因。在水位計發(fā)生泄漏絕大多數都是密封組件發(fā)生泄漏，可見(jiàn)檢修和安裝工藝影響最大。
三、解決辦法
托電公司2號爐將原傳統的云母水位計換為WDP型無(wú)盲區低偏差云母水位計。該型水位計在傳統水位計的基礎上在水位計水側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，使水位計內的汽、水循環(huán)起來(lái)，提高了水位計內水的溫度。(如圖：1)其主要目的是為了提高水位計內水的溫度，減小與汽包內水的密度差，從而提高水位計的準確性。另外，水位計內的汽、水循環(huán)起來(lái)對云母片起到加熱的作用，降低了云母片的內外溫差，降低了熱應力。
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(diǎn)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(gè)冷凝罐，與水位計汽側相連通。一部分蒸汽進(jìn)入冷凝罐被冷卻凝結，順水位計窗口內表面流下來(lái)，達到?jīng)_洗水位計的目的，使水位計不易結垢。免除了水位計日常的沖洗工作，減少了水位計熱應力的劇烈變化，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(diǎn)是，其熱補償管路需進(jìn)行流量調整。因熱補償管路與水位計水側相連，會(huì )降低水側壓力，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(shí)間后，補償管路閥門(mén)內漏，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備。應注意以下問(wèn)題：
1、操作前準備
1.1選擇操作地點(diǎn)，操作時(shí)應站在水位計的側面，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(shí)要遠離這些位置。最好能在這些部位與操作者之間布置一些遮擋物。
1.2防護用品。操作者應穿戴防燙服，戴防燙手套。有人認為汽包壓力那么高，若發(fā)生泄漏這些東西根本起不到任何作用。但實(shí)際上發(fā)生泄漏往往會(huì )因其他設備阻擋，加之我們提前選擇側面、遠離容易泄漏部位的地點(diǎn)操作，高壓蒸汽不會(huì )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(shí)不要驚慌。操作前應選擇好退路，但現場(chǎng)實(shí)際情況往往沒(méi)有退避空間，應進(jìn)行改造。最重要的是發(fā)生泄漏時(shí)不要驚慌。一般操作汽包水位計的時(shí)候操作者會(huì )比較緊張，而且汽包水位計發(fā)生泄漏時(shí)噪音會(huì )很大，對人的心理沖擊很大。若倉惶避讓?zhuān)锌赡茉斐煽呐鰝�，甚至高空墜落。其�?shí)發(fā)生泄漏時(shí)，高壓蒸汽流速相當快，人的反應時(shí)間根本避讓不開(kāi)。若發(fā)生泄漏時(shí)，操作者沒(méi)有受到傷害，就短時(shí)間內不會(huì )有危險，要按選擇好的路線(xiàn)，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(guò)快，會(huì )使云母片及其密封組件在很大的熱應力作用下，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)投運應注意充分預暖，一般要在15分鐘以上。而且預暖時(shí)門(mén)不能開(kāi)的太大，以防換熱過(guò)于強烈。預暖后應對云母片進(jìn)行測溫，結合當時(shí)汽包壓力，計算汽、水溫度，判斷是否能夠投運。另外投運時(shí)應先全開(kāi)二次門(mén)，再交替開(kāi)啟一次門(mén)。為什么先全開(kāi)二次門(mén)，這與二次門(mén)的結構有關(guān)系(如圖：2)。
圖中安全球的作用就是在流過(guò)該閥門(mén)的介質(zhì)流速很大時(shí)會(huì )動(dòng)作，堵住管路，截斷介質(zhì)流動(dòng)。也就是說(shuō)在突然發(fā)生泄漏時(shí)，水位計二次門(mén)會(huì )自動(dòng)截斷管路，以減小泄漏量。安全球必須在閥門(mén)全開(kāi)時(shí)才能發(fā)揮作用，所以要先全開(kāi)二次門(mén)。
3、泄漏后隔離操作。泄漏后隔離要先關(guān)嚴一次門(mén)，再關(guān)二次門(mén)。原因也與二次門(mén)的結構有關(guān)系。發(fā)生泄漏后，往往二次門(mén)的安全球已經(jīng)動(dòng)作，但因不能?chē)烂芨魯嗤�。雖然還會(huì )有泄漏現象，但泄漏已經(jīng)減小很多。安全球會(huì )在閥門(mén)接近全關(guān)狀態(tài)時(shí)復位，不再截斷通路。若先關(guān)二次門(mén)會(huì )使泄漏突然變大，傷及操作者。
二次門(mén)這種特性也經(jīng)常使汽包在放水時(shí)造成安全球動(dòng)作，再次上水時(shí)汽包水位計沒(méi)有水位顯示。需要將二次門(mén)全關(guān)后再次開(kāi)啟，才能正常顯示水位。
參考文獻：
[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、汪明渡、尹君 《鍋爐汽包雙色水位計爆漏原因分析》 發(fā)電設備出版社。
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