目前国内、外锅炉上均有锅炉炉管泄漏检测装置投入运行,机组容量从(125~600)MW不等。在上述应用的装置中,存在一些漏报、误报泄漏和设备损坏的问题,这些都涉及装置的关键技术水平。下面就检测系统关键技术进行分析讨论,以期进一步完善检测方法与系统。
传感器的质量在国内、外的装置上都发生过一些问题。由于锅炉现场的环境十分恶劣,如高温、寒冻、灰尘、风吹雨打等气候环境要求传感器具有很好的工作性能;否则将影响对锅炉“四管”泄漏的准确测报。
第一代、第二代产品配置的传感器已接近国外传感器的性能水平,而第二代产品的传感器的性能更优越,已达到同一测试信号下相隔10年的前后输出参数基本一致,偏差不超过1%。
如何区分锅炉运行时背景噪声与泄漏噪声是早期检测“四管”泄漏的重要技术之一。以前国内、外的处理方法是将传感器接收的噪声源信号进行带通滤波处理;后为提高泄漏检测的准确性和灵敏度,采用了对噪声源信号进行频谱特性分析的方法,并已成为国外和国内产品的发展趋势。国内第二代产品也已利用该技术进行噪声区分处理,解决了在临界状态下泄漏噪声的判别问题。
规范系统结构,一定程度上可有效降低设备的故障率,设备维护也变得简单方便,产品质量得以提高。由于国内机电一体化水平较低,若完全按照国外产品的系统结构,就可能因为加工、配合和长期工作的稳定性等问题而产生故障,这在第一代产品的使用中有所反映。目前,国内第二代产品的系统结构设计合理,省略了原设备中大量容易出问题的中间环节(如电子间信号处理柜),在产品制造中能更好地控制质量,且装置的运行调试和维护都很方便。
检测炉管的早期泄漏需要波导管准确地将炉内噪声传导到传感器。由于锅炉炉型及燃烧方式等因素的不同,波导管可能产生堵灰现象,水冷壁上的波导管还可能产生结焦堵管的情况,这在国内、外装置上都普遍存在。这种现象将导致传感器接收不到或延缓接收到炉内泄漏信号,使装置不能及时报告炉管泄漏事故。解决上述问题除了要采取合理的清灰措施外,还需要有自动判断波导管堵灰状态的技术。这项技术在国内第二代产品中已成功应用,在堵灰严重的锅炉上该技术可有效提高装置的泄漏测报准确性,使传感器的投用有效率提高了20%~30%。取消了三个手动节流阀,并使用电磁式比例阀调节液压缸加载力,实现了磨辊加载力根据磨负荷和磨阻随时可调。令人担心的是,MPS型磨煤机的磨辊具有可摆动和上下浮动的特点,与液压缸相连的拉杆工作时处于横向摆动和上下滑动。那么,高压工况下液压缸的密封圈寿命问题比较严重。这个问题在朝阳电厂运行多年的MPS212磨煤机表现就比较突出,其他类似结构的也有过报道。基于以上原因,考虑采用液压缸同步加载,增设测量加载力装置,再用电动方式固定机械锁紧拉杆位置更为合理可靠,因为机械锁紧可以避免加载液压缸长期运行的弊病。为了实现加载力的监控,必须设置一测量装置。为此,可在拉杆上选一受力接触面,安装荷重传感器,经二次仪表直接显示加载力。类似的测量加载力的方式已在望亭发电厂和秦皇岛热电厂的ZGM95磨煤机上试用,且是比较成功的。再者,需要设计一种电动-机械锁紧装置。采用液压缸加载,在螺杆不受拉力时,用电动执行器转动螺杆,使螺母旋到位;然后液压缸卸压;运行时由螺母锁紧。为了解决螺母行程问题,加载力可采用分级调整的方法,即电动执行器旋转固定的行程,该固定行程对应一个确定的加载量。这样,即解决了液压缸寿命问题,又解决了机械锁紧的问题。
另外,现行的MPS型和ZGM95磨煤机的辊架与上压环之间为铰接轴承接触,磨辊的位置靠上压环来保证。这样一来,在低加载力的工况下,如果遇到较大的铁块,磨辊有倒伏的危险。所以,要实现低加载力运行,必须在上压架与辊架间增加连接装置。
探头安装的位置与方式对装置捕捉“四管”泄漏事故有一定的影响。这个问题也可以通过实际应用过程中不断总结经验来解决。
目前,检测炉管早期泄漏的装置只能判断在锅炉内某一区域是否发生炉管泄漏,并不能定位到具体的泄漏管排上。所以装置主要作用是判断锅炉“四管”的早期泄漏,确定泄漏发生的受热面。此外,该装置还可作为锅炉吹灰系统的辅助监测设备,以及报告吹灰系统是否正常投运。
当炉内某受热面出现炉管泄漏时,泄漏点附近的几个测点信号都将变强,同时发出报警,而且对烟气流下游测点比上游测点影响大。装置多次正确捕捉炉管的早期泄漏,给电厂带来很好的经济效益。电厂方面认为,与停炉造成的每天近40万元的替换电力损失相比,投运一套“炉管检漏系统”显然是合算的。锅炉测点的检测范围,各个厂家产品并不一样。国外产品检测范围是以测点为中心,半径约5~10m的半球空间;国内产品检测范围有的为半径6~12m的半球空间,有的为8~12m的半球空间。一般来说,半径越大所覆盖范围就越广,但确定泄漏点区域的精度就越差。从实际应用来看,半径在10m左右的范围是恰当的。