1000MW機組鍋爐壽命管理技術研究

孔祥亮

（華電萊州發電有限公司 山東煙臺 261400）

1000MW機組鍋爐壽命管理技術研究

孔祥亮

（華電萊州發電有限公司 山東煙臺 261400）

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

1000MW機組；鍋爐；壽命；管理技術

前言

當前，在1000MW機組鍋爐的使用過程中，依然存在許多的問題，管理方面的問題尤為突出，如果管理不當，就很容易出現各方面的問題，因此，我們必須要分析1000MW機組鍋爐的管理技術。

1 壽命管理的基礎理論

1.1 壽命管理所具備的材料

想要對機組實行壽命管理，就必須了解每個部件的使用材料以及各方面的性能。在機組初級階段的運行中如果要對部件進行管理，那么就應該根據標準要求選取材料數據的下限值。當機組在運行一定時間而老化之后，應該對部件進行合理抽樣檢查，對材料金相及力學性能進行分析。假如直接取樣存在困難，就可以選取與部件材料牌號工藝相同的傳統材料并以此來進行試驗。除此之外，還需要考慮其性能隨高溫時間的延長而逐漸劣化的現象。

1.2 部件受力狀態的計算

對于鍋爐汽包來說，在沒有超標缺陷的前提下，應該按照相關的標準規定，試驗方法或有限元法對下降管處的應力進行具體分析，其中包含了熱應力以及內壓應力；對于具備超標缺陷的汽包而言，使用有限元和解析法對應力進行計算。除此之外，還需要分析其彎曲應力以及焊接殘余應力，同時還需要對殘余應力進行實時檢測，并且還應該顧及到筒體角度的變化與焊縫周邊所引起的集中應力。

其蒸汽管道是依據管道在實際中的支吊架情況和相關的管系設計、安裝傳統資料進行應力分析的，應找出最大的受力部和應力水平。

1.3 預測壽命方法

其高溫蒸汽管道以及高溫集箱都是以蠕變為主要失效方式的部件，在蠕變的第二階段，材料持久性較強的最小二乘法擬合曲線公式則是：蠕變孔洞法是根據材料的金相組織來決定的，按照蠕變孔洞的構成、大小以及密度，并將其分為各個級別，通過判斷材料蠕變損傷的程度，來確定部件壽命的管理。

對于汽輪機、發電機以及汽包來說，他們的失效特點基本為低周疲勞，應該實行對低周疲勞壽命的管理。然而對調峰運行機組而言，其高溫蒸汽管道以及高溫集箱也同樣需要考慮疲勞問題。

2 超臨界機組鍋爐的管理控制特點

直流鍋爐—汽機是一個多輸入多輸出的被控對象，其結構模型可簡化為一個三輸入三輸出系統。輸入為燃料量、汽輪機調門開度、給水流量，輸出為機前壓力、機組負荷、分離器出口蒸汽溫度或焓值，這些參數相互影響，且汽水一次性循環，這對超臨界機組協調控制提出更高要求，具體體現如下。超臨界直流爐汽水沒有固定的分界點，它隨著燃料、給水量及汽機調門的變化而遷移，直接影響主汽溫度，導致主汽壓力和負荷的變化，所以在實際控制過程中對風燃比、燃水比及汽溫的控制要求較高，尤其是中間點溫度的控制。直流爐中無汽包，蓄能小，且在外界負荷變化時汽壓反映很敏感，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，燃料控制有大的遲延性和滯后性，在很大程度上會影響對汽溫、汽壓和負荷的控制。

3 超超臨界機組鍋爐壽命管理系統

某電廠超超臨界1000MW機組于2007年投運，鍋爐由哈爾濱鍋爐廠引進日本三菱重工技術制造，采用П型布置，爐膛采用內螺紋管垂直上升膜式水冷壁。主蒸汽參數為27.56MPa/605℃/603℃在超超臨界機組鍋爐狀態監測模型、壽命評估模型、材料數據庫、氧化皮脫落預測模型等研究基礎上，結合某電廠的具體生產管理需求，開發了超超臨界機組鍋爐壽命管理系統，實現鍋爐管和鍋爐部件的實時動態監測和管理。

（1）基于電廠現有SIS和MIS平臺設計系統架構；

（2）開發基于B/S結構的超超臨界機組鍋爐管壽命管理系統，評估對象包括二級過熱器、三級過熱器、四級過熱器和二級再熱器；

（3）開發基于B/S結構的超超臨界機組鍋爐部件壽命管理系統，評估對象包括三級過熱器出口聯箱、四級過熱器出口聯箱、二級再熱器出口聯箱、主蒸汽管道、熱段再熱蒸汽管道。

超超臨界機組鍋爐壽命管理系統主要包括以下4大功能模塊：

（1）在線狀態監測與評估通過實時獲取高溫部件的溫度、壓力、負荷等基礎測點數據，結合設備的結構、尺寸等設計參數，在線監測及評估設備運行狀態。其包括超溫風險、蠕變損傷與疲勞損傷及當量金屬溫度、應力的監測與管理。

（2）氧化皮脫落風險監測根據不同材料氧化規律，獲取不銹鋼、低合金鋼等材料的氧化統計表達式，通過鍋爐管內壁氧化皮應變和壁溫的跟蹤監測，實現氧化皮脫落風險預測和異物堵塞風險監測。其包括：氧化皮（異物）堵塞和氧化皮脫落風險預測。

（3）設備壽命評估依據設備狀態（溫度、應力）的評估結果，綜合分析設備氧化、蠕變、疲勞、材料老化等關鍵因素對壽命的影響，預測設備殘余壽命。其包括：氧化壽命、蠕變壽命和疲勞壽命預測與管理，管排殘余壽命概率分布曲線和爐管殘余壽命報警及統計。

（4）設備信息管理對高溫設備的設計、制造、安裝、運行、檢驗、維修、經濟性等方面的信息進行管理，提供設備綜合風險預測結果，提供檢驗與維修決策建議。其包括失效風險預測與管理，失效原因分析與統計，結構、測點信息管理，維修、更換及檢驗建議。

4 結束語

綜上所述，1000MW機組鍋爐壽命管理工作極為重要，這關乎1000MW機組鍋爐的管理水平和管理質量，因此，一定要對1000MW機組鍋爐進行更加深入的探討，在今后的工作中不斷總結。

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

[2]史進淵，施俊，楊宇，等.4臺300MW火電機組壽命管理系統的設計與應用[J].動力工程學報，2015，30（6）.

TK229.2

A

1004-7344（2016）29-0036-01

2016-9-18