CN103398821A - 一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，该方法包括以下步骤：1)采集装置采集锅炉管道的图像和数据(包括爆管图像、爆管结构、运行参数等)，并传输给诊断装置；2)诊断装置接收图像和数据，并将图像和数据与诊断装置中保存的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对；3)诊断装置根据比对结果输出诊断结果。与现有技术相比，本发明通过采集锅炉管道的图像数据获得爆管的外观型态，从而确定爆管的类型，并根据锅炉爆管泄漏型式与爆管诱因间的联系，快速、正确诊断爆管原因。

Description

一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法

技术领域

本发明涉及一种电站故障诊断方法，尤其是涉及一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法。

背景技术

随着电力技术不断进步和发展，电站发电机组的单机容量不断增大，锅炉受热、受压部件发生爆管泄漏对电网安全运行程度也越显重要。锅炉是火力发电机组的关键设备，其运行监测与故障诊断一直是电厂工作人员和科研工作者关注的焦点之一。锅炉爆管泄漏造成的非计划停炉是电站锅炉的主要设备事故，已对机组安全、稳定运行构成了严重威胁，因此在发生爆管泄漏后能快速、正确的找到爆管原因，彻底消除爆管诱因尤其重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速、诊断正确性高的电站锅炉爆管泄漏诊断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，该方法包括以下步骤：

1)采集装置采集锅炉管道的图像和数据，并传输给诊断装置；

2)诊断装置接收图像和数据，并将图像和数据与诊断装置中保存的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对；

3)诊断装置根据比对结果输出诊断结果。

所述的诊断装置包括图像接收单元、图像识别单元、存储单元和结果输出单元，所述的图像识别单元分别连接图像接收单元、存储单元和输出显示单元；

图像接收单元接收采集装置的图像数据后传输给图像识别单元，图像识别单元将图像数据与存储单元中的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对，根据比对结果向输出显示单元输出诊断结果。

所述的采集装置采集的图像和数据包括爆管图像、爆管结构、运行参数。

所述的爆管泄漏型式包括开口型、窗口型、孔洞型、断裂型、开裂型、撕裂型和纵向破裂型。

当爆管泄漏型式为开口型时，诱因为短期超温；

当爆管泄漏型式为窗口型时，诱因为存在线性缺陷或氢脆或管道振动幅度大于设定值；

当爆管泄漏型式为孔洞型时，诱因为磨损或吹损或内壁腐蚀；

当爆管泄漏型式为断裂型或开裂型时，诱因为热疲劳或振动过大；

当爆管泄漏型式为撕裂型时，诱因为存在纵向缺陷或长期超温或疲劳；

当爆管泄漏型式为纵向破裂型时，诱因为长期超温或老化蠕变。

与现有技术相比，本发明通过采集锅炉管道的图像数据获得爆管的外观型态，从而确定爆管的类型，并根据锅炉爆管泄漏型式与爆管诱因间的联系，快速、正确诊断爆管原因。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，该方法包括以下步骤：

1)采集装置采集锅炉管道的图像和数据，包括爆管图像、爆管结构、运行参数等，并传输给诊断装置；

2)诊断装置接收图像和数据，并将图像和数据与诊断装置中保存的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对；

3)诊断装置根据比对结果输出诊断结果。

所述的诊断装置包括图像接收单元、图像识别单元、存储单元和结果输出单元，所述的图像识别单元分别连接图像接收单元、存储单元和输出显示单元；图像接收单元接收采集装置的图像数据后传输给图像识别单元，图像识别单元将图像数据与存储单元中的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对，根据比对结果向输出显示单元输出诊断结果。

爆管泄漏型式包括开口型、窗口型、孔洞型、断裂型、开裂型、撕裂型和纵向破裂型。爆管泄漏型式-诱因关系数据库具体如下：

1、开口型-爆管口形状呈嘴巴口形，嘴巴口边缘一般呈明显减薄。它的失效特征是热拉伸破裂，是典型的短期超温爆管形态。此类失效主要发生在水冷壁、过热器、再热器和蒸汽连通管等管子上。

2、窗口型-爆管口形状呈矩形或椭圆形，形似窗口。爆管口边缘无明显减薄。

此类失效的诱因一般有几种可能：第一种是破口处存在严重的线性缺陷(如鳍片或铁件与管子相连焊缝咬边、机械损伤等)；第二种是氢脆(管内垢下酸性腐蚀)；第三种是管道布置不合理，局部阻力过大，造成管道严重振动。能发生在任何管子或管道上。

3、断裂型(开裂型)-断口处无明显减薄的不规则横向断裂(或开裂)，是典型的疲劳破裂。此类失效一般由热疲劳或振动过大为诱因，能发生在任何管子或管道上。

4、孔洞型-爆管口呈大小不一单个不规则孔洞形状，管子外表面存在磨损或吹损且壁厚明显减薄。此类失效是由磨损或吹损或内壁腐蚀为诱因，可能发生在任何受热面管子上。如果外表面无明显磨损或吹损，则管内壁可能存在腐蚀介质，由腐蚀而穿孔。

5、撕裂型-爆管口呈纵向撕裂爆破，爆破口边缘无明显减薄，爆破管段存在一定量的胀粗变形。此类失效一般由纵向缺陷或夹杂、长期超温和疲劳为诱因，主要发生在过热器、再热器等热负荷较高的管子上。

6、纵向破裂型-爆管口呈线性纵向破裂状，管子无明显减薄和变形。此类损坏一般是由长期超温、老化蠕变为诱因，主要发生在介质温度较高的管子和管道上。

通过以下实施进一步说明上述方法的有效性：

1、某台1025t/h锅炉发生爆管泄漏后紧急停炉，检查发现屏式过热器的水平冷却定位管爆破。爆管口形状呈开口型，开口边缘有明显减薄。

爆口呈典型的“开口型”，开口边缘有明显减薄，诊断装置判断为短期超温爆管。经过实验室金相检验验证了是由短期超温所致，结合爆管部位结构等情况来诊断爆管的原因。爆管发生在屏式过热器的水平冷却定位上，从结构上看这根管子的走向较屏式过热器管子复杂，单根管子的长度较长，设计规格和材料均与屏式过热器管子相同。由于这根管子较长，管道阻力比其它管子大，单位热负荷高，管壁温度水平随之增高，容易造成过热爆管。

2、某台400t/h锅炉发生爆管，停炉后检查发现在燃烧器上方的水平钢梁处水冷壁管炉外侧爆破。爆管口呈矩形窗口型，爆管口边缘无明显减薄。

锅炉从上至下有多道水平钢梁，它的作用是拉住水冷壁，控制水冷壁的自由变形，增强水冷壁的刚度。要拉住水冷壁就必须在水冷壁与水平钢梁之间有一个连接装置，这个连接装置为，在水冷壁鳍片上焊接一个厚度为16mm的矩形连接钢板，连接钢板的另一端与水平钢梁连接，一根水平钢梁上有好多个这样的连接装置。检查发现水冷壁鳍片的宽度约12mm左右，用16mm厚的钢板焊在12mm宽的壁鳍片，焊缝只能焊在水冷壁管子上。检查窗口型爆管口的长度恰好与连接装置的高度吻合，是不是焊缝有问题？当对临近的连接装置焊缝检查时发现了问题所在，管子侧的咬边非常严重。这充分说明了由于连接装置焊缝管侧严重咬边，使得该处强度下降，造成窗口型爆破。

3、某台400t/h锅炉的再热器出集箱发生泄漏后紧急停炉，检查发现再热器出口集箱三通焊缝(右侧)底部1/3周长开裂。此案例符合“断裂型(开裂型)”的特征，是典型的疲劳破裂。此类失效一般由振动和热疲劳为诱因，因此应该从结构上分析疲劳原因。

这个集箱总长度的中间位置有一个同径三通，三通的出口是再热蒸汽管道。在三通的二侧各有一个固定支架和弹簧吊架，固定支架实际上是限制了集箱向下膨胀，是膨胀“零点”。锅炉运行时，再热蒸汽管道存在向集箱方向的膨胀，由于受阻于固定支架而集箱可能承受弯曲应力。现场检查时(冷态和热态)就发现外侧的二根弹簧吊架在热态时处于不受力状态，而冷态情况下左侧弹簧吊架是正常受力的，右侧弹簧吊架的受力情况偏小。这种现象验证了集箱存在弯曲变形情况。从三通右侧焊缝底部1/3周长开裂情况分析，由于受到向下的膨胀力，在二侧固定支架的作用下发生拉伸弯曲，而焊缝底部正好是拉伸面，在这个拉伸面上焊缝又是最薄弱的环节，容易出现问题。由于这台锅炉是调峰机组，很长一段时间实行二班制运行，失效部位长期受到频繁的交变应力而导致疲劳拉伸破坏。所以，不合理的受力结构和疲劳运行是这起三通焊缝底部开裂的原因。

4、某台1025t/h锅炉的发生爆管泄漏，停炉后现场检查发现在吹灰器标高处的屏式再热器直管段爆管泄漏，泄漏口呈不规则孔洞形状，管子外表面存在明显吹损减薄情况。此案例完全符合“孔洞型”失效的型态和特征，是典型的由吹灰器吹损管子为原因的爆管泄漏事故。

Claims (5)

1.一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)采集装置采集锅炉管道的图像和数据，并传输给诊断装置；

2)诊断装置接收图像和数据，并将图像和数据与诊断装置中保存的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对；

3)诊断装置根据比对结果输出诊断结果。

2.根据权利要求1所述的一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，其特征在于，所述的诊断装置包括图像接收单元、图像识别单元、存储单元和结果输出单元，所述的图像识别单元分别连接图像接收单元、存储单元和输出显示单元；

图像接收单元接收采集装置的图像数据后传输给图像识别单元，图像识别单元将图像数据与存储单元中的爆管泄漏型式-诱因关系数据库进行比对，根据比对结果向输出显示单元输出诊断结果。

3.根据权利要求1所述的一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，其特征在于，所述的采集装置采集的图像和数据包括爆管图像、爆管结构、运行参数。

4.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，其特征在于，所述的爆管泄漏型式包括开口型、窗口型、孔洞型、断裂型、开裂型、撕裂型和纵向破裂型。

5.根据权利要求4所述的一种电站锅炉爆管泄漏诊断方法，其特征在于：

当爆管泄漏型式为开口型时，诱因为短期超温；

当爆管泄漏型式为窗口型时，诱因为存在线性缺陷或氢脆或管道振动幅度大于设定值；

当爆管泄漏型式为孔洞型时，诱因为磨损或吹损或内壁腐蚀；

当爆管泄漏型式为断裂型或开裂型时，诱因为热疲劳或振动过大；

当爆管泄漏型式为撕裂型时，诱因为存在纵向缺陷或长期超温或疲劳；

当爆管泄漏型式为纵向破裂型时，诱因为长期超温或老化蠕变。