摘要：随着社会经济的发展，我国对电能需求的不断增加，火力发电厂建设越来越多。本文总结了火电厂锅炉“四管”泄漏的主要原因，并对曝管处的外部形态特征进行了分析与归纳，最后提出了“四管”泄漏的预防控制措施。
关键词：“四管”泄漏；外部形态特征；预防控制措施
引言
在引起我国大中型火电厂非停的所有事故当中，因锅炉事故导致的比例占70%左右，而“四管”（过热器，再热器，省煤器，水冷壁）泄漏导致机组非停的次数占锅炉事故的60%～70%左右。因此，火电厂锅炉受热面泄漏问题已成为威胁发电设备稳定运行和安全生产的重要影响因素，充分了解其产生的原因和掌握控制“四管”泄漏发生的措施显得极为重要。
1“四管”泄漏原因分析
1.1受热面超温
超温对锅炉“四管”的损伤是不可估量的，其分为长时间超温和短时间超温两种。长时间的超温会使得受热面产生高温蠕变，温度越高，金属材料的蠕变速度就越快。长时间超温的爆口宏观形态是：爆口不大，呈未张开境像，在其周围有众多平行的轴向裂纹，同时爆口表面还会有高温氧化和脱碳现象，并有氧化皮产生。据相关资料统计，再热器爆管的事故中约有70%是由于长时间超温产生的。短时间的超温，特别是反复的短时间超温，极容易使得超温的管壁处产生应力疲劳，最终导致该处的受热面发生爆管。短时间超温的爆口宏观形态是：爆口完全张开，呈撕裂状，其边缘变薄且光滑，爆口附近的管子有一定的变粗且其外壁呈蓝黑色。
1.2氧化皮的产生与脱落
根据相关的研究表明，受热面金属所处的温度越高、内部流动工质中氧的成分越高，氧化皮的生成速度就越快。早在1980年代，相关人员就对T91金属的抗氧化性进行了大量的研究。氧化皮的脱落主要与其厚度、温度变化幅度以及速率有关。据相关研究表明，温度变化幅度越大、变化速度越快、氧化皮越厚，则氧化皮越易剥落。脱落的氧化皮最终会在受热面管道的U型弯的底部集聚，使得过热器流通截面变小，最后导致受热面过热曝管。
1.3受热面磨损
容易造成受热面磨损的因素有：烟气和飞灰的冲刷磨损、焦块和结渣的下落磨损、吹灰器的吹扫磨损以及燃烧器的对冲与卷吸磨损。当烟气通过受热面时，烟气中携带的各种颗粒将以一定速度冲击受热面，造成被冲击位置磨损减薄，随着时间的积累，最终破裂。定期吹灰可以避免锅炉四管受热面积灰，提高锅炉换热效率。但吹灰器运用不当也会导致受热面磨损或者结焦，最终导致爆管。如吹灰器退出故障，长时间对某处进行吹扫，容易磨损该处受热面；吹灰器疏水不够彻底导致含有大量水分的蒸汽冲刷受热面，使其产生热应力疲劳，最终曝管；吹灰器布置不当或者遗漏布置，导致某处不能进行正常吹灰，使得该处的积灰和结焦现象越来越严重，最终导致曝管。燃烧器对冲布置的锅炉，如果配风不合理的话，很容易在燃烧器的附近产生磨损和超温腐蚀：当一侧燃烧器的一次风压过大时，对冲的煤粉混合物会在碰撞后冲向压力较低的一面，从而使得煤粉冲刷该处的水冷壁并在其附近燃烧；当一次风压较低时，对冲后的高温烟气会在燃烧器的附近形成一个高温的卷吸区，最终导致燃烧器的附近的水冷壁因高温腐蚀而爆管。
1.4化学及应力腐蚀
爆管处的特征是受热面内壁有坑坑洼洼、薄厚不均，最终在腐蚀最厉害处爆口。外腐蚀是指受热面靠近炉膛侧的腐蚀。该侧接触的物质比较复杂，有烟气、煤粉颗粒、飞灰以及燃煤燃烧后产生的一些硫化物、铁硫化物、氯化物等等。当一些灰渣或酸碱性物质贴附在受热面表层后，在高温的作用下会产生一系列的化学反应，使得金属表面发生腐蚀而凹凸不平，最后会因受热不均而产生爆管。应力腐蚀是指受热面材料在特定的环境中反复多次受到拉缩应力作用，最终达到和超过金属承载能力后而产生的低应力脆性断裂。产生原因有受热面处汽温、烟温大幅度的快速增降；因风烟控制不当导致受热面管道的振动等。应力腐蚀曝管处金属表面大部分未遭破坏，只有细裂纹穿透受热面管道，多数是沿晶分布，附近受热面管道的力学性能仍保持完好。
2“四管”泄漏控制措施
2.1技术方面
2.1.1受热面超温控制
运行人员控制方式：机组启动过程中，特别是干湿态转换阶段，及时地调整燃烧工况、控制给水流量，防止锅炉在干湿态间频繁变换；避免出现受热面壁温局部过热，控制好锅炉的升温升压速度，减小各受热面的温度梯度，同时控制好水煤比和合理的过热度；在机组协调模式下要关注燃料、给水的自动配合情况，防止因为跟踪不及时而出现超温现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆维护人员控制方式：完善和优化给水与过热度、燃料的自动控制系统，使其满足在各种工况下能够快速、更好的自动调整；经常校验和检测风烟系统相关的测点是否正常，对容易出现故障的氧量、总风量等关键测点要及时的进行消缺和优化，令其能够准确的反应燃烧的实际参数；对锅炉受热面有超温现象的管壁进行跟踪检查，排查各个受热面的温度测点是否布置齐全和恰当，以便运行人员更好、全面的监视受热面各处温度情况；提高整个机组各辅机的自动投入率和优化其调节性能，在最大的程度上防止因人为手动操作不当而使机组参数产生剧烈的波动和停机。
2.1.2氧化皮的控制
目前对预防和控制氧化皮产生与脱落问题的一个重要技术路线就是“减缓生成、控制剥落、加强检查、及时清理与换管”。运行监视方面的控制措施主要是“减缓生成、控制剥落”，具体手段为：在机组启停和事故处理中，严格按照规程中规定的汽温、汽压升降速率进行；在机组启动过程中要充分发挥冷、热态冲洗作用，严格控制冲洗水品质，在氧化皮产生较多情况下要利用旁路系统的作用进行过热器、再热器等受热面清洗，使得蒸汽段氧化皮被冲洗干净。检修维护方面的控制措施主要是“加强检查、及时清理与换管”，具体手段为：对于要停炉3天以上的时间，要做出有针对性的检查项目。根据蒸汽段温度的监视情况，对容易超温的管道和过热器U型弯头处进行着重检查。检查手段包括拍片检查受热面管道内部氧化皮的堆积情况、测量分析氧化皮的厚度、利用内窥镜查看氧化皮的脱落情况等。对于发现受热面管道有变色等异常情况时，要及时进行割管检查并更换。
2.1.3受热面磨损的控制
严格控制煤粉的细度，定期进行煤粉细度的检测；合理启动和分配底层、中层及上层磨煤机的运行情况，防止炉膛内火焰中心位置上移；合理布置吹灰器的个数和设置其吹灰蒸汽参数。吹灰区域要能够完全覆盖结焦部位，并根据实际结焦部位和程度来增减吹灰器的个数以及调整吹灰曲线、强度。
2.1.4化学及应力腐蚀控制
在锅炉的启动过程中，要严格进行冷、热态冲洗；运行过程中，要定期对给水、蒸汽的品质进行监测，发现有不合格的水质和蒸汽时，要及时进行相应的处理；机组停运后要及时进行停炉保养工作。外腐蚀的控制主要体现在：尽量优先采购与锅炉设计煤种相接近的燃煤，少用含还原性元素较高的煤种；合理控制煤粉的细度；严格执行吹灰操作规定。应力腐蚀的控制措施：运行过程中，注意参数的变化率，严禁有超参数、超幅度的调整操作；避免因风烟、飞灰控制不当造成受热面的机械振动；尽量减少受热面之间的热偏差；适当地提高吹灰蒸汽的参数，减小吹灰蒸汽对受热面的热冲击；停炉后及时对受热面进行外观检查，对那些因应力集中而出现疲劳的区域进行整改，以消除隐患。
2.2管理方面
2.2.1不断完善的工作制度和标准体系
2.2.2外置的箱体尽量使用弯型接头（如90°弯头）且保证接头进线入口低于水平面，防止水从线束接头处灌入。
2.2.3 线束穿入线束接头前预留回水弯，以改变水流路径。必要时可在回水弯下方开放水孔，以便线束内部意外进水时可通过此口排出。
2.3 蜂鸣器等不具备防水功能或者防水性能较差的外露器件应布置在控制箱下方或雨水侵蚀不到的一侧，最好同时配备相应的防护罩等装置。
2.4 改制孔大小与器件安装尺寸相符、开口平整，尽可能缩小器件与箱体的配合间隙，必要时可通过涂抹防水密封胶或热熔胶的方式来增强密封性。
2.5外购或自制箱体应达到IP65防护等级。箱体设计时应充分考虑安装后的密封性及淋水后的排水性，避免积水槽结构的存在。
2.6 箱体和结构设计时应充分考虑安装后的防水问题，保证控制箱附近无水流或水流可以快速通过不滞留，不会对控制箱形成冲击。
2.7 对于进水风险较大的控制箱可以在采取上述措施的同时增加排气孔及底端放水孔，以保证即使进水也可以快速排出。
三、结语
电气控制箱的可靠性直接影响高空作业车的可靠性和安全性，控制箱进水轻则影响车辆动作导致器件损坏，重则引起重大故障甚至事故。所以控制箱防水至关重要，设计、生产过程均应充分考虑并严格把控各环节，从而杜绝进水现象的出现，保障车辆稳定可靠的运行。
参考文献
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[2]李玲, 任秀. 汽车淋雨试验工艺设备及发展[J]. 汽车工艺与材料, 2012(6).
[3]魏勋强. 基于汽车制造厂的整车淋雨密封性能过程研究[J]. 科技信息, 2012(10).
注：
①振动试验参照GB12602中相关标准进行（由于高空作业车辆无相应的振动标准，故采用功能及作业工况相近的起重机的相关振动标准作为参考标准）；
②淋水试验参照GB-T2423.38《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验R：水试验方法和导则》中Ra1人造雨法及Ra2滴水箱法进行。
作者简介：乔磊（1984-）男，工程师，主要从事专用车辆电气装配工艺等方面的研究。
论文作者:孟祥福
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/7
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