锅炉的预防维护和检修新技术

电力18讯：    
1 前言
设备的维护和检修是指在设备使用期内,为使其最大限度地发挥自身功能而进行的一系列工作。它并不等同于故障发生后以补修为主的设备修理。由于经济的低迷,电力需求增长较慢；同时,为适应市场的自由化必须降低成本。在这种背景下,新厂建设只好暂缓。此外,为减少C02排放量,发电电源主体转向核能发电,使得火力发电的设备投资逐渐减少。然而,对旧设备的维护而言,掌握保养和维修的最佳投资是非常重要的,因为削减投资正成为用户的永久性研究课题。
虽然如此,但发电厂毕竟已成为社会资本构成的基础。如果一味地以削减设备修缮成本为前提,压缩修补工作量,必然会招致意外停机,从而造成极大损失。这样说并不夸张,1996年美国大规模停电和最近的加里佛尼亚电力危机就是实例。随着IT时代的到来,在对待修补用的设备投资问题上,对停机带来的损失的评价越来越重要。尤其值得注意的是,有些设备要求如动态后援系统(DSS)的使用等,已经超出了当初的建设预想。为满足用户这种变动的需求,一些老龄火力发电设备正被过度使用着。另外,对于那些长期处于高启动次数状态的多年老厂,如果不在适当时期采取适当对策,势必会因设备功能下降而导致经济损失增大。
根据2000年7月修正的〈电力事业法〉规定.设备维护属于设备制造者的自主责任。延长定检周期,有助于削减定检成本等固定费用。这样,满足设备使用需要的保养和维修就变得非常重要口因此,对旧设备的预防保修来讲,如何在减少投资的基础上找出最佳技资,如何把维修成本降低所引起的损伤危险控制在最低,成为关键所在,如图1所示。
2 老火电设备的保养和维护面临的环境
2.1 日本国内不同电力来源的发电量构成
根据资源能源厅HP公布的不同电力来源的发电量,在最新的1996年数据中,火力发电占全部发电量的55%(见图2)。同以前相比,液化天然气(LNG)和燃煤火力的比例有所增加,燃油
(石油)火力的比例下降。今后,随着核能发电量的增加,预计全部火力发电量的比例在2010年将下降到41%左右。尽管如此,火力发电今后仍将是负荷调整的主体,这一点不会改变。
2.2 本公司制造锅炉的运行时间和启动次数
由本公司交货的、以重油、煤和LNG为燃料,面向电力公司的成套设备已超过70套。在这些设备的使用状况中,运行时间和启动次数如图3所示。图中大小不同的困点儿即代表各设备启动次数的多少。启动次数最高的达3700次。同燃煤火力相比,重油和LNG火力设备启动次数多,运行时间短。此外,老龄火力发电设备已从建设当初的基本负荷运行转向近年来的调峰运行,所以启动次数增加。20世纪50、60年代开始运行的多年燃油火力发电设备(图3虚线框内所示),同20世纪70年代之后投运的火力发电设备相比,虽然运行时间未变,但启动次数却增加了。
多年的燃油火电设备年启动次数增加的例子如图4所示。该设备在建成之后承担基本负荷,近年来则承担着调峰任务,故启动次数增加。自投运至今共启动约300次,已超出当初的设计条件。今后,有必要做出针对将来形势的预防损伤计划。多年的火力发电设备,正处于如下所述的得到过度使用的状态。
a.正在进入老化期。
b.成为因电力市场自由化而实施成本削减的对象。
c.因调峰而增加了启动频率,负荷变化增大。
d.希望与新设备有相同的可信度。
e.希望有与延长定检周期相匹配的措施。
3 多年火电设备的保养和维修
针对旧设备的保养和维修工作,需要建立一套能把建设当初的部位和更新部位综合考虑的保养维修计划。该计划的制定,取决于以电力来源构成变化为依据的设备使用方针(剩余使用寿命、预想启动次数、负荷变化率)和设备本身的状态(历史管理、状态监视、检查结果)等因素。
此外,对于将来可能出现的损伤影响的预测、现状确认检查以及监控等持续监视,也变成建立保养维修计划的决定性因素。从这一角度出发,为实施高效化的保养和维修,在对当前设备状态进行监视的同时,还要看准设备将来的使用方向,合理分配维修预算。这一点关系到设备寿命周期成本的优化问题,如果对剩余寿命诊断不准确,就不能确定更换时间,也就无法确立最佳计划。
3.1 剩余寿命诊断的必要性
美国曾报导过一家多年老厂,因高温厚壁管的焊接部损伤而造成了人身事故。据称损伤原因是配管内压的应力和配管系统的热应力引起蠕变老化,在焊接热影响部位出现的空穴变成了裂纹。在日本,由于实行定期检查,定检过程中如发现损伤,在轻度状态下就采取对策,所以未造成重大事故。但是,今后随着多年火力发电设备的增加,为防止类似事故发生,必须认识到剩余寿命诊断工作的重要性。高效率的保养和维修计划,除了为延长定检周期而进行剩余寿命诊断外,还需要进行更广泛意义上的剩余寿命诊断,如各部位的持续检查、历史管理、状态监视等。剩余寿命诊断,分为破坏性检查和非破坏性检查。根据检查部位母材或热影响区)及损伤发生原因(蠕变或疲劳),可选用适当的检查方法。图5为剩余寿命诊断适用图。
3.2 剩余寿命诊断技术
在剩余寿命诊断技术方面,本公司为实现寿命预<