本缺陷采用冰塞法处理的可行性分析:
⑴测量的机组密封油回油温度在60~65℃之间,如果关闭浮球阀箱进出口油门、旁路门,不流动的密封油油温将低于55℃,满足冰塞制作先决条件①。
⑵机组夜间低负荷时进行消缺,发电机氢压可由正常运行的380kPa降低到300kPa以下,满足冰塞制作先决条件②。
⑶浮球阀箱进出口油门、旁路门经过阀门试验,关闭严密,阀门关闭后可以达到系统流量为零,满足冰塞制作先决条件③。
⑷密封油系统工作介质为N32汽轮机油(凝固点约为-17℃),膨胀箱回油管路规格为ф57×3.5(无缝钢管10),满足冰塞制作先决条件④。
2.3实施方案
首先根据现场实际情况来确定冰塞的制作位置。冰塞制作位置选取的基本原则为:附近没有焊缝(最好距离焊缝1.5m以上);尽量避开靠近弯头、三通或设备,冰塞夹套端口距弯头、三通或设备的距离应超过2倍的管径;对受到刚性约束的管道,冰塞和刚性约束的距离要大于3米;避免结冰膨胀所挤出的水被封闭形成封闭端。本文事例是在图1中的L1处制作冰塞,以冻住密封油到浮球阀箱的回油。
在确定冰塞冷冻位置之后,金属专业人员应检查L1处管段有无夹杂、气孔、裂纹等原始缺陷。在确认相关管段无原始缺陷后,检修人员在膨胀箱底部和膨胀箱U形管的放油管处另接阀门和软管,使膨胀箱的密封油暂时通过外接软管疏油到空气析出箱(人为旁路掉密封油浮球阀箱的回油),由运行人员通过调节阀门开度来控制膨胀箱的油位,尽量防止发电机进油。机组降低负荷后,运行人员将发电机氢压从正常运行的380kPa降到300kPa左右,随后关闭浮球阀箱进油门、出油门和旁路门。待不流动的密封油油温低于55℃后,开始制作冰塞。约1个小时后,冰塞制作完毕,图1中V1处管段的油被成功冻住,检修人员开始拆掉浮球阀箱进油门。半小时后,新阀门更换完毕,打开浮球阀箱进出口油门,投入浮球阀自动控制密封油回油量,膨胀箱油位正常,发电机进油现象消除,至此成功完成不停机处理密封油系统缺陷的工作。
2.4注意事项
使用冰塞法处理设备缺陷前,工程技术人员应充分论证方案,做好风险分析和事故预防方案。实际工作中,运行、生技、检修等相关部门需要充分沟通和协调,相关人员到位后,应协同工作,争取用最快的速度在最短的时间内完成消缺工作。
在制作冰塞的过程中,管道也有可能破裂。造成管道破裂的原因主要有:冰塞形成后,体积增加,导致管道内超压;冰塞附近管道遭受冲击、管道超载或刚性约束过大;焊缝存在缺陷,导致裂纹扩展;冷冻速率过大,导致高的热应力。相应的应对措施有:
①避免形成高压,即避免将液体封闭在一小段管道内。
②避免冲击,特别是碳钢,在用液氮制作冰塞时,温度通常会降到-100℃以下,在此温度下碳钢变脆,若受到冲击,易引起破裂。
③远离焊缝和管件,如果无法避免,则首先进行焊缝的体积检查。
3 冰塞失效原因及应对措施
冰塞失效是指冰塞不能和管道保持紧密结合,不能承受压力,不能保持密封性。冰塞失效的迹象是管道变暖和工作介质的流失。冰塞失效可能的原因有:液氮或干冰供应不足、附近有热源(如焊接)、干冰和管道接触不好等。在此情况下,必须检查液氮瓶的装量是否足够,液氮供应管线是否破裂或泄漏,附近是否有热源(如焊接作业)。如果是干冰,必须检查干冰夹套中干冰是否不足,干冰是否和管道接触紧密(干冰夹套是否已经松动)。实践证明迅速补充液氮、补充并拍实干冰使之和管道紧密接触能迅速有效地阻止冰塞的初始失效。
因此,为了确保冰塞的形成和保持,必须保证以下几点要求:
①足够的液氮供应。不仅要有足够的液氮形成冰塞,而且在整个保持期间也必须有足够的液氮供应,这对大管径管道十分重要,因其液氮的消耗速率较大。在液氮用完之前应更换新瓶,以维持冰塞。
②够的液态二氧化碳供应。
③冰和管道应良好接触。
④冰塞附近应无热源,冰塞必须远离任何焊接操作以避免融化。
4结论
邹县发电厂通过在600MW机组发电机密封油回油管道上制作冰塞,成功完成了不停机更换隔离设备的工作。因此,对电站中介质为液态的系统,当设备出现故障需维修或更换而无隔离设备,或隔离设备不可用,或隔离设备本身需要维修的,冰塞是对设备进行隔离的有效手段,并可避免整个系统停运,避免机组停运,对电厂的经济性有重大意义。
参考文献
[1]《UseofIcePlug》98-90001-STI-PG04m1Rev0AECL
[2]《NuclearPipingSystemMaterialSpecification》98-30000-TS-010Rev2AECL
[3]《材料力学》刘鸿文主编1992年高等教育出版社
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