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电厂锅炉给水系统故障分析
1.1 故障的类型
锅炉给水系统常见故障大致可分为设备故障、管网系统故障和操作故障。
1.1.1 设备故障
给水多级泵的故障现象和原因:
(1)泵不吸水,其压力表指针剧烈跳动,是因为注入水量不够或管接头漏气。
(2)水流量不足,是因为水泵有堵塞现象或密封环磨损。
(3)电机电流过大,是因为填料卡兰太紧,电机轴承损坏或供水量增大。
(4)泵内声音异常不出水,是因为吸水管阻力大或吸水处有空气渗漏。
(5)水泵震动大,轴承过热,是因为泵与电机联轴器不同心或轴承缺油损坏。
(6)泵轴断裂,是因为水轮或泵内零件松脱卡住。
(7)严重漏水,是因为卡兰罗丝松动或填料损坏。
1.1.2 管网系统故障
主要由于管网设计安装或使用不合理而导致锅炉出现给水不足或中断。
(1)给水管网设计布置不合理。
①软化水罐至多级泵进水管位置偏高,如有漏气,管内不能形成真空,影响水泵吸水。
②给水管径较小,水流管阻大,减少供水量。
③1台泵1根给水总管分流供2台锅炉用水给水量大小难以调节控制。
④2台泵并联向2台工作压力不同的锅炉供水。由于给水水压不等,使供水量失去平衡。
(2)控制和调整给水量的截水阀、止回阀、手动或自动调节阀失灵或损坏。
(3)软水罐水位太低或热力除氧罐缺水。
(5)锅筒内给水管孔眼被水垢堵塞,影响供水量。
(6)省煤器或炉管破裂大量漏水。
1.1.3 操作故障
由于司炉工技术不熟练或责任心不强造成误操作,而引发给水系统的操作事故,致使减少或中断锅炉给水,影响锅炉运行。例如:
(1)司炉工对锅炉水位判断失误,将给水调节阀方向开错。
(2)采取间断式给水,使给水多级泵频繁开停导致省煤器内汽化倒流,扩大为多级泵产生气蚀和水冲击,既损坏设备,又影响锅炉进水。
(3)因司炉工上班打盹睡、喝酒或离岗,导致给水系统出现故障而中断锅炉给水。
(4)对于上述给水设备管网系统和操作诸方面的故障,除了机械问题之外,深究其原因可归纳为三点：
①给水系统内部有堵塞,而这些堵塞可以发生在系统内部各个部位,譬如异物或水垢堵塞、阀芯与阀杆脱落等。
③漏水——如炉管、省煤器严重漏水或给水泵安装于地下的给水管腐蚀泄漏,皆为给水系统故障原因分析的考虑因素,务必引起重视。
1.2给水泵故障分析
给水泵故障原因如下图所示：
１、高压加热器故障
高压加热器故障主要是由泄漏引起的。
1 高压加热器泄漏原因分析：
（1）高压加热器启停时热冲击过大
（2）高压加热器疏水水位不稳定
（3）高压加热器危急疏水调节门不严
（4）高压加热器进汽门不严
（5）损坏断裂管子对周围管子的破坏
（6）高压加热器振动
（7）高压加热器给水管子泄漏
（8）高压加热器长期停运时无防腐措施
（9）制造质量差
2 防止高压加热器泄漏的措施：
a.提高高压加热器制造质量，加强高压加热器组装焊接技术研究；提高检修焊接工艺质量，采用安全堵漏的方法,将泄漏的管子全部加堵。
b.启停时注意减少高压加热器的热冲击和热应力。高压加热器投运时应先投水侧,再投汽侧,开启进汽手动门或电动门的速度要缓慢，投运时的温升率,停运时的温降率以1.5-2为宜,这是防止高压加热器管系泄漏的主要措施。
c.加装汽液两相流自调节液位控制装置,以确保水位测量的可靠性和准确性。
d.确保高压中热器进汽手(电)动门和事故疏水电动门的严密性，避免管子过热、汽水冲刷和振动。
e.加强加热器振动破坏机理研究，研制大型防振加热器。
f.加强机组“跑、冒、滴、漏、管理”发现问题及时处理，避免事态扩大，结合大小修项目及时予以消除。
２、阀门卡涩
阀门卡涩一般是由以下原因引起的：阀体的不均匀热变形，管路中有杂物，减温水冷却变形。
随着机电液一体化技术的发展，已开发出智能成套式电液执行器。该执行器没有外置附属设备，系统简单，运行可靠，操作方便。
智能阀门电液执行器具有以下优点：
（１）智能阀门电液执行器系统稳定,系统响应速度快，并且减小系统增益。减少液压油缸的行程和增加阻尼均可增大系统稳定裕量。
（２）当不考虑智能电液执行器的泄漏系数时系统无稳态误差。因此，只要使智能阀门电液执行器的泄漏系数控制在微小值范围内，可以改善系统动态特性，减少稳态误差。
（３）使用智能阀门电液执行器直接调节阀门，可以节省投资。检修和维修费用少，且因其作用力大而无卡涩滞后等缺陷，使调节的安全性和可靠性得以大幅度提高。
1.3 除氧器故障分析
除氧器一般存在以下问题。
1、除氧器的除氧效果达不到锅水除氧的要求。对炉筒内垢分析发现均为氧化物；汽轮机解体大修时发现其内部有氧腐蚀现象。
２、除氧器长期溢流，既浪费水资源又增加了下游污水处理站的水处理量。
一、原因分析
１、给水系统设计不合理，运行水位调节不方便,原设计除氧器是单独运行，进水阀门采用手动调节。为保证锅炉补给水，要求锅炉运行人员根据负荷变化及时调节进水阀门。而锅炉控制室与除氧器相距较远，调节不便，所以通常将主给水阀门长期开至最大以保证给水。这样，加大了除氧器的给水量，使除氧器长期处于溢流状态。
２、给水量偏大，造成定压下加热温度波动较大,除氧器除氧效果决定于是否把给水加热至相应压力下的沸腾温度。当除氧器长期溢流时，给水量超过设计量，而加热蒸汽管径没变，进入除氧器的水达不到所需加热温度（沸腾温度）就落入水箱，溶于水中的氧气没有完全被清除，影响了除氧效果。
二、改造方案
首先，采用两台除氧器并列使用，在两台除氧器之间增加平衡通路（增加汽平衡管和水平衡管）以保证两台除氧器汽、水、温度的平衡保持一致, 这样两台除氧器液位只需保持在40%左右即可保证锅炉用水。
其次，在除氧器主给水管道上安装电动调节给水控制系统。将原手动调节给水阀门改为电动调节阀来实现除氧器给水量动态调控。电动控制系统安装在炉控室，由运行人员监控，以保证除氧器内液面稳定，杜绝溢流现象。
1.４ 防范措施
预防和排除给水系统内部异物堵塞、漏气或漏水的关键,是加强给水设备管网和阀门仪表的维护保养,坚持巡视检查,发现问题,及时处理,消除给水系统带病运行状态。例如:
①倘若给水多级泵进口水轮有异物堵塞,降低了供水量与扬程,则可拆去进水截止阀,由锅炉反向冲洗水泵水轮,察看有无异物排出。否则,就要拆泵检查后重装。
②针对锅筒内进水管孔眼水垢堵塞减少水流量弊病,应及时停炉检修疏通孔眼。根治的办法是,搞好水质处理,确保软化水质达标,消除水垢。
③为了便于管网排气,要求多级泵出口管上装设DN15~25mm排气阀;同时,省煤器出口也应装设排气阀。若给水管中有气体,多级泵不上水时,只要打开排气阀排气,水泵立即上水。
④锅炉应安装旁路给水管道。当锅炉正常运行时,给水由多级泵经省煤器进入锅筒;如果省煤器出现故障,可临时抛开省煤器,给水改由旁路管道直接向锅筒进水。
1.4.1 设备选型和管网设计
给水设备选型和管网设计安装要合理,显示、控制和调节给水压力与流量的阀门、仪表以及联锁装置要齐全、灵敏、可靠。
(1) 锅炉给水系统的布置和给水设备及其备用的台数与容量,应能满足锅炉满负荷运行的最大耗水量,一般应留有25~50%的裕量;其扬程也应留有至少35%的裕量。
笔者曾对10个厂家生产的10台在用SZL10-1.25型组装水管锅炉调查,有5台原匹配流量为15th的多级泵运行正常,而另有5台原匹配流量为12th的多级泵已有4台改为大泵了(即流量均大于12th)。使用单位换泵的理由:流量12th的多级泵有时不能满足锅炉满负荷或超负荷用水要求改为大泵后,锅炉因给水系统故障而停炉的概率锐减,达到安全可靠供水的目的。
(2)工作压力不同的锅炉应有单独给水管道,且给水压力差不超过其中最高工作压力的20%时,可以由给水总管向锅炉供水。
(3)省煤器入口处给水管上应装设给水截止阀和止回阀,同时通向锅筒的给水管上均应装设截止阀和止回阀。并且截止阀应装在锅筒和给水止回阀之间,与给水止回阀紧接相连。
(4)额定蒸发量大于4th的锅炉,应装设自动给水调节器,并在司炉工人便于操作的地点装设手动控制给水装置。
(5)软水罐容水量要足够,给水管道工艺流程要合理。
软水进入给水多级泵管道流程有3种方式:
①按照《GB1576-96》水质标准要求,额定蒸发量2t以上锅炉用水应进行除氧,由于带有热力除氧罐的软水直接进入多级泵,而且要求除氧罐安装标高至少6m,因此,多级泵进水压头较高,从而增加了给水系统的水压稳定性,这是最佳给水方式。
②目前小型工业锅炉比较普遍采用的是软水罐通向多级泵,要求软水罐容水量不低于锅炉每小时耗水量的4倍，且软水罐越高压头越大,有利于改善给水系统的可靠性。
③有少数小型锅炉采用多级泵抽吸地下软水罐(水池)里的软水。与前2种给水方式相比,这种布置增加了多级泵取水的吸程,减少了泵的压头,导致给水系统水压不稳定。应改为高位软水箱供水。
给水泵向锅炉进水管路也有三种方式:
①给水泵软水由自动或手动给水调节阀调节流量,经省煤器进入锅筒。
③少数小型锅炉采用给水泵软水经省煤器直接进入锅筒。
实践表明，前2种给水工艺流程运行起来比较稳定,事故率较低;而第3种给水方式出现的问题是:频繁间断进水,容易致使多级泵气蚀和省煤器水冲击。
1.4.2 维护保养
预防和排除给水系统内部异物堵塞、漏气或漏水的关键,是加强给水设备管网和阀门仪表的维护保养,坚持巡视检查,发现问题,及时处理,消除给水系统带病运行状态。例如:
①倘若给水多级泵进口水轮有异物堵塞,降低了供水量与扬程,则可拆去进水截止阀,由锅炉反向冲洗水泵水轮,察看有无异物排出。否则,就要拆泵检查后重装。
②针对锅筒内进水管孔眼水垢堵塞减少水流量弊病,应及时停炉检修疏通孔眼。根治的办法是,搞好水质处理,确保软化水质达标,消除水垢。
③为了便于管网排气,要求多级泵出口管上装设DN15~25mm排气阀;同时,省煤器出口也应装设排气阀。若给水管中有气体,多级泵不上水时,只要打开排气阀排气,水泵立即上水。
④锅炉应安装旁路给水管道。当锅炉正常运行时,给水由多级泵经省煤器进入锅筒;如果省煤器出现故障,可临时抛开省煤器,给水改由旁路管道直接向锅筒进水。
1.4.3 安全操作
提高司炉工操作技能，加强工作责任心，严格执行给水系统安全操作规程,认真监视锅炉水位和给水泵的压力、流量和电流的变化,防止误操作,以保证给水设备和管网系统经常处于完好状态,从而减少和消除锅炉给水系统故障,这是确保锅炉安全经济运行的重要途径。
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