一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法与流程

文档序号:30584023发布日期:2022-06-29 15:05阅读:301来源:国知局
一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法与流程

1.本发明涉及发电设备检修领域,具体而言,涉及一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法。


背景技术:

2.冰塞技术目前已经较为广泛的运用在国内各类型的发电企业的检修领域中,其作为一种有效的在线隔离手段,为在线工艺系统有效的隔离提供帮助。冰塞技术就是利用专用的装置将管道内部介质冻结成冰柱,以液氮法为例,常压下获得-196℃的低温,一般情况下,从金属管道内壁表面开始结冰并逐渐形成一个尺寸为管道直径2-3倍长的冰塞,以承受一定的压差,从而实现工艺系统隔离的功能。掌握冰塞形成的内在规律,降低冰塞对管道应力的影响,了解低温下管道金属材质的影响程度和冰塞解冻过程中对工艺系统的影响作出合理的评估,就能控制冰塞技术带来的风险。
3.皖能铜陵发电公司5号机组汽轮机型号为n1000-27/600/600(tc4f),由上海汽轮机有限公司和德国siemens公司联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机,发电机是上海汽轮发电机有限公司从siemens公司引进的thdf125/67 百万千瓦级水氢氢发电机技术。发电机为水氢氢冷却方式,即:定子绕组水内冷,转子轴颈氢内冷,定子主出线氢内冷,定子铁心轴向氢气冷却,转子绕组、相连接线和出线套管均采用氢气直接冷却,定子冷却水冷却器冷却水源接至开式水系统,管道材质为普通碳钢。2015年7月28日5号机组启动过程中,发现定冷水进水温度急剧上升,7:40h至8:53h的73min内,进水温度由39.1℃上升至49.47℃,过程中运行人员已全开b组冷却器的开式水进水阀,并对定冷水侧旁路阀进行调整等手段处理均无效果,在切换至a组冷却器的过程中,定冷水进水温度开始逐渐下降,切换完毕后系统恢复正常状态。通过对进出口阀门进行全面排查,分别关闭冷却水进出口阀门,观察进出口压力表处泄漏情况,并根据历史趋势分析判断冷却水出口电动门故障未能开启,该情况严重威胁机组运行安全,因现场缺乏有效隔离手段,即使采用常规的冰塞方式也存在对碳钢管道的材质性能造成破坏,在不能保证安全性的前提下,有可能使缺陷范围进一步过大。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法,通过冰塞夹具、饱和盐水溶液和液氮的配合使用,能够实现了工艺系统在线的隔离功能。
5.本发明的实施例是这样实现的:
6.本技术实施例提供一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法,包括a 组冷却器和b组冷却器,还包括如下步骤:
7.a,处理前准备:
8.准备冰塞夹具、抢修用工器具、脚手架、人员防护用具、阀门备件和密封垫;
9.对可能影响范围内的电气设备和热控设备进行监护,设配风扇通风和碘钨灯备
用;
10.b,现场技术措施:
11.b1,关闭b组冷却器开式水侧进出口阀门,并拆除开式水侧进出口压力表,监视流量变化;
12.b2,使用脚手架,将冰塞夹具吊至需冷冻作业的管道位置,并进行安装;
13.b3,冰塞夹具安装完毕后,按比例要求加入混合好的饱和盐水溶液,盐水添加完毕,在冰塞夹具外部设置保温层进行保温;
14.b4,连接液氮与冰塞夹具,缓慢地对冰塞夹具进行液氮注入;
15.b5,过程中不间断用红外线测温仪测量冰塞夹具的管壁温度,控制冰塞夹具的外壁温度在-20℃以内,保持饱和盐水溶液不凝结状态;
16.b6,冷冻5小时以上后,缓慢地松开b组冷却器出口电动门进口侧法兰,观察泄漏量,若法兰结合面仍大量泄漏则立即复紧松开的螺栓,继续进行冷冻,若不再泄漏时,继续冷冻15分钟,更换为满瓶液氮,然后再冷冻10分钟,在连续往冰塞夹具内供入液氮的前提下,快速将出口电动门进出口法兰螺栓全部拆除,更换手动闸阀并更换密封垫,完成装复作业;
17.b7,阀门更换完毕,停止注入液氮,当冰塞夹具表面温度高于0℃时,开启冰塞夹具放水阀,排净冰塞夹具内冷冻的盐水,拆除冰塞夹具;b8,管壁温度低于-20℃时,使用碘钨灯距离管道1m处进行缓慢加热。
18.在本发明的一些实施例中,整个解冻期间,当听到水流声或感受到管道振动时,结束解冻工作,观察管道及法兰的渗漏情况,如果正常,恢复安装措施,b组冷却器恢复正常备用方式。
19.在本发明的一些实施例中,上述b步骤还包括:
20.b9,关闭b组冷却器开式水侧进出口阀门;
21.b10,关闭定冷水侧旁路门,开启开式水侧调门旁路阀,将定冷水温度控制在38℃;
22.b11,控制a组定冷水冷却器的出水温度,通过调整定冷水冷却器定冷水侧旁路阀的开度,控制开式水的出水温度在52℃以内;
23.b12,控制循环水浓缩倍率在4.0左右,防止a组定冷水冷却器结垢。
24.在本发明的一些实施例中,上述b11步骤中,监视定冷水温度计a组定冷水冷却器开式水的回水温度,若出现温度持续上升的现象,投入备用开式泵及循环水泵运行。
25.在本发明的一些实施例中,上述b2步骤中,冰塞夹具由脚手架承担重量,避免系统管道直接承载多余载荷。
26.在本发明的一些实施例中,上述b5步骤中,使用排水阀检查盐水溶液是否为凝结状态。
27.在本发明的一些实施例中,还包括如下步骤:
28.c1,工作现场至少架设两台风扇,检测工作范围内的氧气含量,且氧含量不低于19%,否则应立即关闭液氮阀门;
29.c2,若液氨冷冻失败,无法隔绝,则进行解冻,机组恢复正常运行;
30.c3,冷冻过程中发生管道破裂无法恢复,执行停机但不停炉,更换管道和阀门后恢复机组运行。
31.在本发明的一些实施例中,使用液氮钢瓶前先打开增压阀,达到所需要的正常工作压力,再打开用气阀。
32.在本发明的一些实施例中,使用冰塞夹具时,冰塞夹具的结合面密封完好,密封采用密封胶或生料带;冰塞夹具设置有注液氮口和排气口,且排气口大于注氮口,防止冰塞夹具承压爆裂。
33.在本发明的一些实施例中,管道内压力较高时,冰塞部位选择在弯头部位;液氮钢瓶和注液氮口之间使用软管连接,并对软管进行保温处理。
34.相对于现有技术,本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果:
35.本发明的实施例提供一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法,在完成冰塞过程中的各类风险控制后,对冰塞技术合理的利用并进行创新,实现了工艺系统在线的隔离功能,这为今后出现同类问题时,提供了极为有效的解决方式。后续对300mw机组电泵冷却器工艺系统的成功在线隔离,提供了实践基础,为发电机组在线检修提供了新的思路和有效手段。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1为本发明实施例冰塞夹具的一部分示意图;
38.图2为本发明实施例冰塞夹具的另一部分示意图。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
41.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本发明实施例的描述中,需要说明的是,若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.此外,若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
44.在本发明实施例的描述中,若出现术语“多个”代表至少2个。
45.在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例
47.一种用于汽轮发电机组的冰塞处理检修方法,包括a组冷却器和b组冷却器,还包括如下步骤:
48.a,处理前准备,包括:
49.运行当值人员负责监视定冷水系统的运行状态,保证抢修过程中系统运行稳定,并保持通讯畅通;
50.检修人员负责现场的抢修作业,抢修展开前,做好冰塞夹具、抢修用工器具、脚手架搭建、人员防护用具、阀门备件和密封垫的准备工作;
51.液氮厂家负责对管道进行冷冻作业,并提供充足的冷媒,保证整个抢修过程中冷媒的供应,安排专人对现场的氧气浓度进行检测;
52.安排电气和热控专业的专人,对可能影响范围内的电气设备和热控设备进行监护,做好防水遮挡工作,同时配合架设风扇通风和碘钨灯备用;
53.b,现场技术措施,其中包括抢修施工技术措施:
54.办理热力机械工作票开工许可手续;
55.关闭b组冷却器开式水侧进出口阀门,并拆除开式水侧进出口压力表,监视流量变化;
56.用搭建好的脚手架,将冰塞夹具吊至需冷冻作业的管道位置,并进行安装,注意夹具需由脚手架承担重量,避免系统管道直接承载多余载荷;
57.冰塞夹具安装完毕后,按比例要求加入混合好的饱和盐水溶液,盐水添加完毕,在冰塞夹具外部设置保温层进行保温;
58.连接液氮与冰塞夹具,由液氮厂家缓慢地对冰塞夹具进行液氮注入,过程中注意液氮如果溢流或从缝隙流出,做好防护措施,防止低温灼伤;
59.过程中不间断用红外线测温仪测量冰塞夹具的管壁温度,控制冰塞夹具的外壁温度在-20℃以内,保持饱和盐水溶液不凝结状态,其中,可使用排水阀检查盐水溶液是否为凝结状态;
60.根据前期试验结果,冷冻5小时以上,缓慢地松开b组冷却器出口电动门进口侧法兰,观察泄漏量,如仍大量泄漏应立即复紧松开的螺栓,继续进行冷冻;
61.当法兰结合面处不再泄漏时,继续冷冻15分钟,更换为满瓶液氮,然后再冷冻10分钟,在连续往冰塞夹具内供入液氮的前提下,快速将出口电动门进出口法兰螺栓全部拆除,更换手动闸阀并更换密封垫,完成装复作业;
62.阀门更换完毕,停止注入液氮,当冰塞夹具表面温度高于0℃时,开启冰塞夹具放水阀,排净冰塞夹具内冷冻的盐水,拆除冰塞夹具;
63.管壁温度低于-20℃时,使用碘钨灯距离管道1m处进行缓慢加热;
64.需说明的是,整个解冻期间,相关人员必须一直做好监护,当听到水流声时(砰的声响以及管道振动),则结束解冻工作,观察管道及法兰的渗漏情况,如果正常,恢复安装措施,b组冷却器恢复正常备用方式;
65.恢复完毕后,运行人员加强此处的巡检,观察管道的情况,若遇情况应立即联系检修人员进行处理。
66.现场技术措施,还包括抢修过程中的运行保障措施:
67.控制负荷不能大幅上升,必要时联系省调进行调整;
68.关闭b组冷却器开式水侧进出口阀门;
69.关闭定冷水侧旁路门,开启开式水侧调门旁路阀,将定冷水温度控制在38℃;
70.控制a组定冷水冷却器的出水温度,通过调整定冷水冷却器定冷水侧旁路阀的开度,严格控制开式水的出水温度在52℃以内,必要时开启第二台开式泵;
71.控制循环水浓缩倍率在4.0左右,防止a组定冷水冷却器结垢;
72.监视定冷水温度计就地a组定冷水冷却器开式水的回水温度,若出现温度持续上升的现象,投入备用开式泵及循环水泵运行;
73.c,安全措施:
74.办理检查检修工作票,确认阀门状态正确,挂牌后,方可开始工作;
75.所使用的工器具应检验合格,不合格者不得使用,并确认负荷量合适,且要有足够的富裕度;
76.夜间或光线不足的工作条件下,应有足够的照明措施;
77.施工时人员精神状况应饱满,戴好安全帽,穿戴必要的防护用品,工作中保证相互沟通有效,配合密切,所有参与的工作人员必须熟悉安全措施的全部内容,确保出现紧急情况时的处置得当;
78.防止低温灼伤,所有工作人员必须戴双层手套,头戴防护面具,脚穿脚穿棉袜和雨靴,袖口扎紧塞入隔热手套,裤口扎紧塞入雨鞋;
79.工作现场至少架设两台风扇,并通过开启厂房门窗,保证厂房内通风良好,严格做好现场通风措施,现场安排专人检测工作范围内的氧气含量,并及时汇报现场指挥人员,氧含量不能低于19%,否则应立即关闭液氮阀门;
80.液氮钢瓶存放处需要拉警示带,防止无关人员进入,并配备至少两套正压式有氧呼吸器备用;
81.若液氨冷冻失败,无法隔绝,则进行解冻,机组恢复正常运行;
82.冷冻过程中发生管道破裂无法恢复,立即汇报抢修总指挥,由运行人员按照停机不停炉措施执行,紧急更换管道和阀门后恢复机组运行。
83.d,液氮使用的注意事项:
84.使用液氮的作业中,工作人员应戴安全帽、防护眼镜、防砸工作鞋、防护手套和工作服,液氮钢瓶周围严禁明火,避免高温;
85.使用液氮钢瓶前先打开增压阀,达到所需要的正常工作压力,再打开用气阀;
86.当气体输送完成或午休、下班时,应关闭所有的低温绝热气瓶阀门;
87.关闭所有阀门后,如压力过高可适当打开放空阀,将液氮钢瓶中压力排出一部分;
88.在密闭工作区域作业时,应有氧气检测仪检测区域内氧气浓度,高浓度接触时,使用正压自给式呼吸器。
89.d,冰塞夹具安装注意事项:
90.使用冰塞夹具时,冰塞夹具各结合面必须密封完好,密封时不能使用焊接的方式,焊接后在冷冻时易收缩受阻易造成冰塞夹具冻裂,因此在本实施例中,密封优选采用密封胶或生料带等软密封;
91.冰塞夹具必须设置注液氮口和排气口,排气口必须稍大于注氮口,防止冰塞夹具承压爆裂;
92.液氮为危险液体,使用操作时需要专业人员操作,工作人员要带好防寒手套和面罩;
93.管道内压力较高时,冰塞部位选择在弯头(管)部位,这样冰塞的阻力大,可靠性强;
94.液氮钢瓶和注液氮口之间使用软管连接,由于软管较长,需要对软管进行保温处理。
95.过核电相关应用的试验和外部文献得出相关结论:低碳钢的低温 (-20℃)冲击韧性低于标准(asme第ⅱ卷和gb150),由于存在极大的低温脆性,在冰塞过程中应避免敲击和管道憋压超载,同时低温对不锈钢和合金钢材质的影响不大。
96.鉴于以上的分析和信息,结合5号机组定冷水冷却水管道材质(为普通碳钢材质)的特点,制订有针对性的冰塞方案利用盐水的冰点比水低的原理,采用液氮冷却盐水溶液,用冷冻盐水作为介质冷冻碳钢管道,避免
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196℃的液氮与管道直接接触,控制盐水的温度在-20℃左右缓慢的对管道进行冷冻,逐渐形成冰塞,从而达到在线更换阀门的目的。冰塞夹具的结构及冷却原理如图1、2所示(类似于管式冷却器,共布置六根冷却管道):
97.根据冷却要求,可适当增加液氮通道的数量,以达到尽可能快速冷冻的效果;
98.排气口的排气方式根据液氮专业人员意见进行设计,必要时设计为漏斗状;
99.冰塞夹具每隔100mm长度,设置一副锁紧螺栓进行冰塞夹具的固定。
100.在本实施例中,此处比例所指:食盐(nacl)在20℃时的溶解度为36 克,表示的意义就是:在20℃时,100克水中溶解36克食盐(氯化钠)时溶液达到饱和状态.或者说,在20℃时,100克水最多能溶解36克食盐(氯化钠)。根据食盐溶解度对照表:
101.温度(摄氏度)溶解度(克)035.71035.82036.03036.340036.65037.06037.37037.8
8038.49039.010039.8
102.根据计算公式v=πr2h,计算冰塞夹具内容积:
103.¢219管道通径dn200mm,选用304不锈钢材质,长度1m,内部容积为:
104.π0.12
×
1=0.0314m3
105.总容积为0.0314m3
106.冰塞¢108管道体积
107.π0.05042
×
1=0.0079m3
108.六根冲氮¢25不锈钢管体积
109.π0.01252
×
6=0.00294m3
110.可注入理论容积为:
111.0.0314-0.0079-0.00294=0.02056m3
112.根据30℃时食盐(氯化钠)的溶解度36.3折算,预计夹具内注满水后,需加入6千克左右食盐,形成冷却盐水溶液,对需冰塞管道部位进行冷冻。
113.消缺冷冻过程温度监测记录:(表计低温量程最大-40℃)
114.[0115][0116]
通过以上技术措施的现场应用,总结出以下结论:
[0117]
其一,液氮冷冻过程中观察排气口的气体状态,出现液态氮则说明液氮充气压力过高,未气化的液氮直接排出,会对人员和设备造成危险,应严格控制液氮的充气压力;
[0118]
其二,通过盐水溶液冷冻,需考虑冷冻的时间,通过多次的实验,在 dn100冷却水管道上冷冻时间应大于3小时,成功的概率较高;
[0119]
其三,冷冻过程中对冰塞夹具各部位进行温度监测,当冰塞夹具外部温度低于-25℃时,继续保持液氮流量1小时左右,可听到管道内部明显的声响,此时检查管道内介质流动情况后,在无流动的情况下,可进行检修作业;
[0120]
其四,解冻过程尽可能的让冷冻管道自然解冻,本发明的试验及处理经验为10小时左右自然解冻,这种状态下管道经金相检查无不良影响。
[0121]
综合上述,本发明实施例提供的一种用于汽轮发电组的冰塞处理检修方法,其通过盐水溶液的使用,使碳钢管道得到有效的保护,避免了极端低温状态下产生极大的低温脆性,为成功的处理缺陷提供了保障。
[0122]
在完成冰塞过程中的各类风险控制后,对冰塞技术合理的利用并进行创新,实现了工艺系统在线的隔离功能,这为今后出现同类问题时,提供了极为有效的解决方式。后续对300mw机组电泵冷却器工艺系统的成功在线隔离,提供了实践基础,为发电机组在线检修提供了新的思路和有效手段。
[0123]
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、
等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
[0124]
对于本领域技术人员而言,显然本技术不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下,能够以其它的具体形式实现本技术。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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