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使用超声检测精确定位再加热器中的泄漏

应用管道故障仍然是火力发电厂意外停机的主要原因。 由于包括弯曲,开裂,膨胀或磨损在内的故障,管中发生泄漏。 造成灰尘,过热,腐蚀,侵蚀等故障的原因有很多。再加热器对于火力发电厂中的发电过程的性能和效率是至关重要的。 典型的火力发电厂使用朗肯循环模型,该模型描述了蒸汽操作的热力发动机如何通过将热量转换成机械功而产生动力。 简而言之,将诸如煤之类的燃料放入锅炉炉中以将水(即蒸汽)加热到合适的温度和压力。 用 节热器进一步加热蒸汽并放入炉中,辐射能量被吸收到防火墙中。 到此为止,蒸汽温度已从 700°F 升至 800°F。
蒸汽在几乎临界点进入过热器,以便加热到 1000°F。如果蒸汽压力和温度较高,则发动机将蒸汽的热量转换为机械功,效率更高。然后蒸汽通过涡轮机,在那里它失去能量,因此失去温度和压力。焓是能量的量度,通常以焦耳=内能和压力与体积的乘积之和表示。
从涡轮机中,绝大部分蒸汽被排放到再加热器中,以再次用于第二低压系列涡轮机。 再加热器压力仅为原锅炉压力的四分之一,但温度相同。这可以防止蒸汽在膨胀过程中冷凝并提高效率,因为涡轮机(高压/高温和低压/高温)的组合比通过燃烧燃料再加热更有效。
然后蒸汽从低压涡轮机排出到冷凝器中,冷凝水用于将蒸汽冷凝成水。从蒸汽到水的相变在冷凝器中产生自然真空,这也由真空泵辅助。冷凝蒸汽(此时称为冷凝水)被清洁并通过加热过程送回以从水转换成超临界流体,这将再次循环一次循环。冷却水(称为循环水)从冷凝器送到冷却塔,在那里水是空气冷却,使用蒸发冷却降低温度,然后再通过冷凝器泵回冷凝器。
泄漏威胁工厂效率
由于冷凝器空气泄漏,涡轮机中的真空可能会丢失。 如果不加以控制,涡轮机叶片会产生应变,导致腐蚀,最终叶片开裂或甚至由于冷凝器背压(由于空气泄漏和冷却不充分引起的低真空)引起的叶片释放。
再加热器泄漏是另一个问题。当再加热器在线时,锅炉管压力为正。离线时,阀
门关闭以防止水流出系统。蒸汽冷却并凝结,形成自然真空。真空泵进一步产生真空。
典型的真空度应等于最佳冷凝器真空度(~25“Hg)。
发电厂仍然对锅炉管道泄漏的指示和位置保持勤勉,因为它们是停电和发电损失的主要原因。估计有 60%的锅炉停机是由于管道泄漏造成的。维修,更换和维护的成本非常高。再加热器材料通常每 15 至 20 年更换一次,估计成本为 2000 万美元。
每当重新加热器离线时,人员将使用超声波进行泄漏检查,以防止可能的微小泄漏变得更糟。严重泄漏会导致气体温度和水位下降。气体温度应在 2000°F 的范围内。当水位下降时,需要添加更多的水。在泄漏的情况下,每小时可以添加大约 100-500 加仑的水来弥补损失。

  1. 超声波泄漏测试方法超声波泄漏检测器(具有适当的灵敏度)用于在重新加热器的预定关闭时以及在气体温度和水位下降时出现泄漏的指示时指示和定位泄漏。锅炉关闭了。
  2. 2.阀门自动关闭,以阻止蒸汽流动。
  3. 3.锅炉进入冷却过程,需要约 6-10 小时,具体取决于环境温度。 为了 减轻其他问题的发生,保持 200°F /小时的冷却速度。
    4.一旦冷却过程完成,就会执行再加热器的“锁定/标记”,以便技术人员走动或爬行进入受限空间。
    同时,由于蒸汽和真空泵的冷凝,真空从冷凝器通过涡轮机被拉到再加热器。离线时连接到涡轮机的任何东西都处于真空状态。确认真空水平至少为 20“Hg,但所需的真空度为25”Hg。
    技术人员使用超声波泄漏检测器来扫描再加热器。再加热器可以长 70 英尺,深 20 英尺。 如果没有泄漏,整个泄漏检测扫描只需 3 分钟。
    4.如果耳机内的嘶嘶声指示泄漏,则必须使用超声波原理(即方向性,灵敏度调整,屏蔽,不同声学附件等)确定泄漏位置,以确定准确位置在管束内。此过程可能需要一个小时到期,具体取决于泄漏的位置。在某些情况下,固体探针附件用于指示泄漏的管。可以通过沿着管束向最大声的声音移动来追踪泄漏的位置。
    5.维修尽快完成。执行代码修复; 必须将维修文件提交给保险公司。通过真空测试或在极少数情况下进行水压试验来确认修复。
    6.超声波泄漏检测仪用于确认没有声音来自泄漏位置,并且在焊接或安装新管道期间没有产生泄漏。
    案例研究:
    超声波发现电厂再加热器泄漏西弗吉尼亚州的一家发电厂有几台发电机。只要有泄漏迹象或正常停机时,就会使用超声波检漏仪扫描再加热器是否泄漏。关闭可能每三个月发生一次,但泄漏导致每月停机一次。超声波检 漏仪用于扫描再加热器的整个管区域,以及其他区域,包括涡轮机和蒸汽管道。锅炉工程师表示,有时只用耳朵可以听到泄漏,但是在合理的时间内找不到泄漏源是不可能的。过去 10 年来,他们一直在进行超声波泄漏检测,并且无法想象以任何其他方式进行测试。在过去十年中,仅在其中一个发电设施中,超声波检漏仪发现了 100 多次泄漏。单个管的修理可能需要大约 12 个小时才能进入。维修或更换管需要六到八个小时。如果更换,则需要进行 12次焊接。 每次焊接大约需要三个小时。
    泄漏的成本如下:
    •物料和人工 50,000 美元
    •90,000 美元的启动相关费用
    •因停工 36-48 小时而导致收入损失 500,000 美元使用超声波检漏仪可以通过最大限度地提高每台涡轮机的效率,每年节省数千美元。 另外,防止涡轮机,涡轮机叶片,部件劣化甚至爆炸的灾难性故障。
    利用超声检测技术
    当检测器不用于再加热器泄漏检测时,发电厂可以利用拥有超声波技术 的优势,将其应用于各种部门和系统。 超声波由各种来源产生,可用于蒸汽疏水阀和阀门,基于状态的监测和电气检查。

    基于状态监测关键轴承,电机和齿轮箱,用于指示润滑不足,过度润滑和过度磨损,这是对红外和振动分析的补充。 超声波优于其他预测技术,因为在任何可听振动,加速度或热量指示之前,故障首先出现在超声波范围内(约 40 kHz)。此外,超声波非常快速地衰减,允许用户精确定位确切的信号源。
    超声波还用于诊断阀门和蒸汽疏水阀。使用超声波接收器和坚固的探头附件接触阀门的外壳。如果阀门或蒸汽
    疏水阀是关闭时,应该没有通过耳机听到超声波。 如果听到声音,则是发生内部旁路泄漏。
    还可以测试电气系统的电弧放电,跟踪或电晕放电产生的超声波。红外线用于指示过大的电阻和负载异常,但超声波用于指示泄漏电压,这可能通过产生射频干扰(RFI)或甚至导致变压器,继电器和开关设备的灾难性故障而造成麻烦。
    结论
    再热器和锅炉管故障仍然是发电厂意外停机的主要原因。 可以实施使用超声的常规泄漏检测程序以防止灾难性故障并提高发电过程的整体效率。 购买坚固的,本质安全的超声波探测器只需检测一次泄漏即可收回成本。

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