[发明专利]一种锅炉管寿命耗损状态监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种锅炉管寿命耗损状态监测方法及系统。所述监测方法包括：获取锅炉管寿命以及所述锅炉管的实际运行时间；根据所述实际运行时间确定锅炉管损失寿命参数；所述锅炉管损失寿命参数包括超温损失寿命以及应力损失寿命；根据所述锅炉管寿命以及锅炉管损失寿命参数确定锅炉管剩余寿命；根据所述锅炉管剩余寿命确定锅炉管寿命耗损状态。采用本发明所提供的监测方法及系统能够提供连续监测数据，并准确向维修人员提供检修信息，避免材料浪费，提高检修进度。

技术领域

本发明涉及锅炉管寿命耗损状态监测领域，特别是涉及一种锅炉管寿命耗损状态监测方法及系统。

背景技术

火电机组受热面部件长期在高温、高压、腐蚀介质的工况下工作，服役条件极其恶劣。随着运行时间的延长，受热面部件材料会发生蠕变损伤，材料的微观组织发生老化，从而导致材料力学性能的劣化，使其强度、塑性和韧性下降，脆性增加。导致这些因素的首先是燃煤锅炉的恶劣工况以及介质、应力、温度、腐蚀、磨损和振动等的综合影响；其次，伴随着高温氧化、高温腐蚀及电化学腐蚀等作用，燃烧产物以及不清洁的锅炉水质等造成的腐蚀会使管壁厚度显著减薄，导致管子损伤，缩短管子应有的使用寿命；另一方面，机组的频繁启停引起部件疲劳损伤，进而导致部件的开裂，甚至出现严重的事故，对参与调峰运行的机组来说这种情况更为严重。

从中电联电力历年可靠性统计结果及华能集团历年可靠性统计结果分析，锅炉非计划停运约占全部停运事件的60％，而锅炉四管泄漏又占锅炉事故的60％，其中水冷壁泄漏约占33％，过热器泄漏约占30％，省煤器泄漏约占20％，再热器泄漏约占17％。因此开展高温锅炉管和高温部件寿命管理技术研究及应用，是保障机组的安全运行的一项重要工作，对确保机组安全经济运行有着重要的意义。

从机组运行的经济性考虑，对机组由计划性检修改为状态性检修是机组科学管理的一个必然发展趋势。上世纪80年代以来，美国等发达国家在火电厂逐步开展一系列机组维修优化研究，基于设备风险评估的维修(Risk Based Maintenance-RBM)，可靠性维修(Reliability Centered Maintenance-RCM)，预知性维修(Predictive Maintenance-PDM)，预防性维修(Preventiv Maintenance-PM)等。国内目前也在开展以机组高温关键部件状态评估和寿命评估为基础的设备状态检修，通过采用先进的监测手段，及时掌握设备的安全状态和寿命损耗，合理地安排检修项目与检修间隔，从而有效地降低检修成本，提高设备安全、经济性。

通过开展机组受热面状态检验和寿命评估，及时掌握设备的安全状态和寿命损耗，结合锅炉在线寿命管理系统的实时监测和报警功能，合理地安排检修项目与检修间隔，从而能有效地降低检修成本，提高设备安全、经济性。

锅炉受热面的失效一直都是世界各国电厂锅炉设备损坏和造成机组非计划停机的主要原因。在国内，由于设计、制造、安装、运行等诸多方面原因，导致锅炉受热面管的失效事故更频繁的发生，是造成锅炉突发性事故导致停机和维修的主要原因。高温锅炉管长期在火焰、烟气、飞灰等十分恶劣的环境介质中运行，因而在服役过程中会发生一系列材料组织与性能的变化，这些变化涉及材料蠕变、疲劳、腐蚀、冲蚀等复杂的老化与失效机理，而由此造成的失效方式多达23种，这些失效均普遍造成严重的爆管失效。

此外，炉外高温厚壁部件在长期运行过程中，由于负荷波动、快速起停机等工况的影响，承受较大的热应力，疲劳损伤逐渐增加，容易在应力集中部位引起裂纹萌生和扩展。裂纹扩展至一定厚度，便会引起部件失效。

为了有效解决锅炉高温受热面和炉外高温部件的失效问题，国内外开展了锅炉寿命评估技术的研究，力求通过提前获取设备的寿命，及时对高风险部位更换或维修的方式来减少非计划停机。

锅炉寿命评估技术分为离线评估和在线评估两种模式，国外开展寿命评估技术研究较早，但相对集中于离线评估模式。