ماشين‌آالت عيب‌يابي و وضعيت پايش تخصصي كنفرانس هفتمین1391 اسفند ، الملل بین پردیس شریف، صنعتی دانشگاه کیش، جزیره ایران،

‌معرفی و بویلر در داخلی نشتی تشخیص اهمیتصدا آنالیز

بویلر در داخلی نشتی پایش تکنیک عنوان به رجایی شهید نیروگاه بویلرهای تجربیات اساس -بر

رضائی کشاورز بهروز

وضعیت پایش -واحد رجائی شهید نیروگاه

Keshavarz . behrooz@gmail . com

چكيده ها لوله داخلی رسوب مانند شوند بویلر های لوله شدن معیوب به منجر توانند می مختلفی های مکانیزم

و... اگر مدت وبلند مدت ( کوتاهOverheatاورهیت) آتش، سمت سایش و ،خوردگی آب سمت خوردگی ، این موقع به .تشخیص شوند می ونشتی لوله شدن پاره به منجر نشوند داده تشخیص موقع به عیوب این

باشد. می برخوردار زیادی اهمیت از ثانویه صدمات از جلوگیری جهت ها نشتی از جلوگیری برای داخلی نشتی هنگام زود تشخیص اهمیت در آمده ست بد تجربیات اساس بر مقاله این

نوشته رجایی شهید نیروگاه ( بویلرWater wallواتروال) بخش اورهیت حادثه در ثانویه های خسارات نشت ضمن باشد. در می آن به توجه لزوم و بویلر داخلی نشتی اثرات یادآوری آن هدف و است شده می بررسی باشد می بویلر در داخلی نشتی پایش نوین های روش از یکی که صدا آنالیز کمک به یابی

نمی قرار استفاده مورد ایران نیروگاههای در حاضر حال در صدا آنالیز کمک به یابی نشت گردد) روشگیرد( .

‌، هوابرد صدای ، ای هسته جوشش از انحراف واتروال،اورهیت،كليدي: واژه‌هاي

.برد استراکچر صدای

مقدمه نگهKKداری و بKKرداری بهره بحث در مهم مسائل از یکی بویلر در داخلی نشتی موقع به تشخیص

مین فلKKوی اختالف افKKزایش ماننKKد عالئمی نیروگاه در سنتی باشد. بطور می نیروگاه در بویلرها ترموکوپلهای دمای تغییرات ، کوره فشار ،افزایش(Feed Water)واتر فید و( Main Steam) استیم خروجی گازهای دمای ،کاهش( Make up) جبرانی آب میزان ها،افزایش لوله بدنه در شده نصب

فKKوق هKKای باشKKند. تکنیKKک بKKویلر هKKای لولKKه داخلی نشتی بروز از هایی نشانه توانند می بویلر از دقیKKق ابKKزار یKKک عنKKوان به تنهایی به توانند نمی ندارندو اولیه مراحل رادر نشتی تشخیص امکان تKKا شد باعث تر دقیق تکنیکی از استفاده لزوم گردند. لذا استفاده بویلر در نشتی تشخیص جهت

هیترهKا نشKتی تشKخیص جهت اروپKا در1970 سKال در ابتKدا کKه صKدا آنالیز کمک به یابی نشت توسKط1980 سKال ودر گKرفت قKرار اسKتفاده مKورد نیروگKاهی بویلرهKای در شد می استفاده شرکت

Babcock &Wilcox ا بازار واردKKد آمریکKKه و شKKور بKKترده طKKای در گسKKروزی نیروگاههKKورد امKKم آن نصKKب جدیKKد، درنیروگاههای که رفت پیش آنجا تا موضوع این اهمیت گیردو می قرار استفاده

. شود می پیشنهاد استاندارد گزینه عنوان به

بویلر در داخلی نشتی تشخیص اهمیت

خKKروجی بخKKار و آب توسKKط مجاور های لوله بدنه سایش باعث تواند می لوله چند یا ازیک نشتی هKKدر یKKک از کKKه مجKKاور)ی هKKای لولKKه دمKKای افزایش نتیجه ودر فلو کاهش با ویا شود باال بافشار

دیدن آسیب شوند( باعث می تغذیه معیوب لوله با مشترک بروز به منجر فلو کاهش که باشد واتروال های لوله در اگرنشتی گردد. مخصوصا فوق های لوله

جوشش از انحراف پدیده لوله وپارگی اورهیت و لوله دمای سریع افزایش ( وDeparture from Nucleate Boiling) ای هسته

خسKKارات بKKه منجKKر تواند می زنجیروار صورت به پدیده ادامه شود می نشتی محل باالدست درگردد. زیادی شهید نیروگاه در واتروال های لوله از نشتی حوادث از نمونه یک به موضوع اهمیت تشریح جهت

: پردازیم می داشت نیروگاه برای زیادی بسیار هزینه که رجایی

رجایی شهید ‌نیروگاه2 شماره بویلر اورهیت حادثه

نیروگاه معرفی

به ترکیبی سیکل بلوک3 و مگاواتی250 بخاری واحد4از متشکل رجایی شهید نیروگاه

. میباشد مگاواتي1040.4 ظرفیت

. باشد مگاواتی( می250بخار) های واحد2 شماره بویلر به مربوط نظر مورد حادثه

رجایی شهید نیروگاه بویلر فنی مشخصات

دار( درام – طبیعی )گردش بویلر نوع

IHIسازنده شرکت / آذرآب

840000 Kg/h MCR )بخار) تولید قدرت

172 Kg/CM2 بویلر طراحی فشار

پیوسته(: ماکزیمم فشاربخار)دربار ماکزیمم

146 Kg/CM2 هیتر سوپر از خروجی

162 Kg/CM2 درام از خروج

گرم(: )ریهیت هیت ری خروجی فشار

37.2 Kg/CM2 گاز سوخت با

37.0 Kg/CM2 مازوت سوخت با

سرد(: هیت) ریهیت ری ورودی بخار فشار

CMFD 2013, 1391 اسفند

38.8 Kg/CM2 گاز سوخت با

38.6 Kg/CM2 مازوت سوخت با

حادثه شرح بKKه واتKKروال هKKای لولKKه دمای افزایش علت به88 سال تابستان در بخار نیروگاه2 شماره بویلر آنها جمله از مختلفی،که دالیل

کKKرد، اشKKاره بKKویلر زیKKاد بKKار یا و احتراق ,مشکالت لوله داخل ،رسوب لوله گرفتگی به توان می خKKروج از واحدشد. بعKKد اضطراری خروج به منجر و گردید واتروال های لوله اورهیت پدیده دچار زیاد دیده آسیب ناحیه که شد مشخص وبازرسی واحد از بخشKKی دهنKKده نشKKان1شKKکل گردیKKد، تعKKویض واتKKروال هKKای لوله از زیادی تعداد و باشد می

افKKزایش3شKKماره شKKکل دهKKد.در می نشKKان ا ر دیKKده صKKدمه ناحیKKه2 شKKکل و وارده خساراتمیدهد. نشان را لوله پارگی شروع استیم مین و واتر فید فلوی اختالف

رجایی شهید نیروگاه اورهیت حادثه به مربوط تصاویر :1 شكل

CMFD 2013, 1391 اسفند

llaW retaW

yremirP

yremirP

yradnoceS

MURD

retaeH repuS

rezimonocE

rezimonocE

retaeH repuSyradnoceS

retaeH repuSlaniF

retaeheR laniF

9-LF

A :renruB

B :renruB

C :renruB

D :renruB

E :renruB

02-LF

82-LF

33-LF

83-LF

54-LF

ebuT

124

805

275

447728

565

998

7501

6921

4141

c°

c°

c°

c°c°

c°c°

c°

c°

c°

m

m

m

m

m

m

اورهیت منطقه و بویلر : شماتیک2شکل

نشتی وقوع زمان در اختالف ایجاد و استیم ومین واتر فید فلوی منحنی‌:3 شكل

از یکی که باشند موثر حادثه این در وارده خسارات میزان بودن درباال توانند می متعددی عواملپردازیم. می آن بررسی به باشدکه می نشتی تشخیص زمان نقش و نشتی اثر عوامل این

بویلر واتروال های لوله از داخلی نشتی ثانویه ‌صدمات

لولKKه بKKه بKKاال فشKKار بKKا خKKروجی بخKKار و برخوردآب و ها لوله از یکی از نشتی بروز صورت - در1 بصKKورت توانKKد می واکنش این و شKKود می آن پKKارگی نهایت ودر لوله شدید سایش باعث مجاوراست. شده مشاهده جوش محل از لوله پارگی در پدیده این و شود تکرار وار زنجیر

CMFD 2013, 1391 اسفند

و اورهیت منطقه

نشتی

بKKه منجKKر و شKده فوق های لوله دست باال در فلو کاهش باعث لوله چند یا یک از نشتی - اثر2 لوله دمای افزایش ( وDeparture from Nucleate Boilingای) هسته جوشش از انحراف پدیده ایجاد

. شود می لوله وپارگی می خسارت کاهش باعث ، مواجهه زمان کاهش با ، واحد خروج و نشتی هنگام زود - تشخیص3

. گردد رسKKوبات اثKKر بKKر هKKا زانKKوئی محل در لوله گرفتگی اورهیت علت که صورتی در مثال عنوان به

تشKKخیص صKKورت در باشد لوله دمای وافزایش فلو کاهش نتیجه ودر ها لوله داخل از شده کنده بسKKیار وارده خسKKارت مKKیزان ، هKKا لولKKه گKKرفتگی ورفKKع واحKKد خروج و نشتی اولین هنگام زود

. یابد می کاهش

وارده خسKKارت مKKیزان کKKاهش در واحKKد خروج و واتروال های لوله از نشتی هنگام زود تشخیص واتKKر فید فلوی بین اختالف از واتروال های لوله در نشتی تشخیص برای و باشد می موثر بسیار

فشKKار افKKزایش جKKبرانی، آب میزان افزایش مثل دیگر پارامترهای گرفتن نظر بادر استیم مین و فKKوق روش نکنKKد پیدا افزایش ای مالحظه قابل بطور نشتی که شود. تازمانی می استفاده کوره رادر نشKKتی بتوانKKد کKKه روشKKی از اسKKتفاده لKKزوم باشKKد. لKKذا نمی نشتی کردن مشخص به قادر

رسد. می نظر به ضروری ذیل خصوصیات بودن دارا با دهد تشخیص وقوع اولیه مراحلسازد مهیا را نشتی موقع به و هنگام زود تشخیص طوریکه به باشد -موثر1

آورد. فراهم را آن بحرانی گسترش و نشتی زمانی - ارزیابی2 .باشد داشته باالیی اطمینان - قابلیت3نماید. مشخص تقریبی بصورت را نشتی محل-4 شده داده نشان دیده صدمه های لوله تعداد و واحد خروج زمان بین رابطه4 شماره شکل در

.[6]است

[6] هزینه و دیده صدمه های لوله تعداد و واحد خروج زمان بین رابطه نمودار: 4 شكل

: صدا آنالیز اساس بر نشتی تشخیص

در گسKKترده طKKور بKKه و دارد وجKKود نشKKتی هنگKKام زود تشKKخیص امکKKان روش این طریKKق از گزینKKه عنKKوان بKKه آن نصKKب جدیKKد، نیروگاههKKای در و شKKود می اسKKتفاده امKKروزی نیروگاههKKای

گردد. می پیشنهاد استاندارد به لوله ترک از باال فشار با خروجی توربوالنت جریان که است استوار اساس این بر روش این

افKزایش بKا شKده آزاد انKرژی مKیزان و کنKد می تولید ارتعاش و صدا زیادی مقادیر باز محیط یک امواج شکل به خروجی جریان اثر در شده ایجاد یابد.ارتعاشات می افزایش فشار و نشتی فلوی

CMFD 2013, 1391 اسفند

-air) شود می پخش کوره داخل فضای در صوتی borne noise، از ارتعاشKKات از دیگری شکل ( ( ،structure borne noise) گردد می منتقل بویلر استراکچر به ای لوله فلزی های دیواره طریق

امواج این دوی هرگیرند. قرار استفاده مورد نشتی تشخیص برای پردازش از بعد و شده رکورد توانند می

صدا آنالیز اساس بر نشتی تشخیص :شماتیک5 شكل

صدا:‌ آنالیز کمک به یابی نشت مزایای

واحد پایداری افزایش-1 بویلر های لوله عمر افزایش-2 پرسنل ایمنی افزایش-3 تعمیرات برای واحد خروج زمان کاهش-4 شوند می بویلر در صدا تولید به منجر که مکانیکی مشکالت سایر تشخیص-5واحد. برنامه با خروج امکان آوردن فراهم-6 بار فاجعه های خرابی خطر کاهش-7 سنتی های روش به نسبت نشتی سریعتر تشخیص-8 نماید می داخلی نشتی متوجه را برداری بهره هشدار سیستم داشتن با-9

:(air- borne noise) برد هوا صدای طریق از نشتی تشخیص

شرایط برابر در مقاومت برای که میکروفونهایی توسط کوره محیط در شده پخش صدای توسط که صوتی امواج این ، شود می داده تشخیص اند شده طراحی بویلر محیط سخت

باشد. نکته می نشتی صدای و بویلر زمینه پس صدای از ترکیبی شود می دریافت میکروفون 20-1) شنوایی بازه معموال" در که فرکانسی فیلترینگ رنج انتخاب نشتی تشخیص برای کلیدی

KHZ) باشد می است . صدا سنسور20 الی10 توسط اکونومایزر تا گرفته احتراق محفظه از بویلر داخل حجم کل

شود. می داده پوشش بویلر خاص مشکالت و سایز به توجه با

CMFD 2013, 1391 اسفند

برد هوا شده نصب سنسور : نمونه6 شكل

‌microvibration-(structureاستراکچر)‌ صدای طریق از نشتی تشخیص

borne noise:

یک ( بوسیله باال فرکانس با الکتریک پیزو )مخصوصا"سنسورهای استراکچر امواج سنسورهای هدایتگر عنوان به و شده جوش هیتر ری و هیتر سوپر هدر به ویا بویلر دیواره به که فلزی میله

گردند. می متصل بویلر استراکچر به کنند می عمل صوتی امواجباشد. می بویلر استراکچر ای لوله بدنه روی سنسور شماتیک شکل7 شماره شکل نیروگاه یک که آمریکاOhio ایالت در Gavin نیروگاه در را سنسورها این آرایش8 شماره شکل

دهد. می نشان را باشد می مگاواتی2600

استراکچر صدای ثبت جهت شده نصب سنسور : نمونه7 شكل

CMFD 2013, 1391 اسفند

آمریکا در Gavin نیروگاه در بویلر در شده نصب سنسورهای آرایش شماتیک:8 شكل

وجود بیانگر که میدهد نشان زمان با را سیگنال شدت افزایش cموج :9 شكل

باشد می منطقه آن در نشتی

: گیری نتیجه

زیادی خسارات به منجر تواند می واتروال ناحیه در مخصوصا بویلر داخلی نشتی به توجه عدم و منظور این به هوشمند سیستمی کشور در حاضر حال های نیروگاه در اینکه به توجه با و گردد بر و واحد های پارامتر تغییر اساس بر نشتی تشخیص و است نشده گرفته نظر هشداردر اعالم

با دقیق آشنایی بر عالوه برداری بهره واحدهای تمامی است الزم گیرد می صورت تجربه اساس آشنا نیز آنالیزصدا مانند داخلی نشتی پایش نوین های روش با بویلر در داخلی نشتی پیامدهای

قابلیت افزایش جهت نیروگاه در سازی بهینه پروژه یک عنوان به تواند می صدا آنالیز و گردند اهمیت به توجه با باال توان با جدیدالتاسیس بخار واحدهای در یا و شود اجرا واحدها اطمینانگردد. اجرا نصب زمان در فوق های واحد پایداری

CMFD 2013, 1391 اسفند

مراجع

رجایی شهید بخارنیروگاه واحدهای بویلر ومستندات مدارک ، ژاپن IHI شرکت]1[

[2] John E.Oakey, Power plant life management and performance improvement, Woodhead publishing limited , 2011 .

[3] J.J. Kovecevich, D.P.Sanders ,Recent Advances in the Application of Acoustic Leak detection to process Recovery Boiler ,TAPPI Engineering conferences September 1995, Dellas.Texas,USA, , Babcock&Wilcox .

[4] R.Viswanathan, Damage Mechanisms and Life Assessment of High-temperature Components, ASM INTERNATIONAL.

[5] ASM Metals Handbook Volume 11, Failure Analysis and Prevention , ASM INTERNATIONAL.

[6] GJ.Jung,YS.Cho, YC.Kim,SH.Back,JH.Sung,Frequency Shifting Signal Detection and

Analysis of Boiler Tube Leaks,18 TH International conference on Composite Materials.

CMFD 2013, 1391 اسفند