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小型余熱發(fā)電汽輪機(jī)真空波動(dòng)潛在原因分析與對(duì)策

黃曉春,張波

（江蘇永鋼集團(tuán)動(dòng)力廠,江蘇張家港215628)

【摘要】結(jié)合小型余熱發(fā)電汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的真空波動(dòng)故障停機(jī)現(xiàn)象，查找故障原因，分析總結(jié)了小型余熱汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，制定防范措施，穩(wěn)定余熱發(fā)電運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)凝汽器;熱井滿(mǎn)水;抽空氣管道積水;真空波動(dòng)

1　余熱發(fā)電汽輪機(jī)運(yùn)行情況

江蘇永鋼集團(tuán)有多臺(tái)余熱回收汽輪發(fā)電機(jī)組，進(jìn)汽參數(shù)為壓力2.0 MPa、溫度350益。其中1臺(tái)石灰余熱發(fā)電6 MW機(jī)組，日常運(yùn)行負(fù)荷大約在4000~ 5000 kW上下，運(yùn)行投產(chǎn)3年多大部分時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定，僅出現(xiàn)過(guò)幾次真空的無(wú)規(guī)律波動(dòng)現(xiàn)象。波動(dòng)有時(shí)持續(xù)大約20 min后能夠恢復(fù)正常，有時(shí)持續(xù)1 h也不能恢復(fù)正常，甚至下降明顯導(dǎo)致汽輪機(jī)保護(hù)停機(jī)。最近1次出現(xiàn)時(shí)在2014年11月份，汽輪機(jī)熱井滿(mǎn)水，在運(yùn)行人員調(diào)整水位過(guò)程中出現(xiàn)了凝汽器真空波動(dòng)，當(dāng)水位恢復(fù)正常后真空還在波動(dòng)下降，而且啟動(dòng)備用抽氣器也不管用，真空從-93 kPa連續(xù)降低到-75 kPa，沒(méi)辦法最后只能故障停機(jī)。

從出現(xiàn)真空波動(dòng)到真空?qǐng)?bào)警停機(jī)，沒(méi)超過(guò)2 h時(shí)間，了解在崗運(yùn)行操作人員，表示前面該機(jī)組也出現(xiàn)了幾次類(lèi)似現(xiàn)象，但有的真空恢復(fù)正常沒(méi)有出現(xiàn)停機(jī)，有的雖然停機(jī)但檢查葉沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么異常，再次啟動(dòng)開(kāi)機(jī)真空又恢復(fù)正常，現(xiàn)象很奇怪，其中確切的原因一時(shí)沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。

2　故障停機(jī)的原因分析

根據(jù)當(dāng)時(shí)運(yùn)行人員反映的情況，核對(duì)報(bào)表記錄數(shù)據(jù)，確實(shí)未發(fā)現(xiàn)異常。

(1)真空波動(dòng)前凝汽器出現(xiàn)過(guò)熱井滿(mǎn)水，但經(jīng)過(guò)調(diào)整10 min內(nèi)就恢復(fù)到正常水位。

(2)進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽溫度、壓力、流量、發(fā)電負(fù)荷、循環(huán)水溫、射水泵、水箱溫度、凝汽器過(guò)冷度等運(yùn)行參數(shù)都正常。

(3)凝汽器抽空氣管道閥門(mén)位置、抽氣器水管道閥門(mén)開(kāi)度位置正確。

在分析過(guò)程中，操作人員提到在現(xiàn)場(chǎng)檢查凝汽器抽氣管道的閥門(mén)開(kāi)度位置時(shí)，感覺(jué)管道外壁溫度視乎有些低，由于抽氣管壁溫度不是運(yùn)行監(jiān)視和調(diào)整的參數(shù)，廠家沒(méi)有設(shè)計(jì)溫度測(cè)點(diǎn)，日常報(bào)表和控制畫(huà)面都不記錄或顯示，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該溫度應(yīng)與凝汽器中下部抽氣口位置的表面溫度接近，溫度偏低說(shuō)明管道內(nèi)熱氣流比正常時(shí)少。

據(jù)以上分析初步判斷，幾次故障停機(jī)的原因，就是抽氣量減少導(dǎo)致汽輪機(jī)真空降低停機(jī)。

3　對(duì)6　 MW余熱汽輪機(jī)故障原因，進(jìn)行停機(jī)檢查確認(rèn)

(1)抽氣器噴嘴、內(nèi)部逆止門(mén)動(dòng)作靈活。

(2)管道逆止門(mén)芯在上次檢修已被拆除。

(3)手動(dòng)門(mén)活動(dòng)正常。

(4)抽氣管道內(nèi)沒(méi)發(fā)現(xiàn)有異物堵塞。

(5)在抽氣管道的逆止門(mén)、手動(dòng)門(mén)附近存在不明顯的一段低洼管段，管道底部有局部水銹連續(xù)成片，有積水痕跡。

以上除管道內(nèi)有積水痕跡其他方面都正常，而管道內(nèi)積水會(huì)阻塞抽氣量，直接造成凝汽器真空降低；在每次停機(jī)檢查管道時(shí)，積水在檢查過(guò)程中會(huì)被放掉，再次啟動(dòng)汽輪機(jī)真空自然又恢復(fù)正常，這就是為什么運(yùn)行人員反映停機(jī)檢查沒(méi)有異常，再次啟動(dòng)真空又恢復(fù)正常的原因。

4　小型汽輪機(jī)的凝汽器結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)

汽輪機(jī)凝汽器抽氣管道的作用，就是不斷抽出凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)氣體來(lái)維持真空，一旦抽氣管道帶水抽氣量就會(huì)減少，于是不凝結(jié)氣體不能及時(shí)被抽出聚積在凝汽器內(nèi)，將直接導(dǎo)致汽輪機(jī)真空降低停機(jī)。

(1)一般汽輪機(jī)的凝汽器、熱井都是分體形式，以煤氣發(fā)電25 MW汽輪機(jī)為例，凝汽器、熱井就是通過(guò)管道和法蘭連接，凝汽器抽氣管道口與熱井頂部距離在1500 mm以上，相比之下6 MW余熱發(fā)電汽輪機(jī)由于凝汽器外形小，與熱井直接對(duì)焊成一體結(jié)構(gòu)，抽氣口距離熱井頂部只有350 mm，在結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致抽氣容易帶水,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

（2）以上的凝汽器結(jié)構(gòu)，要求運(yùn)行時(shí)熱井水位要穩(wěn)定。由于抽氣口與熱井水位上限比較接近，水位不易大幅度波動(dòng)，否則水位每波動(dòng)到高位1次，抽氣就出現(xiàn)一次帶水，真空就要波動(dòng)1次。

5　改進(jìn)與預(yù)防

分析小型余熱發(fā)電汽輪機(jī)凝汽器結(jié)構(gòu)，總結(jié)出其運(yùn)行特點(diǎn)，采取如下改進(jìn)與預(yù)防措施：

（1）在運(yùn)行方面嚴(yán)格控制凝汽器熱井水位，防止抽氣帶水。

（2）日常有停機(jī)機(jī)會(huì)，定期檢查抽氣管道進(jìn)行檢查、清理。

（3）為及時(shí)發(fā)現(xiàn)抽氣管道出現(xiàn)積水阻塞，運(yùn)行增加對(duì)抽氣管道外壁溫度的巡查內(nèi)容，如有條件可以增加一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視和報(bào)警功能。

（4）在下次機(jī)組大修時(shí)，修改抽氣管道的低洼段，防止管道積水阻塞；同時(shí)在抽氣管道上安裝疏水管，一旦管道內(nèi)積水，及時(shí)打開(kāi)疏水管道將積水排入熱井。

6　結(jié)論

小型余熱發(fā)電汽輪機(jī)凝汽器的固有特點(diǎn)，決定其在運(yùn)行方面存在一定的局限，日常運(yùn)行對(duì)水位穩(wěn)定性要求比較高。實(shí)踐證明只要運(yùn)行崗位人員嚴(yán)格控制熱井水位，不出現(xiàn)滿(mǎn)水和大幅度波動(dòng)，就完全能夠克服抽氣帶水的問(wèn)題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]沈士一.汽輪機(jī)原理[M].北京:中國(guó)電力出版社.1992年.

[2]程逢科，王毅剛，侯清河主編.中小型火力發(fā)電廠生產(chǎn)設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006年.

圖1　6 MW汽輪機(jī)凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖

Analysis of the Potential Cause of Vacuum Fluctuation in Steam Turbine and Countermeasures

Huang Xiaochun, Zhang Bo

(Power Plant of Jiangsu Yonggang group, Zhangjiagang, Jiangsu 215628, China)

[Abstract]The causes of shutdown due to vacuum fluctuation during operation process of waste heat power generation steam turbine were probed. The structure and operative char原acteristics of waste heat power generation steam turbine were analyzed and summarized. Pre原ventive measures were drawn up to stabilize operation of waste heat power generation.

[Keywords]steam turbine condenser; hot well full of water; water accumulated in air extraction pipe; vacuum fluctuation

作者簡(jiǎn)介：黃曉春（1978-)，男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。

收稿日期：2015-10-21

【文章編號(hào)】1006-6764（2015）12-0043-02

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM311