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        330 MW機(jī)組凝汽器真空低原因分析及處理

        2017-10-10 01:16:42張寶東
        關(guān)鍵詞:軸封工作液真空泵

        李 勇,張寶東

        (江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司運(yùn)行部,江蘇 揚(yáng)州 225000)

        330 MW機(jī)組凝汽器真空低原因分析及處理

        李 勇,張寶東

        (江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司運(yùn)行部,江蘇 揚(yáng)州 225000)

        在火力發(fā)電廠中,汽輪機(jī)凝汽器的真空是衡量機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一,凝汽器真空過(guò)低,不僅會(huì)影響汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,而且會(huì)影響汽輪機(jī)的安全性.主要介紹江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司7#機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中凝汽器真空偏低的情況,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看,以及對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)機(jī)組凝汽器真空偏低的原因是由于真空泵工作液溫度過(guò)高抽氣不足所致,通過(guò)進(jìn)一步分析后,發(fā)現(xiàn)真空泵工作液溫度偏高是由于閉冷水溫度偏高所致.最后,通過(guò)改變循泵的運(yùn)行方式,降低了閉冷水溫度和真空泵工作液溫度,凝汽器真空得到了提高.

        凝汽器;真空泵;工作液;循環(huán)水泵;嚴(yán)密性

        在熱力發(fā)電廠中,凝汽器真空是衡量機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一,凝汽器真空下降,將使得排汽壓力升高,可用焓降減小,不但影響機(jī)組的出力和經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)可能造成汽輪機(jī)軸向推力增大、汽輪機(jī)末級(jí)葉片損壞等重大事故,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行[1].因此,在運(yùn)行中維持凝汽器的正常真空,對(duì)于保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義.

        1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司現(xiàn)有2×330 MW燃煤發(fā)電機(jī)組,其中汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C300/N330-16.67/538/538型汽輪機(jī),采用亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排氣、抽汽凝汽式汽輪機(jī).正常運(yùn)行時(shí),機(jī)組軸封用汽主要由高、中壓缸軸封漏氣形成自密封,輔汽及冷再作為備用汽源;每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)水環(huán)式真空泵,正常一運(yùn)一備.配置兩臺(tái)循環(huán)水泵,其中2#循環(huán)水泵有高、低速兩種運(yùn)行方式;配置一臺(tái)開(kāi)水循環(huán)水泵;配置三臺(tái)閉式循環(huán)冷卻水泵,其中3#閉式循環(huán)冷卻水泵為400 V的小泵,功率約為1#,2#閉式泵的1/2,環(huán)境溫度低時(shí)采用3#閉式循環(huán)冷卻水泵運(yùn)行;凝汽器設(shè)計(jì)端差為3~6 ℃[2].

        2 事件經(jīng)過(guò)

        2017年3月12日,6#、7#機(jī)組雙機(jī)運(yùn)行,負(fù)荷均為195 MW左右,環(huán)境溫度10 ℃,6#、7#機(jī)組均采用2#循泵低速運(yùn)行的方式,6#、7#機(jī)組真空分別為-97.7 kPa和-94.93 kPa,運(yùn)行人員通過(guò)分析對(duì)比發(fā)現(xiàn),7#機(jī)組真空明顯偏低,嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性.

        3 原因分析及處理

        3.1 凝汽器的工作原理

        凝器的真空主要是由于汽輪機(jī)排汽排入凝器汽側(cè),通過(guò)循環(huán)水不斷的把排汽熱量帶走,使排汽凝結(jié)成水,其比容急劇減小(約減小為原來(lái)的1/30 000)而形成真空.在運(yùn)行中難免會(huì)有不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng)使得凝汽器真空下降.真空抽氣系統(tǒng)的作用就是在機(jī)組啟動(dòng)初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空,并在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體[3].

        3.2 影響凝汽器真空的主要因素

        一般來(lái)說(shuō)影響凝汽器真空的主要因素包括:真空表指示有誤,循環(huán)水入口溫度升高,循環(huán)中斷或者水量偏低,凝汽器銅管泄漏,凝汽器滿水或者水位過(guò)高,凝汽器熱負(fù)荷過(guò)大,加熱器事故疏水閥誤開(kāi)、給泵密封水回水至凝汽器單級(jí)水封水位過(guò)低,凝汽器補(bǔ)水管道少量泄漏,主機(jī)或給泵小汽輪機(jī)的軸封中斷或者供汽壓力不足,真空系統(tǒng)少量泄漏,真空抽氣系統(tǒng)出力不足,凝汽器冷卻面結(jié)垢或腐蝕、傳熱惡化,軸加滿水或無(wú)水位運(yùn)行,主再熱汽疏水門(mén)誤開(kāi)等[4].

        3.3 真空下降的原因排查

        (1)檢查真空表指示是否準(zhǔn)確

        運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)7#機(jī)組真空偏低后,立即檢查低壓缸排汽溫度與凝汽器真空是否對(duì)應(yīng),同時(shí)聯(lián)系熱控人員對(duì)真空表進(jìn)行校對(duì),確定真空表計(jì)是否準(zhǔn)確,經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)真空表指示準(zhǔn)確無(wú)誤。

        (2)檢查機(jī)組軸封系統(tǒng)

        軸封系統(tǒng)的主要作用是向汽輪機(jī)、給泵小汽輪機(jī)的軸封提供密封蒸汽,在高壓段是防止蒸汽向外漏氣,低壓段防止空氣漏人系統(tǒng)內(nèi),如果軸封壓力調(diào)整不當(dāng)造成軸封供汽中斷或者供汽壓力過(guò)低,將使得高壓段蒸汽漏出,同時(shí)將導(dǎo)致空氣等不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的后汽缸,最后不凝結(jié)氣體積聚在凝汽器中影響傳熱,影響機(jī)組真空[5].

        為排除軸封系統(tǒng)供汽低造成凝汽器真空下降的可能,運(yùn)行人員對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查.由于當(dāng)時(shí)負(fù)荷較低,軸封母管溢流調(diào)整門(mén)在全關(guān)位置,輔汽供軸封調(diào)整門(mén)開(kāi)度為20%左右,軸封母管壓力維持在49.03 kPa,低壓軸封供汽溫度156 ℃,均在正常范圍內(nèi),為了排除軸封漏汽的可能,運(yùn)行人員將軸封母管壓力適當(dāng)提高至56 kPa,觀察5 min后,機(jī)組真空基本沒(méi)有變化,排除了軸封系統(tǒng)漏空氣的可能.

        (3)檢查凝汽器熱井水位

        如果凝汽器滿水或者水位過(guò)高,將淹沒(méi)凝汽器換熱面,使得換熱面積減小,影響凝汽器換熱,凝汽器真空下降.運(yùn)行人員對(duì)凝汽器水位進(jìn)行了檢查,并將就地水位計(jì)和DCS水位計(jì)進(jìn)行對(duì)比,就地水位計(jì)和DCS水位計(jì)基本相同,均為500 mm左右,在正常運(yùn)行范圍內(nèi).

        (4)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)

        如果真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差,將造成大氣中大量不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng),造成凝汽器真空下降.為了確定是否由于真空嚴(yán)密性差造成真空下降,運(yùn)行人員進(jìn)行了真空嚴(yán)密性試驗(yàn),真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的結(jié)果為真空下降150 Pa/min,結(jié)果為合格.因此排除了真空嚴(yán)密性差,系統(tǒng)大量漏真空的可能性.

        (5)檢查真空抽氣系統(tǒng)

        真空抽氣系統(tǒng)的作用在機(jī)組啟動(dòng)初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空,并在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體,如果真空抽氣系統(tǒng)故障或者出力不足,就會(huì)造成外界漏入的不凝結(jié)氣體在系統(tǒng)中滿滿積累,造成凝汽器真空下降[6].

        運(yùn)行人員通過(guò)檢查真空泵運(yùn)行工況發(fā)現(xiàn),72#真空泵工作液溫度為33.15 ℃,遠(yuǎn)高于真空泵的工作液的設(shè)計(jì)水溫,造成真空泵處理不足,從而造成7#機(jī)組真空下降.

        3.4 故障處理

        通過(guò)排查,初步分析7#機(jī)組凝汽器真空的原因?yàn)?2#真空泵工作液水溫過(guò)高,造成真空泵處理不足,最終影響了機(jī)組真空.

        由于真空泵的冷卻液是通過(guò)閉式循環(huán)冷卻水提供,運(yùn)行人員立即對(duì)6#、7#機(jī)組閉式循環(huán)水溫進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)7#機(jī)組閉冷水溫度為29.94 ℃,72#真空泵工作液溫度為33.15 ℃.6#機(jī)組閉冷水溫度為21.78 ℃,61#真空泵工作液溫度23 ℃.顯然,72#真空泵工作液溫度高的原因是由于7#機(jī)閉冷水溫度高所致.

        閉冷水系統(tǒng)除了本機(jī)組的用戶以外,還設(shè)置了公用系統(tǒng)(儀用空壓機(jī)、除灰空壓機(jī)、化學(xué)用冷卻水)用戶,通過(guò)運(yùn)行人員的檢查發(fā)現(xiàn)公用系統(tǒng)用戶等均運(yùn)行于7#機(jī)組閉冷水系統(tǒng),造成了7#機(jī)閉冷水熱負(fù)荷增加,最終使得7#機(jī)組閉冷水溫度明顯高于6#機(jī)組,偏離設(shè)計(jì)值(見(jiàn)圖1).

        圖1 閉冷水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

        為了降低閉冷水溫度,運(yùn)行人員立即將閉式冷卻水泵由73#閉冷水泵(400 v的小泵)調(diào)至71#閉式冷卻水泵運(yùn)行,但是切換后,閉式冷卻水溫度并沒(méi)有降低.運(yùn)行人員懷疑可能為開(kāi)式水量不足,隨即啟動(dòng)7#機(jī)開(kāi)式冷卻水泵,開(kāi)式水泵啟動(dòng)后,閉式冷卻水溫很快降到了17 ℃,真空泵冷卻液溫度降至21 ℃,真空泵恢復(fù)了正常運(yùn)行工況,真空提高到了-96.92 kPa.但是由于開(kāi)式水泵啟動(dòng)后,凝汽器循環(huán)水量減小,循環(huán)水溫升過(guò)大,不能滿足凝汽器所需循環(huán)水量,為此運(yùn)行人員立即啟動(dòng)將循泵切至高速泵運(yùn)行,并停止了開(kāi)式循環(huán)水泵,經(jīng)過(guò)切換之后,7#機(jī)組閉冷水溫度穩(wěn)定在19.6 ℃,71#真空泵工作液溫度穩(wěn)定在21.46 ℃,機(jī)組真空穩(wěn)定在了97.83 kPa,真空恢復(fù)了正常.

        4 真空泵工作液溫度過(guò)高對(duì)凝汽器真空的影響

        水環(huán)式真空泵運(yùn)行時(shí)由于吸入?yún)^(qū)是負(fù)壓狀態(tài),如果工作液的溫度高于吸入?yún)^(qū)負(fù)壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度,那么水就會(huì)發(fā)生汽化,使得泵內(nèi)真空度下降,直接影響抽吸能力.所以工作液溫度越低,泵的運(yùn)行效率就越高,出力就越高[7].影響工作液溫度的因素主要有汽機(jī)排氣溫度,冷卻器冷卻水量及冷卻水溫度,冷卻器的清潔程度,真空泵的補(bǔ)水溫度等[8].

        水環(huán)式真空泵的工作性能與被抽吸氣體的狀態(tài)、工作水的溫度及性質(zhì)有關(guān),生產(chǎn)廠家通常只給出規(guī)定條件下的特性曲線.當(dāng)實(shí)際工作條件與規(guī)定條件不同時(shí),必須對(duì)其特性曲線進(jìn)行修正.工作水的溫度對(duì)吸氣量的影響很大,水溫高,抽氣量減少,定量的變化可按下列公式進(jìn)行換算[9]:

        (1)

        對(duì)于水環(huán)式真空泵,在其它條件不變的情況下,工作水溫升高,對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力勢(shì)必升高,抽氣能力下降,使得真空泵抽吸空氣量減少,不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)不能及時(shí)被抽出,在凝汽器中積聚,影響了凝汽器的換熱效果,抽氣口的氣汽混合物中的不凝結(jié)氣體分壓增加,總壓也隨之增加,使得凝汽器背壓升高,凝汽器真空下降,由此可見(jiàn),真空泵的工作水溫對(duì)凝汽器的真空度、抽氣量均有影響,因此運(yùn)行中必須保證真空泵的工作水溫正常[10].

        5 結(jié) 論

        通過(guò)分析,最終找到了江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司7#機(jī)組真空偏低的原因,即真空泵冷卻液溫度過(guò)高,使得真空泵的抽氣能力下降,不能及時(shí)抽走凝汽器中不凝結(jié)的氣體,這些不凝結(jié)氣體在凝汽器中影響了凝汽器的換熱效果,最終造成真空下降;而7#機(jī)組閉冷水溫高的原因是7#機(jī)組閉冷水系統(tǒng)帶公用系統(tǒng)運(yùn)行所致.最后,運(yùn)行人員通過(guò)變循泵的運(yùn)行方式,使閉冷水溫度和真空泵工作液溫度均下降到工作范圍內(nèi),從而提高了凝汽器真空,使得機(jī)組經(jīng)濟(jì)性得到了提高.

        [1] 吳季蘭.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.

        [2] 江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司.330 MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程[R].揚(yáng)州:江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司,2015.

        [3] 曾勇生.汽輪機(jī)真空下降對(duì)運(yùn)行方面的處理及預(yù)防[J].科技信息,2006(8):233-234.

        [4] 裴振平.凝汽器真空低原因分析及處理[J].科技與企業(yè),2012(24):332-332.

        [5] 王 帆,毛昕斐.300 MW汽輪機(jī)凝汽器真空淺析[J]. 科技與創(chuàng)新,2014(20):12-14.

        [6] 葉 濤,鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M]. 4版.北京:中國(guó)電力出版,2012.

        [7] 尹大鵬.水環(huán)式真空泵出力低的原因分析及采取措施[J]. 河南科技,2015(10):53-55.

        [8] 馬 磊,崔芙紅.水環(huán)式真空泵的工作原理及影響因素[J].廣州化工,2015(11):163-202

        [9] 周蘭欣,林 奇,周 玉.水環(huán)式真空泵工作水溫度過(guò)高對(duì)機(jī)組真空的影響及應(yīng)對(duì)措施[J]. 電力建設(shè),2010,31(12):98-101.

        [10] 王 歡,黃純亮, 張培杰.水環(huán)式真空泵抽氣不足對(duì)凝汽器真空的影響[J]. 電站輔機(jī),2013(34):26-29.

        Analysis and Treatment on Low Vacuum of Condenser in 330 MW Unit

        LI Yong, ZHANG Bao-dong

        (Operation Department of Yangzhou Power Generation Co., Ltd., Jiangsu Huadian, Yangzhou 225000, China)

        In the power plant, the vacuum of the steam turbine condenser is one of the important indexes to evaluate the economic performance of the unit. If the condenser vacuum is too low, it will affect the safety as well as the economy of the steam turbine. This paper mainly introduces the operation process of No. 7 unit with low condenser vacuum in Yangzhou Power Generation Co., Ltd. of Jiangsu Huadian. Based on the site and the analysis of operating data, it is found that the low vacuum of the condenser is due to the high temperature of the working fluid in vacuum pump. By further analysis, it is found that the high temperature of the working fluid in vacuum pump is due to the high temperature of the closed cold water. Finally, the vacuum of the condenser is improved by changing the running mode of the circulating pump.

        condenser; vacuum pump; working fluid; circulating water pump; tightness

        TK264

        A

        1008-536X(2017)03-0072-04

        2017-01-13

        李 勇(1982-),男,四川內(nèi)江人,工程師,研究方向?yàn)榛痣姀S集控運(yùn)行.

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