王壯業(yè)
摘 要:高壓加熱器是電廠汽輪發(fā)電機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)中最重要的輔助設(shè)備之一,如果出現(xiàn)故障將直接影響機(jī)組效率,嚴(yán)重的將引起停機(jī)事件發(fā)生。本文主要針對(duì)高壓加熱器泄漏和疏水故障進(jìn)行了分析,并針對(duì)泄漏故障提出了應(yīng)對(duì)策略,對(duì)其他電廠高壓加熱器的運(yùn)行有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞:高壓加熱器 故障 泄漏 疏水
中圖分類(lèi)號(hào):TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)08(a)-0066-02
高壓加熱器是利用汽輪機(jī)的抽氣加熱給水的裝置,電廠配備了高壓加熱器系統(tǒng)后,可有效地提高電廠的熱效率,節(jié)省燃料,并有助于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1 高壓加熱器系統(tǒng)泄漏故障分析
高壓加熱器作為汽輪發(fā)電機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)中最重要的輔助設(shè)備之一,若高壓加熱器停運(yùn),將大大降低機(jī)組的循環(huán)熱效率,而造成高壓加熱器停運(yùn)最常見(jiàn)的、危害最大的當(dāng)屬高壓加熱器傳熱管泄漏事故。
1.1 高壓加熱器長(zhǎng)期處于低水位運(yùn)行導(dǎo)致
根據(jù)對(duì)高壓加熱器運(yùn)行水位跟蹤分析,第一燃料循環(huán)期間,一號(hào)機(jī)組的高壓加熱器長(zhǎng)期以來(lái)一直都處在低于正常水位運(yùn)行狀態(tài),特別是6B始終處于低水位運(yùn)行。從高壓加熱器疏水端差來(lái)分析,6B的疏水端差也一直比6A高,足以證明6B的運(yùn)行水位低于6A的。高壓加熱器低水位運(yùn)行,會(huì)引起疏水冷卻段汽水兩相流,主要使U形傳熱管疏水冷卻段產(chǎn)生破損。一方面沖蝕加熱器疏水冷卻段,另一方面疏水冷卻段汽水混流,會(huì)使抽汽的熱量未被有效利用加熱給水,通過(guò)下一級(jí)加熱器直接到除氧器,會(huì)引起抽汽量增加。這個(gè)過(guò)程中,高壓加熱器運(yùn)行時(shí),直接承受高溫蒸汽沖刷的最外層管排振動(dòng)最劇烈,管壁磨損減薄最嚴(yán)重,發(fā)生爆管概率也最高。
1.2 高壓加熱器投、停操作不當(dāng)引起的管束泄漏導(dǎo)致
汽輪機(jī)在啟停機(jī)過(guò)程中不可避免地造成高壓加熱器啟停操作過(guò)快,即溫度變化率過(guò)大,使管口與管板的焊接處受到過(guò)大的熱應(yīng)力。特別是加熱器停運(yùn)時(shí),一般總是先停抽汽,而給水仍通過(guò)加熱器,此時(shí)管壁溫度高于給水溫度,較冷的給水流經(jīng)管子,使管子首先冷卻收縮,容易在管子和管板的結(jié)合面上造成破壞。
1.3 高壓加熱器管束的腐蝕導(dǎo)致
腐蝕的原因主要包括汽側(cè)的空氣沒(méi)有及時(shí)排除,空氣中的氧氣會(huì)引起管束外壁的氧腐蝕,溫差過(guò)大引起的應(yīng)力腐蝕以及給水的沖刷腐蝕。
1.4 其他管束泄漏導(dǎo)致
高壓加熱器內(nèi)部的管束緊密而有序地排列在一起,由于水側(cè)壓力高于最大汽側(cè)壓力,當(dāng)管子損壞斷裂時(shí)高溫高壓水柱連續(xù)沖刷周?chē)茏?,形成大面積泄漏。另外,高壓加熱器內(nèi)部的管束處于自由狀態(tài),當(dāng)管子斷裂時(shí),在高速水流的作用下,管子斷口自由擺動(dòng),不斷碰擊周?chē)茏?,?duì)周?chē)茏有纬梢欢ㄆ茐摹?/p>
2 高壓加熱器系統(tǒng)疏水故障分析
2.1 高壓加熱器系統(tǒng)液位對(duì)機(jī)組的影響
在正常運(yùn)行中,當(dāng)正常疏水系統(tǒng)故障或傳熱管破損,導(dǎo)致疏水量超過(guò)正常疏水閥設(shè)計(jì)流通能力時(shí),高壓加熱器殼側(cè)水位將升高。當(dāng)水位達(dá)到二高水位時(shí),延時(shí)3s,高壓加熱器的氣動(dòng)緊急疏水閥開(kāi)啟,將超量的疏水排往高壓疏水?dāng)U容器。如果高壓加熱器水位上升至三高水位,相關(guān)高壓加熱器的電動(dòng)抽汽隔離閥關(guān)閉,電動(dòng)給水旁路閥開(kāi)啟,進(jìn)出口電動(dòng)給水隔離閥關(guān)閉,整列高壓加熱器解列退出運(yùn)行,同時(shí)二回路電功率下降。當(dāng)高壓加熱器殼側(cè)水位設(shè)置不當(dāng)或疏水流量過(guò)大會(huì)造成殼側(cè)水位過(guò)低,疏水冷卻段水封破壞后暴露在高速兩相流之下,對(duì)入口附近的管束、隔板等造成沖蝕,并發(fā)生管束振動(dòng)損壞。
2.2 高壓加熱器疏水故障的表現(xiàn)類(lèi)型
2.2.1 緊急疏水動(dòng)作時(shí)間嚴(yán)重超差
高壓加熱器緊急疏水閥的動(dòng)作時(shí)間,是控制高壓加熱器水位的重要因素。從二高到三高水位之間,如緊急疏水閥不及時(shí)動(dòng)作,系統(tǒng)將觸發(fā)保護(hù)使高加解列。
2.2.2 水錘
高壓加熱器緊急疏水的流向是從高壓加熱器殼側(cè)流到高壓疏水?dāng)U容器,由于高壓加熱器的殼側(cè)和高壓疏水?dāng)U容器之間的壓差比較大,且疏水管線的布置方式存在問(wèn)題使得緊急疏水閥后的管道存在積水。當(dāng)緊急疏水閥開(kāi)啟時(shí),高溫高壓的疏水在出口的低壓管道瞬間汽化,體積急劇膨脹,推動(dòng)管道內(nèi)的積水高速運(yùn)動(dòng)沖擊管線和高壓疏水?dāng)U容器,造成水錘。
2.2.3 管道振動(dòng)
由緊急疏水閥在大壓差下頻繁開(kāi)啟造成的振動(dòng)和水錘,導(dǎo)致了緊急疏水管線的振動(dòng),導(dǎo)致的后果是管道變形、焊縫開(kāi)裂、管道支吊架損壞、管線上氣動(dòng)閥門(mén)中性點(diǎn)移動(dòng)、定位器反饋故障等。
2.2.4 緊急疏水閥內(nèi)漏導(dǎo)致系統(tǒng)熱效率降低和閥門(mén)損壞
由于緊急疏水閥在設(shè)計(jì)上存在不足,閥門(mén)在正常調(diào)整范圍內(nèi)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)啟時(shí)間的要求。為了保證高壓加熱器的正常運(yùn)行,不得不降低緊急疏水閥的密封性能以加快閥門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間,但是帶來(lái)的負(fù)面影響是閥門(mén)泄漏,內(nèi)漏造成熱效率的損失和閥門(mén)的損壞。
3 防止高壓加熱器系統(tǒng)泄漏的應(yīng)對(duì)策略
3.1 加強(qiáng)對(duì)高壓加熱器系統(tǒng)的運(yùn)行管理
高壓加熱器運(yùn)行期間,應(yīng)避免高壓加熱器的低水位運(yùn)行,保證自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能,提高自動(dòng)投入率,運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督,一旦疏水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置不能自動(dòng)維持水位時(shí),應(yīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)維持。防止疏水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度過(guò)大,而在疏水冷卻段內(nèi)引起閃蒸和汽水兩相流,避免疏水管道發(fā)生劇烈振動(dòng),從而延長(zhǎng)高加使用壽命。對(duì)于給水品質(zhì)也要嚴(yán)格控制,包括含氧量、pH值等。
3.2 優(yōu)化對(duì)高壓加熱器系統(tǒng)的啟停操作
由于機(jī)組采用滑參數(shù)啟動(dòng),故高壓加熱器可以隨同機(jī)組同時(shí)啟停。加熱器隨機(jī)啟動(dòng)時(shí),負(fù)荷逐漸增加,抽汽溫度、壓力、流量及水溫都是逐漸上升的,金屬的溫升可控制在較小范圍內(nèi),減少管系與管板的溫差,可避免管系脹口松弛和管系膨脹不均而引起的泄漏。但在高壓加熱器停運(yùn)時(shí),一般總是先停抽汽,而給水仍通過(guò)加熱器,此時(shí)管壁溫度高于給水溫度,較冷的給水流經(jīng)管束,使管束首先冷卻收縮,容易在管束和管板的結(jié)合面上造成破壞,因此應(yīng)嚴(yán)格將溫降率控制在56℃/h。
4 結(jié)語(yǔ)
高壓加熱器是機(jī)組最重要的輔助設(shè)備之一,一旦故障停運(yùn),將對(duì)機(jī)組效率造成極大影響,甚至威脅汽輪機(jī)安全,所以保持高壓加熱器的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 蔡錫琮.高壓給水加熱器[M].水利電力出版社,1995.
[2] 張欣剛,徐治皋,李勇,等.火電機(jī)組高壓給水加熱器動(dòng)態(tài)過(guò)程的數(shù)值分析[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2005,25(2):262-266.
[3] 帥志明.福斯特·惠勒高壓給水加熱器運(yùn)行特性[A].大型火電機(jī)組運(yùn)行技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)[C].1996.endprint
科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2017年22期