摘要：針對(duì)漳澤電力蒲洲熱電有限責(zé)任公司2×350 MW機(jī)組小汽輪機(jī)軸封漏空問(wèn)題，對(duì)機(jī)組汽泵軸封系統(tǒng)進(jìn)行了改造，徹底消除了機(jī)組小汽輪機(jī)軸封漏空現(xiàn)象，解決了小機(jī)油中進(jìn)水的問(wèn)題，提高了小機(jī)軸封的運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：汽泵軸封系統(tǒng);技術(shù)改造;運(yùn)行措施;機(jī)組背壓;經(jīng)濟(jì)效益

0 引言

蒲洲熱電有限責(zé)任公司2×350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，汽輪機(jī)背壓一直居高不下，特別是在夏季，汽輪機(jī)背壓高達(dá)30 kPa，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期排查發(fā)現(xiàn)，#1、#2汽動(dòng)給水泵軸封漏空。為此，當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行中提高軸封壓力時(shí)，軸封蒸汽大量竄入小機(jī)油箱中，使油中帶水，甚至導(dǎo)致整個(gè)油箱的油質(zhì)乳化[1]，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，公司曾對(duì)此進(jìn)行過(guò)改造但收效甚微。2019年5月，技術(shù)人員經(jīng)幾次實(shí)地調(diào)研和大量研究，利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，對(duì)#3機(jī)汽泵軸封系統(tǒng)進(jìn)行了改造，改造后提升了機(jī)組的真空度，提高了機(jī)組循環(huán)效率，使汽泵潤(rùn)滑油箱的油質(zhì)得到明顯改善，解決了小機(jī)油箱油中帶水的問(wèn)題。

1 機(jī)組汽泵軸封系統(tǒng)概述

2×350 MW超臨界直接空冷汽輪機(jī)是由哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)制造的CZK350/327-24.2/0.4/566/566型超臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、單抽、供熱、直接空冷、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組采用2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵，汽泵由小機(jī)驅(qū)動(dòng)，為單缸、沖動(dòng)、單流、直排式汽泵。2臺(tái)汽動(dòng)給水泵小機(jī)的軸封供汽取自主機(jī)軸封供汽母管[2]，小機(jī)軸封進(jìn)汽壓力、溫度均由主機(jī)軸封系統(tǒng)調(diào)節(jié)，軸封排汽排至主汽輪機(jī)軸封蒸汽冷卻器中。同時(shí)，給水泵小汽輪機(jī)與主機(jī)共用一套抽真空系統(tǒng)[3]。

小機(jī)軸封系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)用汽來(lái)自系統(tǒng)自密封蒸汽，軸封壓力大小的調(diào)節(jié)使用蒸汽調(diào)節(jié)閥和溢流閥共同完成[4]，汽機(jī)軸封母管至小機(jī)的軸封供汽由管道直接提供，未加裝任何減溫減壓裝置。在實(shí)踐運(yùn)行中，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，小機(jī)軸封磨損嚴(yán)重，原始設(shè)計(jì)的主機(jī)、小機(jī)之間的壓力均衡優(yōu)化匹配被破壞，隨著機(jī)組在ACE工況下的負(fù)荷變動(dòng)較大，在低負(fù)荷或高負(fù)荷下調(diào)整好的軸封系統(tǒng)，在機(jī)組50%、75%、100%的各種負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，會(huì)使軸封漏空量增加或進(jìn)氣量增大，導(dǎo)致小機(jī)油箱油中進(jìn)水。

機(jī)組運(yùn)行中如果一味加大軸封供汽，以保證凝汽器背壓，就會(huì)使軸封向外冒汽，造成油中帶水現(xiàn)象，影響機(jī)組安全運(yùn)行。所以，要想嚴(yán)格控制油中進(jìn)水，就要減小軸封供汽，這樣機(jī)組凝汽器真空度將受到影響。要取得較為理想的凝汽器背壓，就要求小機(jī)軸封回汽始終保持為負(fù)壓運(yùn)行。就地軸封進(jìn)氣管道較粗，手動(dòng)門行程過(guò)大，軸封進(jìn)汽得不到穩(wěn)定輸出，且機(jī)組負(fù)荷變化頻繁，人為操作不便，更加無(wú)法保證小機(jī)在穩(wěn)定的軸封壓力下運(yùn)行。

不同負(fù)荷工況下的小機(jī)軸封實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1分析可知：

（1）汽輪機(jī)凝汽器背壓對(duì)小機(jī)軸封供汽壓力的變化非常敏感，小機(jī)軸封供汽壓力變動(dòng)，就會(huì)引起凝汽器背壓變化。

（2）小機(jī)軸封的壓力跟隨主機(jī)的軸封壓力變化而變化。

（3）當(dāng)汽輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，小機(jī)軸封壓力下降，機(jī)組漏空量增加，凝汽器背壓升高，真空泵電流上升。

（4）當(dāng)汽輪機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，小機(jī)軸封壓力升高，機(jī)組漏空量減少，凝汽器背壓下降，真空泵電流下降。

（5）要保證合適的凝汽器真空度，就要求小機(jī)軸封回汽一直為負(fù)壓，這樣小機(jī)油中進(jìn)水明顯減小，保證機(jī)組油質(zhì)在合格范圍內(nèi)。

2 系統(tǒng)改造方案與分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過(guò)多方研究，公司制定了相應(yīng)的改造方案并予以實(shí)施。（1）將小機(jī)軸封回汽由原來(lái)接至主機(jī)回汽管道改造為直接接至軸封加熱器，切除至大機(jī)軸封的回汽管道，加大小機(jī)軸封的回汽負(fù)壓，減少軸封的蒸汽外漏量，解決蒸汽漏入油箱乳化潤(rùn)滑油的問(wèn)題[5]。（2）在2個(gè)小機(jī)軸封進(jìn)汽管道上加裝2個(gè)高精度的壓力傳感器和快速響應(yīng)的電動(dòng)調(diào)整門，在回汽管上加裝溫度計(jì)用以監(jiān)視軸封回汽溫度的變化情況[6]。熱控人員加裝電動(dòng)調(diào)整門自動(dòng)邏輯，運(yùn)行中由DCS系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況[7]、小機(jī)前后軸封進(jìn)汽壓力測(cè)點(diǎn)及機(jī)組負(fù)荷變化率自動(dòng)調(diào)整軸封進(jìn)汽壓力，使軸封進(jìn)汽流量始終趨于穩(wěn)定，更換后的電動(dòng)調(diào)整門在任何負(fù)荷工況下都能根據(jù)進(jìn)汽壓力的大小快速開(kāi)大或關(guān)小，以維持進(jìn)汽壓力穩(wěn)定。（3）檢修期間徹底拆除小機(jī)軸封，對(duì)其進(jìn)行打磨、維修或更換，以達(dá)到設(shè)備最佳工況。

通過(guò)改造，機(jī)組在啟動(dòng)運(yùn)行中凝汽器背壓有了明顯變化[8]，真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由原來(lái)的205 Pa/min下降至135 Pa/min。小機(jī)軸封在不同負(fù)荷工況下的運(yùn)行適應(yīng)性更好，調(diào)節(jié)特性更好，反應(yīng)速度更快，操作更便捷。在汽輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，軸封進(jìn)汽壓力提高，機(jī)組凝汽器漏空現(xiàn)象減少，凝汽器真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯著提高。小機(jī)油中進(jìn)水的現(xiàn)象沒(méi)再發(fā)生過(guò)，油質(zhì)合格率達(dá)標(biāo)，不僅保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，還大大提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。

3 運(yùn)行技術(shù)措施

（1）機(jī)組每次啟機(jī)時(shí)，要對(duì)小機(jī)軸封進(jìn)汽管道進(jìn)行充分地疏水暖管，保證軸封進(jìn)汽前蒸汽溫度能達(dá)到設(shè)計(jì)值[9]，停機(jī)時(shí)，要對(duì)進(jìn)汽和回汽管道放水泄壓。

（2）運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)視，負(fù)荷響應(yīng)速度過(guò)快時(shí)，小機(jī)軸封未能及時(shí)響應(yīng)調(diào)整或就地回油油窗有水汽時(shí)，應(yīng)解除電動(dòng)調(diào)整門自動(dòng)邏輯，手動(dòng)進(jìn)行電動(dòng)門調(diào)整，使其調(diào)整至正常范圍。

（3）機(jī)組在日常運(yùn)行中，運(yùn)維人員不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出不足，更好地優(yōu)化電動(dòng)調(diào)整門響應(yīng)速率與負(fù)荷、小機(jī)軸封進(jìn)汽壓力各個(gè)參數(shù)之間的相互變化規(guī)律，及時(shí)優(yōu)化邏輯使電動(dòng)調(diào)整門自動(dòng)跟蹤匹配度更高。

4 改造后的機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益及安全性

小機(jī)軸封改造后，軸封壓力提高，機(jī)組凝汽器真空系統(tǒng)漏空現(xiàn)象減少，凝汽器真空嚴(yán)密性提高，真空泵電流下降約15 A，功率降低約5.7 kW，凝汽器真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由205 Pa/min下降至135 Pa/min，背壓下降2 kPa，效果明顯。

4.1 ? ?經(jīng)濟(jì)性

按機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間為6 000 h，機(jī)組負(fù)荷率為75%計(jì)算：

（1）真空變化對(duì)煤耗的影響：機(jī)組背壓降低2 kPa，發(fā)電煤耗可降低3.6 g/kWh。（2）真空泵年節(jié)省廠用電量：真空泵節(jié)約電流（15 A）×真空泵電壓（380 V）×機(jī)組利用小時(shí)（6 000 h）÷

1 000=34 200 kWh。（3）節(jié)省煤耗約：降低發(fā)電煤耗（0.000 003 6 t）×機(jī)組負(fù)荷（350 000 kW）×機(jī)組負(fù)荷率（75%）×機(jī)組利用小時(shí)（6 000 h）=5 670 t。（4）按標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)500元/t，共節(jié)約資金約：5 670×500=283.5萬(wàn)元。

4.2 ? ?安全性（機(jī)組參數(shù)變化）

（1）主機(jī)推力瓦振動(dòng)由60 μm降至53 μm。

（2）低壓缸排汽溫度由58 ℃降為53 ℃。

（3）小機(jī)潤(rùn)滑油箱油質(zhì)水分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）低于2%，抗乳化（乳化層消失時(shí)間）≤15 min。

5 結(jié)語(yǔ)

公司整個(gè)汽泵軸封改造項(xiàng)目完成后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，背壓降低，推力瓦振動(dòng)降低，排汽溫度降低，主機(jī)高中壓缸過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象消失，消除了末級(jí)葉片顫振的隱患，潤(rùn)滑油油質(zhì)合格，降低了乳化率，消除了小機(jī)油中進(jìn)水現(xiàn)象，確保了機(jī)組的運(yùn)行安全。確保了機(jī)組的運(yùn)行安全。同時(shí)，背壓的降低使燃煤量每年節(jié)省約5 670 t，每年節(jié)能總費(fèi)用約283.5萬(wàn)元，降低了廠用電率，不僅減少了二氧化硫、氮氧化物以及煙塵等污染物的排放量，更為公司的節(jié)能降耗及社會(huì)的環(huán)境治理做出了貢獻(xiàn)。

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收稿日期：2020-08-31

作者簡(jiǎn)介：孔令桐（1990—），男，山西晉中人，助理工程師，從事電廠運(yùn)行工作。