盧偉明 陳筱松

[摘? ? 要 ]汽輪機凝汽器的真空度對于機組的運行安全和經(jīng)濟性具有很大影響，在機組運行過程中，凝汽器運行狀態(tài)的惡化將會直接導(dǎo)致汽輪機熱耗、汽耗增大和出力的降低;此外，真空降低會引起汽輪機的排汽缸溫度升高以及汽機軸承的中心偏移，進一步還會引起汽輪機組的振動。某電廠2020年4月30日#2機啟動過程中凝汽器真空變送器顯示數(shù)據(jù)正常，卻發(fā)生凝汽器真空低開關(guān)保護動作機組跳閘的事件，通過分析變送器數(shù)據(jù)、測點位置、壓力開關(guān)動作值等各方面因素，找到本次跳閘事件的原因，提出解決辦法。

[關(guān)鍵詞]凝汽器低真空保護動作;凝汽器;真空低;跳閘;原因分析

[中圖分類號]TM621 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）04–00–03

[Abstract]The vacuum degree of the steam turbine condenser has a great influence on the safety and economy of the unit operation.During the operation of the unit， the deterioration of the operating state of the condenser will directly lead to the increase of the heat consumption and steam consumption of the steam turbine and the reduction of the output; in addition， the decrease of the vacuum will cause the temperature of the exhaust cylinder of the steam turbine and the center deviation of the turbine bearing， and further cause the steam Vibration of wheel set.On April 30， 2020， during the start-up of No.2 unit in a power plant， the data displayed by the vacuum transmitter of the condenser was normal， but the protection action of the low vacuum switch of the condenser occurred.By analyzing the data of the transmitter， the position of the measuring point， the action value of the pressure switch and other factors， the causes of the trip event were found out， and the solutions were put forward.

[Keywords]condenser low vacuum protection action; condenser; low vacuum; trip; cause analysis

1 概述

汽輪機的凝汽器內(nèi)部設(shè)置了有冷卻水管，循環(huán)水不斷在冷卻水管內(nèi)流過，此時汽輪機排汽進入凝汽器，排汽遇冷后立刻凝結(jié)成水，放出的汽化潛熱被冷卻水管內(nèi)冷卻水帶走，使凝汽器內(nèi)的蒸汽接近冷卻水溫度。蒸汽飽和壓力跟其飽和溫度是相對應(yīng)的，排汽被凝結(jié)成水后引起比容急劇縮小，體積也跟著大大縮小，使凝汽器內(nèi)部形成高度真空，接著利用抽氣機不斷將凝汽器內(nèi)的空氣等其它不凝結(jié)氣體抽走，以保持凝汽器的真空狀態(tài)。

在汽輪機的正常運行過程中，凝汽器的真空度下降會對凝汽器產(chǎn)生諸多不利的影響，因此，一般火力發(fā)電機組保護都帶有低真空度跳機保護，來保護汽輪機以及凝汽器的設(shè)備設(shè)施安全。傳統(tǒng)低真空保護一般是在真空度低于某一設(shè)定值后直接動作跳機。

某電廠配置兩套型號為STAG109FAMS的“一拖一多軸”型燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，每套發(fā)電機組主要由PG9351FA型燃氣輪機、HG-9FA-361-10.1/539.6-2P型余熱鍋爐、LNC/N115-9.88/539/1.9抽凝汽輪機組成。抽凝汽輪機為高壓、單軸、雙抽、凝汽式、軸向排汽機組。軸向排汽至N-3000-13型凝汽器，為單殼體、單背壓、單流程、表面式結(jié)構(gòu)，主要部件有凝汽器本體、排汽過渡段、冷卻水進出口、除氧器。在排汽過渡段內(nèi)設(shè)有旁路蒸汽管道及水幕噴淋裝置，汽流下游位置設(shè)有四個網(wǎng)籠式測量管如圖1所示。

2 事件經(jīng)過

2020年4月30日6：02：36，#2汽機壓力3.0 MPa，主汽溫度398 ℃，蒸汽品質(zhì)合格，高壓旁路調(diào)節(jié)閥開度在85%，汽機開始沖轉(zhuǎn)。06：22：08和06：23：17，汽機轉(zhuǎn)速為2100r/min，凝汽器真空低保護壓力開關(guān)63-4/LV、63-3/LV分別先后動作（保護動作定值為：-75 kPa），汽機跳閘發(fā)訊，06：23：17，汽機主汽門關(guān)閉。當(dāng)時三個真空變送器測量值顯示分別為-75 kPa、-87 kPa、-87 kPa，操作員站顯示真空為-87 kPa。

3 事件分析

3.1 真空測量、保護配置情況

本廠凝汽器真空測量，配置3個壓力變送器（PT101、PT102、PT103），4個壓力開關(guān)（63-1/LV、63-2/LV、63-3/LV、63-4/LV）。壓力開關(guān)與壓力變送器各在凝汽器的一側(cè)。如圖1所示，沿汽流方向右側(cè)，點1單獨一根引壓管，引壓至壓力變送器PT101，點2共用一根引壓管，引壓至壓力變送器PT102和PT103，3個模擬量采用的是三取中輸出顯示和報警。沿汽流方向左側(cè)，點3裝有壓力開關(guān)63-1/LV和63-3/LV，組成#1通道;點4裝有壓力開關(guān)63-2/LV和63-4/LV，組成#2通道。#1通道的任意一個以上壓力開關(guān)與#2通道的任意一個以上壓力開關(guān)組合跳汽機。點5為高壓旁路接口，點6為中壓旁路接口。

3.2 原因分析

圖2顯示了4月30日#2機啟動過程中真空相關(guān)參數(shù)的趨勢。隨著高壓旁路調(diào)節(jié)閥開度的逐漸開啟，凝汽器真空變送器PT101逐漸向上，走勢與排汽壓力測點基本一致;但另外2個真空變送器PT102、PT103趨勢基本走平，3個壓力變送器之間存在偏差，并隨著蒸汽量的增加偏差越來越大。6：23，3個真空變送器測量值分別為-75 kPa、-87 kPa、-87 kPa，保護動作值為-75 kPa的真空低保護壓力開關(guān)63-4/LV、63-3/LV動作，機組跳閘，轉(zhuǎn)速下降。

從整個啟動過程的相關(guān)參數(shù)趨勢分析，可得出#2機真空低跳機的原因：

（1）布置于點2的變送器PT102、PT103未能真實反映凝汽器內(nèi)部的真空。汽機排汽壓力、凝汽器之間通過排汽過渡段連接，排汽壓力與凝汽器真空的數(shù)值非常接近，在進入凝汽器的蒸汽量逐步增加的過程中，位于凝汽器下部的點2變送器PT102、PT103的測量值僅下降了3 kPa，而排汽壓力、布置于點1的變送器PT101均下降了12 kPa。

對比#1機和#2機測點布置，#1機點1布置了PT101、PT102，點2布置了PT103測點，雖然二臺機組的真空變送器接口有所不同，但#1機的真空測量同樣存在點1測點的真空測量值與點2測點的真空存在偏差，且點1測點的真空測量能隨著排汽壓力的變化而變化，而點2測點的真空變化很小如圖3所示。

從而可以猜測，在點2位置布置的真空點并不能真實反映出凝汽器內(nèi)部真空。利用停機機會檢查凝汽器內(nèi)部真空探頭的安裝方式符合規(guī)范要求，只是點2布置于凝汽器下部，取壓管段比點1長了2.5m。分析認為：雖然采用了符合規(guī)范要求的真空測量探頭，但汽機采用軸向排汽方式，由于凝汽器測量取樣點在飽和蒸汽區(qū)，真空中帶水嚴重，且取壓管的內(nèi)徑?。?8×3）mm，取壓管段從凝汽器引出到測壓表計路徑太長，盡管坡度足夠，但在實際測量過程中，水蒸氣仍有可能在其中凝結(jié)成水塞。真空測量管路積水后，水在管路中形成的水柱有一重力，往往會出現(xiàn)測量值比實際值大的現(xiàn)象。當(dāng)機組真空度實際降低時，由于測量值偏大，會導(dǎo)致機組在高背壓下運行，造成運行人員誤判斷和保護拒動。

（2）凝汽器容量偏小，真空偏低，在機組啟動或工況劇烈變化時易發(fā)生低真空保護動作。

通過查看2019年1月到2020年5月的運行曲線，可以看出由于循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)，凝汽器容量偏小等問題，在各種工況下的凝汽器實際真空與設(shè)計值偏差較大，機組一直是較低真空運行。相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

4 改進措施

為防止點2引壓管內(nèi)產(chǎn)生積水，消除真空測量表計間的偏差，提高真空測量的準確性，采取了以下改進措施：

（1）經(jīng)過對凝汽器真空取樣管路進行全面檢查，更改管路布置，縮短點2引壓管的長度。對易積水點進行改造，規(guī)范施工工藝，徹底解決取樣管路積水問題。

（2）將原有太小的取樣管改為統(tǒng)一為大管徑的不銹鋼管，徹底解決因為取樣管內(nèi)通徑太小、大小管焊接而導(dǎo)致疏水不暢的情況。

（3）凝汽器內(nèi)部的真空取樣管在穿壁時應(yīng)采用一根管一次彎管而成，避免兩截管內(nèi)、外壁在焊接時，焊料的堆積導(dǎo)致內(nèi)徑變小，最后疏水不暢的情況。

（4）將穿壁孔的位置提高，從而可以加大取樣管路的坡度，防止疏水不暢。

（5）可采用細網(wǎng)狀不銹鋼得網(wǎng)籠作為測壓頭，由此減輕飽和蒸汽帶水進入取樣管內(nèi)。

（6）焊口位置應(yīng)盡量放在豎直管處，卻因無法避免時，應(yīng)加大焊口處管坡度。

（7）內(nèi)部取樣管沿凝汽器壁四周敷設(shè)布置時，應(yīng)焊接固定支撐架，直角轉(zhuǎn)彎處采用一根管彎管并保持或加大坡度，不建議采用直角彎頭焊接，盡量減少焊點個數(shù)，防止焊接工藝差造成的疏水不暢，產(chǎn)生積水。

（8）疏水管應(yīng)延伸至凝汽器熱井底板進行水封，并確保取樣管路全程完后無破損，焊點著色檢查合格。

（9）施工結(jié)束后，應(yīng)進行真空取樣管路嚴密性試驗，確保管路無漏點，同時對管路進行吹掃清洗，有條件的機組可進行煤油清洗。

（11）在管路沒改造前，要獲取較準確的真空顯示值，采取打開智能變送器排污堵頭，讓引壓管內(nèi)有氣流流動，防止積水產(chǎn)生，正常后恢復(fù)堵頭。

5 結(jié)語

凝汽器真空度測量的準確與可靠就顯得尤為重要，測量不準，輕則影響機組運行的經(jīng)濟性，重則引起保護誤動或拒動，嚴重威脅到機組安全穩(wěn)定運行。通過分析真空測量表計之間的偏差，找到影響測量準確性的原因，采取合理、可行性的防范措施，避免儀表誤差導(dǎo)致機組啟動終止，提高電廠運行的安全性和經(jīng)濟性。

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