國(guó)產(chǎn)200MW汽輪機(jī)組真空低故障診斷及治理

付 強(qiáng),杜利軍

（撫順發(fā)電有限責(zé)任公司,遼寧 撫順 113008）

1 機(jī)組概況

撫順發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)有2臺(tái)一次中間再熱、單軸、三抽冷凝式200 MW汽輪機(jī),機(jī)組采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)。在同樣運(yùn)行條件下,1號(hào)汽輪機(jī)真空比2號(hào)機(jī)低3～4 kPa,真空降低不僅使機(jī)組功率下降及熱經(jīng)濟(jì)性降低（真空度變化1%,煤耗率變化1.6～1.8 g/kWh）,還會(huì)使汽輪機(jī)反動(dòng)度增加,引起軸向推力變化,影響機(jī)組安全。針對(duì)1號(hào)機(jī)組真空低的原因,從多方面進(jìn)行了調(diào)查、試驗(yàn)、分析,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果逐一剖析,查到了真空低的原因,并提出了綜合治理的建議。

2 測(cè)量及儀器儀表

壓力采用0.2級(jí)壓力變送器測(cè)量,溫度采用專(zhuān)用E型熱電偶測(cè)量,所有安裝的熱電偶和變送器的信號(hào)全部接至分散式數(shù)據(jù)采集器,其他參數(shù)利用現(xiàn)場(chǎng)指示值。

3 試驗(yàn)分析

3.1 空氣冷卻區(qū)

由凝汽器空氣冷卻區(qū)抽出來(lái)的蒸汽及空氣混合物溫度高低是衡量空氣冷卻區(qū)質(zhì)量的重要指標(biāo)。如果混合物溫度高,說(shuō)明空氣冷卻區(qū)工作不正常（水管臟、結(jié)垢或汽側(cè)擋板不嚴(yán)）,會(huì)加大抽氣器的負(fù)擔(dān),漏入真空系統(tǒng)的空氣不能及時(shí)抽出,影響傳熱,增大端差。

通過(guò)理論計(jì)算蒸汽及空氣混合物溫度約35℃,而實(shí)測(cè)空氣管表面溫度為40℃,內(nèi)部溫度會(huì)更高。診斷結(jié)果表明：蒸汽及空氣混合物溫度偏高,空氣區(qū)工作不正常,對(duì)真空有較大影響。

3.2 凝汽器熱負(fù)荷

凝汽器熱負(fù)荷的大小對(duì)機(jī)組真空也有一定影響,在相同的循環(huán)水量及入口水溫下,凝汽器熱負(fù)荷增大,使得機(jī)組真空降低。機(jī)組疏水?dāng)U容器的汽測(cè)接至凝汽器喉部,水側(cè)接至凝汽器熱水井。測(cè)量本體疏水?dāng)U容器表面溫度達(dá)348.4℃,檢查機(jī)組疏水門(mén)發(fā)現(xiàn)多處疏放水門(mén)不嚴(yán),主要的內(nèi)漏閥門(mén)見(jiàn)表1。高品能的蒸汽不做功而進(jìn)入疏水?dāng)U容器,不但使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低,同時(shí)增大凝汽器熱負(fù)荷。當(dāng)冷卻水水量滿足不了該熱負(fù)荷的需求時(shí),必然使機(jī)組真空降低。診斷結(jié)果表明：凝汽器熱負(fù)荷增大,對(duì)機(jī)組真空有較大影響。

表1 疏放水閥門(mén)內(nèi)漏清單℃

3.3 射水抽氣器工作水溫

射水抽氣器工作水溫應(yīng)盡量接近20℃,因?yàn)樗疁剡^(guò)高,對(duì)應(yīng)該溫度的水汽化壓力也增大,從而限制了真空的提高。測(cè)量射水抽氣器工作水溫為37.8℃,偏離工作水溫17.8℃,使射水抽氣器效率大大降低,影響機(jī)組真空。診斷結(jié)果表明：射水抽氣器工作水溫偏高,對(duì)機(jī)組真空有很大影響。

3.4 循環(huán)水泵運(yùn)行方式

循環(huán)水泵“一大一小”運(yùn)行方式,在機(jī)組負(fù)荷152 MW時(shí),真空為90.0 kPa。改為“兩臺(tái)大泵”運(yùn)行方式,在機(jī)組負(fù)荷150 MW時(shí),真空為90.8 kPa,提高0.8 kPa。診斷結(jié)果表明：循環(huán)水泵“一大一小”運(yùn)行方式不合理,滿足不了凝汽器冷卻要求,應(yīng)采用“兩臺(tái)大泵”的運(yùn)行方式。

3.5 機(jī)組真空嚴(yán)密性

真空系統(tǒng)嚴(yán)密性好壞,對(duì)機(jī)組真空影響很大。大量空氣從負(fù)壓系統(tǒng)漏入,影響凝汽器內(nèi)的換熱條件,使真空降低。真空嚴(yán)密性試驗(yàn),當(dāng)1臺(tái)射水泵運(yùn)行、1臺(tái)停止時(shí),關(guān)閉運(yùn)行射水泵的空氣電動(dòng)門(mén)并校嚴(yán),機(jī)組真空下降速度為1.6 kPa/min。診斷結(jié)果表明：機(jī)組真空嚴(yán)密性為1.6 kPa/min超過(guò)部頒合格標(biāo)準(zhǔn),使機(jī)組真空降低。

3.6 射水泵運(yùn)行方式

分別采用1臺(tái)與2臺(tái)射水泵運(yùn)行方式,真空變化不大,因此采用1臺(tái)射水泵運(yùn)行方式。

3.7 凝汽器端差、溫升（見(jiàn)表2）

a.冷卻水溫升。冷卻水溫升與循環(huán)水量的關(guān)系,當(dāng)排入凝汽器的蒸汽量一定時(shí),若凝汽器中冷卻水溫升較高,則說(shuō)明冷卻水水量不足,從而引起真空降低。冷卻水溫升與熱負(fù)荷的關(guān)系,當(dāng)冷卻水水量一定時(shí),進(jìn)入凝汽器的熱負(fù)荷增加,冷卻水水量滿足不了該熱負(fù)荷的需求時(shí),冷卻水的溫升升高。從表2可知,冷卻水溫升為11.0℃,比正常時(shí)高3.0℃左右（正常時(shí)溫升為8～10℃）。診斷結(jié)果表明：該機(jī)組一大一小循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí),循環(huán)水量不足,影響機(jī)組真空約0.8 kPa。

表2 凝汽器端差、溫升

b.凝汽器端差。凝汽器端差增大,會(huì)使排汽溫度升高,真空降低。端差與冷卻水溫度、凝汽器單位冷卻面積的蒸汽負(fù)荷、銅管表面的清潔度及凝汽器內(nèi)積聚的空氣量等因素有關(guān)。對(duì)汽側(cè),當(dāng)凝汽器內(nèi)積聚空氣量時(shí),由于空氣附著在銅管表面形成空氣膜,傳熱系數(shù)降低而使端差增大;對(duì)水側(cè),凝汽器銅管表面結(jié)垢或臟污均會(huì)使傳熱系數(shù)降低而使端差增大。從表2可知,凝汽器端差為11.5℃（正常時(shí)端差為4～6℃）,端差比正常時(shí)高5.5℃。診斷結(jié)果表明：凝汽器端差不正常,影響機(jī)組真空約1.6 kPa。

3.8 軸封供汽壓力調(diào)整

軸封供汽壓力大小,對(duì)機(jī)組真空有一定的影響。當(dāng)機(jī)組低壓側(cè)的軸封間隙偏大,而軸封的供汽壓力較低時(shí)。大量空氣會(huì)從軸端漏入凝汽器,使真空降低。試驗(yàn)時(shí)逐漸提高軸封供汽壓力,提高到低壓側(cè)的冒汽封剛剛冒汽為止,機(jī)組真空沒(méi)有變化。診斷結(jié)果表明;現(xiàn)運(yùn)行的軸封供汽壓力大小是合適的,對(duì)機(jī)組真空沒(méi)有影響。

3.9 軸加負(fù)壓調(diào)整

軸加負(fù)壓大小對(duì)機(jī)組真空有一定的影響。軸加負(fù)壓過(guò)大,漏入凝汽器的空氣增多,機(jī)組真空降低。試驗(yàn)時(shí)調(diào)整軸加負(fù)壓稍稍增大,真空降低,另外軸封回汽至1號(hào)低加進(jìn)汽管的閥門(mén)、管道切除或加堵板,消除誤操作對(duì)真空下降的隱患。診斷結(jié)果表明：軸加微正壓運(yùn)行是比較合適的,對(duì)真空沒(méi)有影響。

3.10 真空測(cè)量

真空測(cè)量裝置布置不合理。1、2號(hào)凝汽器真空變送器位置低于取壓點(diǎn),不符合測(cè)量要求,真空測(cè)量管內(nèi)易積水,使DCS內(nèi)真空顯示值較正常值低約1.3 kPa。

鍋爐輔助控制盤(pán)真空表精度低,不宜作為考核指標(biāo)。

3.11 射水池排氣散熱孔

射水池排氣散熱孔面積偏小,影響射水池水中的熱量排除,影響射水泵工作效率。參照2號(hào)機(jī)組解決,必要時(shí)增加散熱口。

3.12 排污回收水

排污回收水引進(jìn)冷卻水塔池,管口距離循環(huán)水泵入口處不足3m,溫度較塔池水溫高約4℃。進(jìn)入塔池的排污回收水溫度高,管道布置不合理,使循環(huán)泵入口水溫升高,影響機(jī)組真空。

3.13 冷卻水塔

水塔配水槽及附近堆積雜物,影響水塔通風(fēng)冷卻面積,使冷卻水塔效率降低。

4 初步調(diào)整結(jié)果

對(duì)循環(huán)水泵運(yùn)行方式及射水池水溫的調(diào)整,使機(jī)組真空提高2 kPa,調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

5 問(wèn)題及解決措施

1號(hào)機(jī)組真空低有多方面原因,針對(duì)查找到的原因,提出了解決措施,通過(guò)綜合治理機(jī)組真空有提高的空間。

a.至本體疏水?dāng)U容器的閥門(mén)內(nèi)漏（測(cè)筒體外皮溫度約348.4℃,即疏水?dāng)U容器熱負(fù)荷過(guò)大）。現(xiàn)階段關(guān)嚴(yán)各閥門(mén)（包括一、二次閥門(mén)）,停機(jī)時(shí)對(duì)各內(nèi)漏閥門(mén)進(jìn)行研門(mén)處理或更換,整定電動(dòng)閥門(mén)極限。

b.1號(hào)凝汽器空氣管溫度過(guò)高（管壁外皮溫度40.0℃）。檢查1號(hào)凝汽器空氣冷卻區(qū)抽空氣管是否工作正常。

c.射水池工作水溫度高（測(cè)試水溫達(dá)37.8℃）。對(duì)射水池采取連續(xù)或間斷換水降溫措施,保持射水池工作水溫不超過(guò)26.0℃,溫度由37.8℃降至24.7℃,相應(yīng)凝汽器真空提高約1 kPa,當(dāng)射水池?fù)Q水滿足不了要求時(shí),加裝風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。

d.循環(huán)水泵運(yùn)行方式不合理。目前,循環(huán)水泵“一大一小”運(yùn)行方式滿足不了凝汽器冷卻要求,應(yīng)采用“兩臺(tái)大泵”運(yùn)行方式,凝汽器真空提高約1 kPa。

e.凝汽器端差大、循環(huán)水溫升高、冷卻水質(zhì)差。對(duì)凝汽器換熱管清潔治理,采用高壓射流清洗或高壓水沖洗,膠球清洗系統(tǒng)治理,保證其投入率和收球率。

f.真空嚴(yán)密性不合格。機(jī)組停運(yùn)后,進(jìn)行凝汽器高位上水找漏。

g.進(jìn)入塔池的排污回收水溫高,管道布置不合理,使循環(huán)泵入口水溫升高。排污回收水溫較塔池水溫高約4℃,管口距離循環(huán)水泵入口處不足3 m,應(yīng)將排污回收水引入水塔配水槽或引入塔池時(shí)遠(yuǎn)離循環(huán)水泵入口處。

h.控制室內(nèi)的凝汽器真空測(cè)量裝置布置不合理。1、2號(hào)凝汽器真空變送器位置低于取壓點(diǎn),不符合測(cè)量要求,真空測(cè)量管內(nèi)易積水,使DCS內(nèi)真空顯示值較正常值低約1.3 kPa。鍋爐輔助控制盤(pán)真空表精度低,不宜作為考核指標(biāo)。

i.射水池排氣散熱孔偏小,不利于散熱。參照2號(hào)射水池進(jìn)行改進(jìn)治理,加大射水池排氣散熱孔面積。

j.水塔配水槽及附近堆積雜物影響水塔通風(fēng)冷卻面積。清除水塔上的堆積雜物,檢查水塔運(yùn)行情況。

k.簡(jiǎn)化熱力系統(tǒng)。軸封回汽至1號(hào)低加進(jìn)汽管的閥門(mén)、管道切除或加堵板,消除誤操作對(duì)真空下降的隱患。

[1] 鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：水利電力出版社,1991.

[2] 林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)定量分析[M].西安：西安交通大學(xué)出版社,1985.

[3] 電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程（GB8117—87）[S].國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布,1988.

[4] N200—130/535/535型汽輪機(jī)熱力計(jì)算書(shū)[Z].哈爾濱汽輪機(jī)廠,1996.