提高發電機組凝汽器真空度

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0 引言

汽輪機真空系統是火電廠的一個重要系統，其運行的好壞直接影響到機組的經濟性和安全性。凝汽器是發電企業中冷端真空系統的關鍵設備之一。凝汽器運行時，由于冷卻水不潔凈、熱交換時伴隨化學反應等原因，致使冷卻管內壁積聚了不利于傳熱的污垢，造成凝汽器真空度下降。污垢的存在、凝汽器真空度較低會引發一系列危害，如降低火電廠汽輪發電機組的效率、增加循環水泵的能耗、導致冷卻管堵塞甚至造成管壁腐蝕穿孔而引發事故。

1 影響真空度因素

通過查閱華能電廠多業務平臺運行管理系統中值班記錄對造成凝汽器真空度低下的因素進行統計，統計表如下：

表1 真空度低下影響因素表

由上表可知，在實際運行中，造成凝汽器真空度低的主要因素是膠球清洗系統異常。

2 膠球清洗系統

目前，膠球清洗是維持凝汽器清潔的常用手段。膠球清洗系統定期正常投用，能及時清走凝汽器銅管內壁污物，使凝汽器管束保持一定的清潔度，對防止結垢，提高凝汽器管的傳熱系數起到重要的作用。然而，在實踐過程中常常發現膠球清洗裝置的收球率很低，這樣不僅無法保障清洗效果，還會因膠球流失造成直接的經濟損失。

調查發現凝汽器清洗系統的膠球收球率較低，收球效果不明顯，清洗效果較差。有效的祛除凝汽器管道內的污垢，提升管道清潔系數，能夠有助于降低汽輪機排氣壓力，提高凝汽器的真空度。

3 WSD機器人清洗系統

3.1 工作原理 WSD凝汽器在線清洗機器人是對凝汽器換熱管的在線清洗。控制系統通過人機界面(觸摸屏)進行手動或自動在線清洗，PLC控制伺服驅動系統根據已設定邏輯程序運行，伺服電機通過傳動裝置驅動機器人手臂定位行走，實現機器人手臂上的噴射器對凝汽器管孔定位高壓水清洗。

原理是通過計算機控制信號驅動凝汽器水室內部傳動機構和沖洗機構行走，導向機構確保沖洗機構平穩移動，供水機構通過機械臂向沖洗機構提供高壓水，經過大流量噴嘴排噴出后在換熱管口形成高速噴射水流，加快管內流速和擾動，沖走換熱管口堵塞物和內壁的泥垢。

3.2 沖洗凝汽器試驗 試驗采用Rosemount 3051S智能型壓力和差壓變送器測量壓力。試驗采用鉛電阻、超聲波流量計和DCS配套的水位變送器測量溫度，循環水流量及凝汽器熱井水位。新增的測點，由江蘇方天提供的艾默生無線數據采集系統采集。利用電廠原有部分的測點，由DCS系統同步采集。

圖1 凝汽器在線清洗系統圖

凝汽器試驗中機組負荷320MW，兩機四泵方式運行，試驗前凝汽器嚴密性符合要求。試驗結果如下表所示：

表2 試驗結果

循環水進水平均壓力 kPa 147.56 132.06循環水出水平均壓力 kPa 102.15 96.93循環水壓損 kPa 45.40 35.12端差 ℃ 6.29 4.70過冷度 ℃ 0.68 0.76傳熱系數U W/(m2*k)2305.08 2772.87 HEI 基本傳熱系數Uo 4260.25 4264.93 HEI 冷卻水溫修正系數βt 1.09 1.15 HEI材料壁厚修正系數βm 0.91 0.91 HEI清潔系數βc 0.545 0.622污垢熱阻 0.000197 0.000136修正后壓力 kPa 7.74 7.01修正后端差 ℃ 6.29 4.43

機器人清洗完畢后，凝汽器管道清潔度大大提升，如圖2。經過試驗驗證，清潔后的凝汽器真空度比清潔前提高了0.73kPa，完成了實施目標。

圖2 WSD裝置投運后凝汽器管道

4 總結

機器人清洗系統是一種技術較為先進的清洗手段，投運后凝汽器清潔度要比膠球清洗系統提高約0.15，通過節能每年可節省運行費用約300萬元。機器人清洗系統與膠球清洗系統相比具有較大的技術和經濟優勢。

機器人清洗系統能夠長期保持凝汽器的清潔度，保證了機組的平穩安全運行，提高了電力生產的質量。