提升透平發(fā)電機真空低下的有效措施

何湘岳

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

動力車間2#動力中心透平發(fā)電機是利用閃速爐熔煉、轉(zhuǎn)爐吹煉的高溫?zé)煔饨?jīng)各自的廢熱鍋爐回收余熱所產(chǎn)生的飽和蒸汽來進行余熱發(fā)電的設(shè)備，機組容量5500kW。根據(jù)余熱發(fā)電的特點，設(shè)有冷凝器系統(tǒng)、主蒸汽旁路系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、復(fù)水系統(tǒng)，以滿足不同情況下主生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的需要。機組由一個高壓端、一個低壓端和一個發(fā)電機組成，高壓或低壓既可單獨運行，又可并列運行。

2 現(xiàn)狀、存在的問題及其主要影響

2#透平發(fā)電機投產(chǎn)運行一段時間后，透平發(fā)電機復(fù)水器真空值不能維持在較好的范圍，其中主要表現(xiàn)為透平發(fā)電機在低負荷時(3000kW以下)，若運行一組主抽，復(fù)水器真空可保持在－65kpa左右，此時若進一步增加負荷(4000kW以上)，復(fù)水器真空將降低到－52kpa至－30kpa之間。另外，還出現(xiàn)過在低壓端蒸汽25t/h以上開機時，復(fù)水器真空瞬間降低很明顯(真空由－68kpa降至－19kpa)，幾分鐘后才逐步恢復(fù)到一個較低水平。

圖1 透平機組熱力流程圖

復(fù)水器是凝汽式汽輪機的重要組成部分，其工作性能直接影響到整個汽輪機裝置的熱經(jīng)濟性和運行可靠性。復(fù)水器在汽輪機裝置中執(zhí)行冷源作用，即將凝氣式汽輪機的排汽凝結(jié)成水，并帶走蒸汽凝結(jié)時放出的熱量，建立和維持汽輪機排汽口真空，使進入汽輪機的蒸汽膨脹到盡可能低的有利壓力，增加蒸汽的可用焓降;最后凝結(jié)成水重新送往除氧器，作為鍋爐給水，循環(huán)使用，從而提高整個裝置的熱經(jīng)濟性[1]。透平機組熱力流程見圖1。

汽輪機復(fù)水器運行中的主要監(jiān)視參數(shù)是真空，而真空對汽輪機運行經(jīng)濟性影響是比較大的，所以正常運行中應(yīng)盡可能的使復(fù)水器在最佳真空狀態(tài)下工作，真空不宜過高或過低，過高會降低冷凝水溫度增加能源消耗，過低會造成透平機效率低和運行安全[2]。若該情況不能得到很好的解決，特別是在低壓側(cè)蒸汽量達到32t/h以上時，開機時真空在瞬時低下的話，即復(fù)水器壓力超過大氣壓時會使排汽安全閥動作。本機組復(fù)水器采用水封彈簧式安全閥，當(dāng)復(fù)水器壓力超過大氣壓0.02Mpa，安全閥迅速全開，使蒸汽排空，以保護汽輪機組的安全[3]。如此一來，透平發(fā)電機組就必須立馬停機，造成經(jīng)濟上的損失。

3 原因分析及處理改造措施

針對這種情況，我們對照相關(guān)數(shù)據(jù)排除了一些影響因素并制定了下列對策及方案:(1)檢查與復(fù)水器真空有關(guān)的管路、接頭漏點。(2)恢復(fù)氣封蒸汽的使用。(3)對抽氣器濾網(wǎng)進行清洗。(4)對抽氣器用蒸汽管道節(jié)流孔板進行檢查更換。(5)和疏水器技術(shù)人員交流，分析中冷器氣封疏水器選型是否合適[4]。

通過采取以上對策及方案，并經(jīng)過一個月的試驗和觀察，復(fù)水器真空有一定的好轉(zhuǎn)，但仍達不到最佳狀態(tài)。改進前主要參數(shù)見表1。

表1 改進前透平運行主要參數(shù)表

為了徹底查明故障原因，利用閃速爐定修時間，先用中冷器一級抽氣器對復(fù)水器抽真空，發(fā)現(xiàn)不能建立真空(真空表為正壓)，經(jīng)過分析后判斷為一級抽氣器能力不足，問題出在一級抽氣器上，接下來馬上對該抽氣器解體，發(fā)現(xiàn)噴嘴外接螺紋及調(diào)整墊片均被蒸汽沖刷出較深的溝槽。在主抽氣器工作的時候，蒸汽從溝槽里漏出，首先造成用于抽氣用的蒸汽量減少，抽氣效率下降;再而蒸汽漏出來時，使得抽氣器的空氣吸入口處形成紊流狀蒸汽流，大大影響空氣的抽出。改進前抽氣器噴嘴及連接法蘭如下圖2所示:

圖2 改進前的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

經(jīng)過分析表明該主抽氣器之所以會沖刷出溝槽主要有以下原因:(1)我們的透平發(fā)電機是余熱發(fā)電的，蒸汽的來源受限于主工藝的影響，過度的開停機使得抽氣器噴嘴由于熱脹冷縮、螺紋松動，與調(diào)整墊片出現(xiàn)間隙，蒸汽長時間沖刷出溝槽來。(2)主抽氣器的頻繁切換運行，也是造成該情況的主要原因。(3)廠家設(shè)計的抽氣器與我們余熱工藝有沖突。

針對上述情況，如果只是單純的更換抽氣器，按照該次抽氣器使用的時間算，大概兩年左右的時間就得更換新的抽氣器，造成經(jīng)濟上的浪費也加大了檢修時間及其費用。所以現(xiàn)在最大的問題是如何在不改型的情況下提高抽氣器的使用壽命。

主抽氣器的工作原理及流程:空氣蒸汽混合物從復(fù)水器中被一級抽氣器抽吸到混合室，在混合室內(nèi)與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進入擴壓器，經(jīng)過壓縮后排入中冷器。該混合物經(jīng)中冷器冷卻后，空氣和部分未凝結(jié)蒸汽再被二級抽氣器吸入，在混合室內(nèi)與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進入擴壓器，經(jīng)過壓縮后排入后冷器，再經(jīng)過冷卻后，蒸汽冷凝成水，空氣則排于大氣[5]。整個抽氣器基本上由噴嘴連接法蘭、調(diào)整墊片、噴嘴、喉管、擴壓管組成;調(diào)整墊片是用于調(diào)整抽氣器效率點，通過調(diào)整噴嘴口和喉管的軸向位置來調(diào)整抽氣器的具體效率值，達到調(diào)整復(fù)水器真空處于最佳范圍[6]。該設(shè)計與工藝有一定的沖突性，經(jīng)過分析計算，我們已經(jīng)可以得出該組主抽氣器的最佳效率值;并初步大膽設(shè)想，取消調(diào)整墊片，以抽氣器的最佳效率范圍不變?yōu)榛鶞?zhǔn)，直接把噴嘴焊接到噴嘴連接法蘭上，且在噴嘴連接法蘭和抽氣器殼體設(shè)置墊片用于調(diào)整效率點。改進后噴嘴及連接法蘭如下圖3所示:

圖3 改進后的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

4 改進效果

改進后的收到良好效果:(1)從根本上解決了抽氣器與工藝的沖突性，從設(shè)備上適應(yīng)工藝的變化。(2)一勞永逸，解決了抽氣器所存在的缺陷。(3)降低了處理調(diào)整最佳真空值的勞動強度。(4)從根本上解決了抽氣器的使用壽命問題，使得抽氣器的使用壽命提高至最經(jīng)濟范圍。 (5)改進后，透平機組投入試運行，復(fù)水器真空得到明顯的改善，透平機組在滿負荷5500kW左右運行時，真空值仍能達到－85kpa。表明真空問題的所在我們已經(jīng)找到并做出正確的處理，從主抽氣器的運行狀況看來，改造的目的和效果均達到了預(yù)期的設(shè)想結(jié)果。改進后主要參數(shù)見表2。

表2 改進后透平運行主要參數(shù)表

5 結(jié)語

透平發(fā)電機在運行中最常碰到的問題大多是復(fù)水器的真空問題，怎樣去判斷處理問題乃至改造一直是我們學(xué)習(xí)和探討的方向;特別是在實踐工作中，問題不斷，我們學(xué)習(xí)和處理問題的能力也需不斷提高。

[1]沈士一.汽輪機原理[M].北京:水利電力出版社，1992:12－13.

[2]種道彤，劉繼平，嚴俊杰.漏空氣對凝汽器傳熱性能影響的實驗研究[J].中國電機工程學(xué)報，2005(04):25－27.

[3]吳宗澤.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社，2001:85－86.

[4]魏先英，余耀.汽輪機可靠性分析 [J].熱力透平，1989(01):37－39.

[5]楊靜，沈安德.熱工自動裝置檢修[M].中國電力出版社，2007:62－63.

[6]孫桓，陳作模.機械原理[M].第五版.北京:高等教育出版社，1996:42－45.