12MW余熱發(fā)電汽輪機組主要問題分析及處理

徐國榮

（杭鋼集團動力公司，浙江杭州，310022）

1 引言

杭鋼集團動力公司（紫云）燒結(jié)余熱回收利用工程利用杭鋼1×180 m2和2×105 m2燒結(jié)環(huán)（帶）冷機所產(chǎn)生的廢氣的顯熱，利用中低溫的廢氣通過2臺余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，來推動1臺汽輪機組做功發(fā)電。汽輪發(fā)電機組部分由杭州中能汽輪動力有限公司制造 1×12MW（型號：BN12-1.9/0.4）雙壓、補汽凝汽式單缸直冷汽輪機發(fā)電機組，配套杭州杭發(fā)發(fā)電設(shè)備有限公司制造的（型號：QF1-W12-2）發(fā)電機組成。汽輪機采用WOODWARD 505數(shù)字電子調(diào)節(jié)器和電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，并配有必要的保安裝置共同控制。

2 故障現(xiàn)象

機組從2011年4月17日投入試生產(chǎn)以來，除受上游蒸汽參數(shù)影響正常生產(chǎn)外，期間遇到了諸如油動機油缸滲油、供油管道平面法蘭滲油、油過濾器濾芯易變形、汽輪機油擋滲漏油被吸入發(fā)電機、汽機軸封漏汽、補汽速關(guān)閥伺服閥卡死、凝泵振動大、均壓箱自力式調(diào)節(jié)閥膜盒易破損等故障現(xiàn)象。

3 原因分析、實施方法及效果

針對故障現(xiàn)象我們從滑油系統(tǒng)缺陷、汽熱力系統(tǒng)缺陷、水系統(tǒng)缺陷等幾方面進行原因分析、制定實施方法，并取得較好的效果。

3.1 滑油系統(tǒng)缺陷

汽輪機油系統(tǒng)主要向機組各軸承供油，以便潤滑和冷卻軸承；供給調(diào)節(jié)系統(tǒng)和保護裝置穩(wěn)定充足的壓力油，使它們正常工作；供應(yīng)各傳動機構(gòu)潤滑用油等三個作用。根據(jù)汽輪機油系統(tǒng)的作用，一般將油系統(tǒng)分為潤滑油系統(tǒng)和控制（調(diào)節(jié)）油系統(tǒng)兩個部分。汽輪機油品質(zhì)量的好壞，直接影響汽輪發(fā)電機組的安全經(jīng)濟運行。因此，要求我們對油系統(tǒng)發(fā)生故障的原因進行分析，從而解決排除故障，保證機組的安全運行。

3.1.1 滑油、控制油過濾芯設(shè)計不合理易變形

實施原因：原滑油、控制油過濾器濾芯設(shè)計采用三層平面，易變形，使用壽命過短，1個月就需更換濾芯，使用成本高，更換工作量大(見圖1)。

實施方法：將原來的平面油過濾芯改為折疊式油過濾芯，使油交換面積比原來增加3倍(見圖2)。

實施效果：更換使用后油過濾芯使用壽命由1個月提高為4～6個月，油過濾芯易變形現(xiàn)象得到消除，油品質(zhì)量得到保證。

圖1 改造前油過濾芯

圖2 改造后油過濾芯

3.1.2 油動機油缸滲油和油壓波動大

實施原因：汽輪機油動機油缸本體有鑄造翻砂孔，在運行中發(fā)生漏油失壓現(xiàn)象，如處理不及時會造成汽輪機轉(zhuǎn)速失控的危險。

實施方法：聯(lián)系廠家更換汽輪機油動機油缸本體。

實施效果：更換油動機油缸本體后油壓正常，消除油動機失壓隱患。

3.1.3 供油管道連接法蘭為平面法蘭易滲油

實施原因：油系統(tǒng)管道連接法蘭均是平面法蘭，由于油管振動較大，易造成漏油事故，油系統(tǒng)管道又與高溫蒸汽管道交叉，漏油后極易造成著火事故。

實施方法：油系統(tǒng)供油管道連接由平面法蘭改為凹凸法蘭并加防泄護罩（見圖3）。

實施效果：減少漏油機會，防止油系統(tǒng)法蘭漏油引起著火。

圖3 油管道加防泄護罩

3.1.4 主油箱底部放水閥困難

實施原因：主油箱底部放水閥每周需放水2次以上，在1.5 m以上平臺操作，沒有樓梯上下，操作人員在上下平臺時不安全。

實施方法：把底部放水管道閥門引到地面操作。

實施效果：方便運行人員操作，提高安全性。

3.1.5 汽輪機齒輪箱油池排氣管偏短、油擋滲油

實施原因：汽輪機齒輪箱聯(lián)軸器軸向兩端油擋板沿主軸間隙滲油、盤車齒輪箱端蓋油池排氣管位置偏低，使油氣和滲油在聯(lián)軸器與發(fā)動機間地面積聚，通過土建地面的間隙，使部分積油被發(fā)電機吸入發(fā)電機前空間，造成發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子表面帶有油跡。

實施方法：一是齒輪箱油池排氣管升高至超出隔音罩頂，二是前后軸增加一塊大直徑油擋，三是在汽輪機齒輪箱與發(fā)電機前端之間地面基礎(chǔ)涂防滲材料。

實施效果：消除漏油隱患，從根源上徹底解決以上問題。

3.1.6 油冷卻器清洗需拆卸兩端水室方能進行

實施原因：發(fā)電機組配套的兩臺油冷卻器循環(huán)冷卻水室端蓋和本體是法蘭連接，端蓋外面是封頭。每次清洗冷油器銅管時需把整個水室端蓋封頭拆下，檢修人員工作量大，拆洗一次還需更換密封圈四個，更換成本很高，同時容易造成密封處漏油事故（見圖4）。

圖4 改造前油冷卻器(水室)

實施方法：將兩臺冷油器兩端水室封頭改為平面悶板密封，防止?jié)B漏（見圖5）。`

實施效果：檢修清洗冷油器不需拆下整個端蓋封頭，只需拆下悶板即可，減少工作量和漏油事故，節(jié)約密封圈成本。

圖5 改造后油冷卻器(水室)

3.2 熱力系統(tǒng)缺陷

汽輪機的熱力系統(tǒng)是使汽輪機的熱功轉(zhuǎn)換過程得以連續(xù)進行的所有設(shè)備和管道的組合。主要包括主蒸汽和再熱蒸汽系統(tǒng)、凝結(jié)水和給水回熱加熱系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及與之相輔疏水系統(tǒng)、軸封汽系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)等。汽輪機熱力系統(tǒng)的效率的高低對汽輪機的熱耗有很大的影響，熱力系統(tǒng)任何一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，即使故障不影響運行，但也會造成效率降低，最終導致汽輪機熱耗升高，影響電廠的經(jīng)濟效益。通過對熱力系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進行整改后，汽輪機熱力系統(tǒng)的效率有了明顯的提高。

3.2.1 汽輪機軸封供汽不能自動調(diào)節(jié)，軸封漏汽大，使汽機油系統(tǒng)易進水

實施原因：汽輪機前后汽封漏汽較大，大量的蒸汽通過軸端滲漏到油系統(tǒng)，造成油中所含水分超標，影響機組的安全運行。

實施方法：聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)廠家，重新調(diào)整均壓箱自力閥參數(shù)設(shè)定。

實施效果：前后汽封漏汽明顯減少，油中水分減少。

3.2.2 部分中、低壓蒸汽管道疏水設(shè)計不合理嚴重影響安全操作

實施原因：從燒結(jié)105、180鍋爐來蒸汽管道疏水池過小，距離操作位置過近，操作疏水閥時會造成人身燙傷事故。

實施方法：把疏水閥后排水管道進行延長改進。

實施效果：運行人員操作疏水閥時蒸汽不會噴到身體，保證操作人員的人身安全。

3.2.3 兩路主蒸汽管道疏水暖管時間長，且大量蒸汽浪費

實施原因：從105、180鍋爐分別來的主蒸汽每次開、停爐、暖管、并汽操作時汽水直排到疏水池。由于管路各有幾百米距離長，同時受管徑和排汽量限制，暖管時間在2 h以上，且每次并汽都會浪費蒸汽約 11～14 t/h。

實施方法：在105、180鍋爐兩路中壓蒸汽隔離閥前的兩只疏水閥之間接一路旁路疏水管，并將105、180兩路蒸汽疏水合并后接入外供低壓蒸汽母管系統(tǒng)上（見圖6）。

實施效果：鍋爐開爐后蒸汽并網(wǎng)前，將大量暖管期間的飽和蒸汽，接入到外供蒸汽母管進行回收利用，一方面可減少蒸汽浪費（11～14 t/h），縮短暖管時間1 h，可大大增加發(fā)電量。3.2.4 均壓箱進汽自力式調(diào)節(jié)閥膜盒易破損

實施原因：均壓箱自力式調(diào)節(jié)閥膜盒每次啟機需加水，否則橡膠膜片易破損，而現(xiàn)場加水又沒有操作空間，易造成人身意外事故。

實施方法：對均壓箱自力式調(diào)節(jié)閥加水裝置重新設(shè)計改造（見圖7）。

圖7 自力式調(diào)節(jié)閥加水裝置改造后示意圖

實施效果：改造后方便運行人員加水操作，杜絕了不安全因素。

3.2.5 補汽速關(guān)閥伺服閥卡死，伺服節(jié)流孔堵塞

實施原因：補汽速關(guān)閥伺服閥卡死，補汽閥無法操作，鍋爐低壓蒸汽無法進入汽輪機發(fā)電。

實施方法：拆洗補汽速關(guān)閥伺服閥，消除伺服節(jié)流孔堵塞故障。

實施效果：保證補氣速關(guān)閥正常使用，低壓蒸汽能夠進入汽輪機發(fā)電，保證設(shè)備安全運行。

3.2.6 汽輪機真空系統(tǒng)漏空氣嚴重

實施原因：自動主氣門疏水、疏水膨脹器閥門易漏進空氣，使機組真空系統(tǒng)嚴密性下降，造成機組能耗指標超標。

實施方法：將自動主氣門閥體疏水接地溝，與真空系統(tǒng)連接管道封堵，疏水膨脹器疏水閥進行更換。

實施效果：提高了真空系統(tǒng)嚴密性，防止真空系統(tǒng)漏入空氣，提高機組真空度。

3.3 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)缺陷

3.3.1 凝汽器水位計無操作平臺

實施原因：凝汽器熱井水位計經(jīng)常發(fā)生失靈現(xiàn)象，需爬到2 m以上管道上沖洗操作水位計，不符安全要求。

實施方法：在凝汽器水位計處增加操作平臺。實施效果：方便運行人員對水位計進行沖洗操作，提高安全性。

3.3.21#射水泵出口管道振動

實施原因：1#射水泵出口管道振動明顯超標，影響設(shè)備使用壽命，存在事故隱患。

實施方法：對出口管道增加支吊架。

實施效果：增加支吊架后振動減小，符合安全要求，提高設(shè)備運行安全性。

3.3.32#、3#凝泵本體振動大

實施原因：2#、3#凝泵本體振動偏大，水泵出力偏低，未達到設(shè)計安全要求。

實施方法：對2#重新找中安裝，3#凝泵更換泵體。

實施效果：2#凝泵振動正常，出力良好；3#凝泵需繼續(xù)排查，加強設(shè)備安全運行。

3.4 其它方面改進

3.4.1 機組循環(huán)冷卻水增加熱電阻溫度計接至DCS系統(tǒng)

實施原因：機組循環(huán)冷卻水是由一熱電循環(huán)泵房送至發(fā)電機組凝汽器等冷卻系統(tǒng)，在電腦控制監(jiān)視系統(tǒng)中沒有循環(huán)冷卻水溫度數(shù)據(jù)，不能及時根據(jù)溫度變化調(diào)整機組運行方式，無法正確判斷凝汽器運行工況的好壞。

實施方法：凝汽器循環(huán)冷卻水管1#側(cè)進出口分別安裝進出水熱電阻溫度計，并接入DCS后臺。

實施效果：可及時根據(jù)水溫數(shù)據(jù)的變化判斷凝汽器運行工況，調(diào)整機組運行方式。

3.4.2 機組循環(huán)冷卻水增加進出水壓力表計接至DCS系統(tǒng)

實施原因：發(fā)電機組凝汽器循環(huán)冷卻水進出口只有現(xiàn)場壓力表計，在電腦控制監(jiān)視系統(tǒng)中沒有循環(huán)冷卻水進出口壓力數(shù)據(jù)，如果水泵故障或管道泄漏不能及時根據(jù)壓力變化調(diào)整機組運行方式，影響機組安全運行。

實施方法：凝汽器循環(huán)冷卻水管1#側(cè)進出口分別安裝進出水壓力測點及變送器，并接入DCS后臺。

實施效果：可以及時根據(jù)水壓數(shù)據(jù)的變化判斷凝汽器運行工況，調(diào)整機組運行方式。

3.4.3 機組凝汽器熱井增加溫度計

實施原因：凝汽器熱井凝結(jié)水溫度是判斷凝汽器工作好壞的重要依據(jù)，根據(jù)水溫過冷度的大小，及時調(diào)整循環(huán)冷卻水量的多少，而機組凝汽器熱井又沒有安裝凝結(jié)水溫度計。

實施方法：凝汽器熱井集水箱拆掉原水龍頭安裝凝結(jié)水溫度計。

實施效果：根據(jù)熱井溫度正確計算過冷度大小，調(diào)整冷卻水量，保持機組最佳經(jīng)濟效益。

3.4.4 機組主蒸汽、低壓補汽隔離閥前溫度接入DCS系統(tǒng)

實施原因：發(fā)電機組中壓、低壓蒸汽隔離閥前蒸汽溫度現(xiàn)場裝有表計，安裝位置太高，觀察不安全，而電腦沒有閥前蒸汽溫度數(shù)據(jù)。由于鍋爐開停機頻繁（正常情況每月每臺鍋爐6次左右），蒸汽溫度無法遠程監(jiān)視，并汽時蒸汽溫差大或帶水，容易造成蒸汽溫度大幅度波動，影響汽輪機的安全穩(wěn)定運行。

實施方法：把隔離閥前現(xiàn)場蒸汽溫度表改造成熱電偶溫度計接入DCS系統(tǒng)。

實施效果：后臺DCS可在線監(jiān)視到隔離閥前蒸汽溫度，以防止蒸汽帶水發(fā)生水沖擊事故，保持機組穩(wěn)定運行。

3.5 改造效益

3.5.1 通過對設(shè)備系統(tǒng)的改進、整改，消除了設(shè)備存在的隱患，提高設(shè)備運行的安全性，方便運行人員操作，保證人員的安全。

3.5.2 提高真空系統(tǒng)的真空度，降低機組汽耗率。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，凝汽器真空每下降1kPa，汽輪機汽耗會增加1.5%～2.0%。通過改進，減少真空系統(tǒng)漏空氣，凝汽真空系統(tǒng)真空度從空負荷時-92kPa提高到-99kPa以上，改進效果也是非常明顯的。

3.5.3 通過對105、180兩路中壓蒸汽隔離閥前的兩只疏水系統(tǒng)改進改造，當發(fā)生有一臺鍋爐要啟爐并汽時，中壓蒸汽管道暖管時間將由原來的2 h縮短到0.5 h左右，大大縮短暖管時間，減少疏水系統(tǒng)的蒸汽排放量，可縮短暖管時間1 h以上，減少對環(huán)境產(chǎn)生的噪音時間1 h以上。每次任何一臺鍋爐并汽時可減少排放蒸汽量10 t以上，產(chǎn)生經(jīng)濟效益1000元左右；提前一小時發(fā)電，多發(fā)電2000 kWh以上，產(chǎn)生經(jīng)濟效益1400元左右。按照目前生產(chǎn)情況平均每月開停爐6次以上計算，每月可產(chǎn)生14400元左右的經(jīng)濟效益，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。