福清1號機(jī)組常規(guī)島換熱器性能及其對汽輪發(fā)電機(jī)出力的影響分析

高原 王洪凱 劉玉梅

摘 要：福清1號機(jī)組汽輪機(jī)熱力性能考核試驗是以整個二回路熱力系統(tǒng)為試驗研究對象，對汽輪發(fā)電機(jī)組的出力進(jìn)行了考核。由于是以二回路整體為考核對象，所以沒有對換熱器的性能與汽輪機(jī)出力的關(guān)系進(jìn)行研究。該文通過汽輪機(jī)考核試驗采集的數(shù)據(jù)對二回路換熱器性能進(jìn)行研究并與設(shè)計值進(jìn)行對比，分析了提高換熱器換熱能力的方法和其對汽輪發(fā)電機(jī)組出力的影響，為以后機(jī)組運行維護(hù)提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)出力 ?端差 ?高壓加熱器 ?低壓加熱器 ?凝汽器

中圖分類號：TM62 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0089-02

1 福清核電1號機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組概況

福清核電1號機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組系東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)單軸、三缸、四排汽帶有汽水分離再熱器的半轉(zhuǎn)速、凝汽式、沖動式汽輪機(jī)。機(jī)組的主要設(shè)計參數(shù)以及保證值為TMCR（額定）工況出力1 089 MW、熱耗率9 599 kJ/kWh，SCR（夏季）工況出力1 070 MW。

2 福清1號機(jī)組汽輪機(jī)熱力性能考核試驗簡介

2.1 試驗概況

試驗根據(jù)ASME PTC6要求布置測點，共設(shè)置了48個壓力測點，32個溫度測點，6個流量測點，2組電功率測點和2個水位測點。對試驗結(jié)果影響較大的測點均采用多重測點測量，并隔絕了熱力系統(tǒng)圖以外的一切補水疏水，以確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 試驗計算與結(jié)果修正

2.2.1 試驗的修正項目

試驗修正項目共有5項，即：主蒸汽壓力、主蒸汽濕度、汽輪機(jī)排氣壓力（凝汽器背壓）、反應(yīng)堆熱功率和發(fā)電機(jī)功率因數(shù)。

修正方法：

式中：Pc為修正后功率，直接測量得出。

Pnet為修正前功率，經(jīng)修正后得出。

C1～C5為修正系數(shù)，包括以上5項修正，根據(jù)實測數(shù)據(jù)以及修正曲線計算得出。

2.2.2 試驗采集的數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

兩次TMCR以及SCR工況試驗采集的相關(guān)數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果如表1。

試驗得出TMCR工況下出力1 102.850 MW，SCR工況出力1 080.602 MW滿足設(shè)計保證要求。

3 常規(guī)島換熱器性能及其對汽輪機(jī)出力的影響

3.1 凝汽器性能對汽輪機(jī)出力的影響

福清1號機(jī)組汽輪機(jī)考核試驗是以二回路整體為考核對象，對于凝汽器采用的是凝汽器背壓（汽輪機(jī)排氣壓力）修正，未將凝汽器本體性能列入考核范圍內(nèi)。

若將凝汽器列入二回路中作為考核對象需要將修正項改為循環(huán)水流量和溫度修正，其余修正項目不變，則修正項目變?yōu)榱?項，數(shù)據(jù)及修正計算如表2。

將凝汽器背壓修正改為用循環(huán)水流量、溫度修正得出的TMCR工況汽輪發(fā)電機(jī)組出力分別1 100.289 MW和1 100.610 MW，二者平均即汽輪發(fā)電機(jī)組在TMCR工況下的出力為1 100.450 MW。與之前的1 102.85 MW相比減少了2.4MW相當(dāng)于保證值的0.22%。

由此可見，在其他條件相同的情況下，將凝汽器性能列入考核范圍反而會使汽輪發(fā)電機(jī)組的理論出力下降，說明目前凝汽器性能較設(shè)計值稍差，對整個汽輪發(fā)電機(jī)組的出力影響是不利的。

3.2 高壓加熱器性能對汽輪機(jī)出力的影響

福清1號機(jī)組高壓加熱器系統(tǒng)主要由兩列，每列兩臺高壓加熱器組成。由于兩次TMCR工況加熱器相關(guān)性能參數(shù)差別不大，現(xiàn)將兩次TMCR工況高壓加熱器相關(guān)測量參數(shù)平均后與設(shè)計值進(jìn)行對比，其結(jié)果如表3所示。

由表中數(shù)據(jù)可知4臺高壓加熱器的疏水端差均大于設(shè)計值，其中以7B高加尤為嚴(yán)重，較之設(shè)計值高出2.2 ℃。端差大意味著換熱性能不好需要改善否則會影響機(jī)組回?zé)嵝阅茉斐善麢C(jī)出力下降，修正端差較差的高壓加熱器至設(shè)計值得出的TMCR工況下汽輪發(fā)電機(jī)組的出力為1 103.57 MW，比之前高0.75 MW。

3.3 低壓加熱器性能對汽輪機(jī)出力的影響

福清核電1號汽輪發(fā)電機(jī)組共有4組每組兩列低壓加熱器，其中1#、2#為復(fù)合式低壓加熱器鑲嵌于凝汽器內(nèi)部本文不做討論。

通過對兩次TMCR工況下3、4號低壓加熱器參數(shù)平均值與設(shè)計值的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與高壓加熱器類似：4臺低壓加熱器疏水端差大于設(shè)計值。其中4B相差最大高出設(shè)計值2.1 ℃。修正端差較差的低壓加熱器至設(shè)計值得出的TMCR工況下汽輪發(fā)電機(jī)組的出力為1 102.873 MW，比修正前高0.023 MW。

3.4 結(jié)果分析

由上述論述可知，凝汽器和高、低壓加熱器本身的性能對于汽輪發(fā)電機(jī)的出力來說均是不利的，其中凝汽器影響最大，其性能均有待加強(qiáng)。

造成凝汽器換熱性能較差的原因可能有以下幾個方面：（1）凝汽器換熱管結(jié)垢;（2）凝汽器汽側(cè)漏入空氣;（3）冷卻水管道堵塞。

試驗階段凝汽器背壓穩(wěn)定，如果汽側(cè)漏入空氣的話會使其背壓上升，福清水質(zhì)良好，泥沙含量小，冷卻水管被堵塞的可能性也不大。由于安裝調(diào)試階段吹掃不到位，換熱管有結(jié)垢的可能，且在調(diào)試階段對凝汽器部分換熱管進(jìn)行了堵管可能對凝汽器換熱能力造成了部分影響。

造成高、低壓加熱器疏水端差偏大的原因有以下幾點。

（1）加熱器運行水位低，導(dǎo)致疏水中帶汽，疏水端差增大。

（2）加熱器運行中事故疏水動作，導(dǎo)致加熱器水位下降。

（3）加熱器進(jìn)水溫度降低，導(dǎo)致抽汽量增加，疏水端差增大。

（4）加熱器內(nèi)部汽流隔板損壞，影響蒸汽凝結(jié)，疏水段帶汽，疏水溫度上升，疏水端差增大。

試驗過程機(jī)組運行穩(wěn)定，加熱器事故疏水已經(jīng)隔離，高、低壓加熱器投用時間均不長不考慮內(nèi)部損壞的可能。所以造成加熱器下端差較大的原因為第1條。

4 結(jié)論及建議

通過對福清1號機(jī)常規(guī)島凝汽器和高、低壓加熱器的性能進(jìn)行分析得出以下結(jié)論和建議。

（1）凝汽器以及高、低壓加熱器性能較設(shè)計值稍差，影響汽輪發(fā)電機(jī)組的出力，其性能有待加強(qiáng)。

（2）凝汽器性能低于設(shè)計指標(biāo)的原因可能是傳熱管有結(jié)垢，且堵管影響了整體的換熱面積。建議檢查凝汽器傳熱管表面如有結(jié)垢及時清理可以改善凝汽器換熱性能。改善凝汽器性能至設(shè)計值可提高汽機(jī)出力約2 MW。

（3）高、低壓加熱器疏水端差大于設(shè)計值，原因可能加熱器是運行水位過低，可以適當(dāng)調(diào)高加熱器水位，使疏水端差減小。改善高、低壓加熱器換熱性能至設(shè)計值可使汽機(jī)出力提升約0.773 MW。

參考文獻(xiàn)

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