50 MW汽輪機(jī)組真空突降的原因分析及解決措施

顧 驍

（馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山243000）

50 MW汽輪機(jī)組真空突降的原因分析及解決措施

顧 驍

（馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山243000）

圍繞某廠50 MW南汽機(jī)組近幾年來(lái)在低溫季節(jié)容易出現(xiàn)急劇跌真空現(xiàn)象，從機(jī)組空氣系統(tǒng)、軸封汽系統(tǒng)以及射水泵選型等方面逐步查找，分析了汽機(jī)在正常運(yùn)行中導(dǎo)致真空突然降低可能出現(xiàn)的原因，確定了相應(yīng)的處理辦法，有效地消除了這一現(xiàn)象。

真空突降；軸封汽；空氣管；原因分析

1 背景

某廠50 MW南汽機(jī)組于2005年投入使用，自投產(chǎn)以來(lái)，凝汽器真空系統(tǒng)長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，近3年來(lái)在低溫季節(jié)容易出現(xiàn)急劇跌真空現(xiàn)象，尤其是作為內(nèi)部調(diào)峰機(jī)組以后，由于外界負(fù)荷波動(dòng)大等原因機(jī)組真空突降的現(xiàn)象更為頻繁，各運(yùn)行班組也都采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，但不同的人員對(duì)真空下降原因認(rèn)知不同，處理方法也不一樣，所以導(dǎo)致真空下降程度及恢復(fù)時(shí)間不一致，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)極大隱患，也給運(yùn)行人員帶來(lái)很大的心理壓力。

2 原因分析

通過(guò)對(duì)該機(jī)組近3年的運(yùn)行狀況分析，并結(jié)合外單位同類(lèi)型機(jī)組在真空方面的經(jīng)驗(yàn)，我們集中組織力量對(duì)能引發(fā)機(jī)組突降真空的各項(xiàng)原因進(jìn)行了逐項(xiàng)檢查、排除，最終確立重點(diǎn)解決軸封汽系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)兩大方面。

2.1 軸封汽系統(tǒng)

2.1.1 軸封汽失汽

軸封汽失汽會(huì)使大量冷空氣從后軸封進(jìn)入凝汽器從而導(dǎo)致凝汽器真空迅速下降。正常運(yùn)行情況下，出現(xiàn)軸封汽失汽主要有以下幾個(gè)原因：

（1）負(fù)荷下降導(dǎo)致機(jī)組前汽封供氣量不足，第三腔室為負(fù)壓狀態(tài)，前軸封進(jìn)汽壓力不夠，大量空氣順軸封經(jīng)第三腔室進(jìn)入7#抽到達(dá)凝汽器使真空降低。見(jiàn)圖1。

圖1 軸封汽系統(tǒng)

（2）除氧器內(nèi)部壓力降低，使汽平衡母管壓力下降導(dǎo)致機(jī)組軸封汽壓力不夠，真空下降。

（3）軸封加熱器至射水抽氣器擴(kuò)散管空氣門(mén)開(kāi)度過(guò)大，使軸封進(jìn)汽量不夠，漏入空氣而掉真空，見(jiàn)如圖2。

圖2 空氣系統(tǒng)圖

（4）均壓箱疏水開(kāi)度過(guò)大，使軸封壓力降低，真空下降。

2.1.2 軸封帶水

（1）該臺(tái)機(jī)組的設(shè)計(jì)是軸封汽源進(jìn)入均壓箱后再分配給前、后軸封。均壓箱設(shè)計(jì)為高進(jìn)高出，主要進(jìn)汽為除氧器汽衡母管來(lái)（飽和蒸汽），這樣很容易在均壓箱底部積水，如未及時(shí)排放就會(huì)使均壓箱滿水，使軸封進(jìn)汽帶水。見(jiàn)圖3。

圖3 均壓箱系統(tǒng)圖

（2）該臺(tái)機(jī)組軸封汽源來(lái)至除氧器汽平衡母管最北端，離汽平衡母管北端死點(diǎn)位置僅30 cm左右，汽平衡母管死點(diǎn)積水很容易順軸封進(jìn)入汽輪機(jī)。

(3)軸加U型管水封效果差，我們利用U型管至凝汽器直通門(mén)來(lái)控制軸加水位保證軸封壓力，但往往使軸封加熱器滿水，水順軸封回汽管進(jìn)入汽輪機(jī)軸封。

(4)軸封回汽門(mén)開(kāi)度過(guò)小或誤關(guān)，使軸封回汽管積水進(jìn)入軸封。

2.2 空氣系統(tǒng)

凝汽器真空急劇下降的原因從空氣系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備來(lái)分析，有抽氣器、凝結(jié)水泵或循環(huán)水泵的工作失常，以及真空嚴(yán)密性遭到突然破壞。通常，由這些原因造成真空急劇下降是比較容易檢查發(fā)現(xiàn)的，我們也分別對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，確認(rèn)了設(shè)備的完好性，那問(wèn)題的關(guān)鍵在哪里呢？

我們通過(guò)與廠內(nèi)其他機(jī)組的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，這臺(tái)機(jī)組的空氣管管徑明顯較細(xì)，這又給我們提供了一條新的思路。

3 設(shè)備狀況分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)再次梳理，結(jié)合上述引發(fā)真空突降原因的主要設(shè)備的摸查，我們初步斷定影響機(jī)組真空的設(shè)備因素：

(1)凝汽器部分空氣管路過(guò)細(xì)，影響整個(gè)真空系統(tǒng)的工作效率。

(2)現(xiàn)場(chǎng)軸封汽系統(tǒng)管路復(fù)雜，參數(shù)調(diào)整手段單一，目前主要依賴人工手動(dòng)調(diào)整，不夠準(zhǔn)確及時(shí)且DCS畫(huà)面中無(wú)前后軸封汽壓力參數(shù)顯示，不利于崗位人員實(shí)時(shí)監(jiān)控，造成現(xiàn)場(chǎng)異常情況分析判斷及恢復(fù)操作滯后。

(3)目前所用的兩臺(tái)射水泵功率小，導(dǎo)致射水抽氣器抽氣能力弱，在正常運(yùn)行時(shí)難以達(dá)到最佳真空，在真空突降時(shí)反應(yīng)也較慢，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)隱患。

4 解決措施

從機(jī)組空氣系統(tǒng)、軸封汽系統(tǒng)以及射水泵選型等方面逐步查找，分析了汽機(jī)在正常運(yùn)行中導(dǎo)致真空突然降低可能出現(xiàn)的原因，確定了相應(yīng)的處理辦法及改造措施，并在機(jī)組檢修時(shí)加以實(shí)施。

4.1 凝汽器空氣系統(tǒng)改造

(1)原凝汽器空氣冷卻區(qū)引出管道管徑為Φ159mm，且凝汽器左右兩側(cè)空氣管平行并列接入Φ159mm管道后再擴(kuò)徑到Φ273mm與射水抽氣器相連接。改造后凝汽器空氣冷卻區(qū)引出管管徑改為Φ219mm，凝汽器空氣支管在射水抽氣器空氣母管左右側(cè)分布，通過(guò)變徑三通接入母管，母管管徑不變?nèi)詾棣?73mm。

（2）原空氣支管DN150閥門(mén)更換為DN200。

（3）管道支吊架按新管道布置重新制作，原支吊架位置不變，圖中△位置為新增固定吊架位置。

（4）方案示意圖，見(jiàn)圖4。

4.2 軸封汽系統(tǒng)改造

圖4 凝汽器空氣管改造前后示意圖

（1）在保留均壓箱現(xiàn)有功能前提下，對(duì)目前軸封汽源（二抽汽源及汽平衡汽源）增加負(fù)荷變工況調(diào)整功能。通過(guò)系統(tǒng)改造，在均壓箱上述汽源進(jìn)汽側(cè)增設(shè)調(diào)整門(mén)及旁路系統(tǒng)，新增軸封汽調(diào)整門(mén)前隔離門(mén)之前增設(shè)疏水點(diǎn)。

（2）二抽來(lái)汽門(mén)前疏水管徑由DN16變更為DN25。

（3）將新增軸封汽調(diào)整門(mén)信號(hào)接入DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（4）將汽輪機(jī)前軸封進(jìn)汽壓力、后軸封進(jìn)汽壓力參數(shù)接入DCS畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。

（5）方案示意圖，見(jiàn)圖5。

圖5 軸封汽系統(tǒng)改造方案前后對(duì)比

4.3 射水泵增容改造

對(duì)現(xiàn)有的2臺(tái)射水泵中的一臺(tái)進(jìn)行增容改造，改造前后設(shè)備性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

通過(guò)對(duì)機(jī)組空氣系統(tǒng)、軸封汽系統(tǒng)以及射水泵選型等方面的技術(shù)改造，其目的主要是提高機(jī)組系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，通過(guò)上述項(xiàng)目實(shí)施，可以提高凝汽器空氣至射水抽氣器抽吸效率，同時(shí)軸封系統(tǒng)的完善，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)控軸封汽壓力，在保證真空嚴(yán)密性的同時(shí)降低軸封汽漏入潤(rùn)滑油系統(tǒng)機(jī)率，以保證潤(rùn)滑油油品品質(zhì)。

表1 改造前后射水泵性能參數(shù)

5 總結(jié)

通過(guò)上述三種措施同時(shí)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，射水泵的擴(kuò)容換型和空氣管路的加粗能在一定程度上提高射水抽氣器的效率，軸封進(jìn)汽系統(tǒng)的改造既方便了運(yùn)行人員的操作，也對(duì)軸封汽的參數(shù)調(diào)整的精準(zhǔn)度進(jìn)行了有效提高。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月寒冷天氣和負(fù)荷波動(dòng)條件下的觀察，真空突降的現(xiàn)象至今未發(fā)生，可以判斷機(jī)組真空突降現(xiàn)象得到解決。

Analysis and Treatment of Vacuum Abrupt Dropping in the 50MW Steam Turbine Unit

Gu Xiao
(The Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Regarding the problem of vacuum abrupt dropping occurring in a 50 MW steam turbine during cold seasons in recent years,the possible causes of vacuum abrupt dropping during normal operation of steam turbine were analyzed from the aspects of the air system,shaft sealing steam system and the types of water-jet pump.Corresponding treatment measures were drawn up,which effectively solved the problem.

vacuum abrupt dropping;shaft sealing steam;air pipe;cause analysis

TK26

B

1006-6764（2015）05-0027-04

2015-03-12

顧驍（1982-），男，2005年畢業(yè)于東北電力大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事汽輪機(jī)運(yùn)行及設(shè)備管理工作。