火力發(fā)電廠軸加和多級(jí)水封系統(tǒng)應(yīng)用研究

摘要：文章通過(guò)對(duì)軸封加熱器及多級(jí)水封原理和200MW機(jī)組軸封加熱器及多級(jí)水封異常實(shí)例處理過(guò)程的分析，闡述了軸封加熱器及多級(jí)水封工作異常的主要危害和成因，在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)軸封加熱器及多級(jí)水封異常時(shí)要綜合考慮分析判斷異常原因，有針對(duì)性地進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；軸封加熱器；多級(jí)水封系統(tǒng)；汽輪機(jī)；疏水裝置 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2016）14-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.022

1 概述

火力發(fā)電廠軸封加熱器多級(jí)水封是汽輪機(jī)軸封加熱器的一種疏水裝置，汽輪機(jī)組的軸加疏水系統(tǒng)一般分為水封式和低位水箱式，水封式又分為多級(jí)和單級(jí)水封，低位水箱式分為疏水式和內(nèi)浮球式。本文就軸封加熱器采用多級(jí)水封系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行探討。

2 軸封加熱器及多級(jí)水封系統(tǒng)原理介紹

軸封加熱器的作用是：利用軸封蒸汽的回汽加熱凝結(jié)水，減少熱損失。工作過(guò)程如圖1所示，軸封末檔回汽進(jìn)入#2軸加加熱凝結(jié)水，#2軸封加熱器的疏水通過(guò)多級(jí)水封進(jìn)入凝汽器，由于凝汽器是負(fù)壓工作狀態(tài)，這就要求多級(jí)水封具有既能夠使疏水順利進(jìn)入凝汽器，又不能漏入空氣的功能。軸封加熱器在運(yùn)行時(shí)處于微負(fù)壓狀態(tài)，壓力大約在-6kPa左右，與凝汽器真空壓差約10m水柱，多級(jí)水封在工作時(shí)必須產(chǎn)生高于10m水柱的阻力方可既保證疏水暢通，又能阻止空氣漏入。軸封加熱器至凝汽器多級(jí)水封一般為4級(jí)水封，每級(jí)水封筒高約3m，多級(jí)水封結(jié)構(gòu)的分析如圖2所示。

多級(jí)水封作用：維持軸加疏水水位，保護(hù)真空，一旦多級(jí)水封里的水灌滿(mǎn)后，它的水位是基本維持不變的。多級(jí)水封就是增大疏水回水的阻力，從理論上說(shuō)，軸封加熱器疏水經(jīng)過(guò)多級(jí)水封然后再有一定的高度回到凝汽器汽側(cè)，流動(dòng)阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，這時(shí)候就是最正常的工況。但事實(shí)上工況經(jīng)常在變，凝汽器的真空也不是一成不變的，所以多級(jí)水封一般很容易造成兩個(gè)結(jié)果：一是回水不暢（流動(dòng)阻力大時(shí)）；二是漏真空（回水阻力小時(shí)）。多級(jí)水封并不是只能通過(guò)水才能通過(guò)汽，凝汽器真空太高了把回水拉空就會(huì)有空氣進(jìn)入凝汽器，也自然就會(huì)造成凝汽器真空下降。

使用多級(jí)水封作為加熱器疏水裝置有如下優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)，無(wú)磨損、無(wú)卡澀；沒(méi)有電氣元件，不需調(diào)試，不耗電；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。使用多級(jí)水封作為加熱器疏水裝置的缺點(diǎn)是：停機(jī)后水封管內(nèi)殘留積水，易造成金屬銹蝕，影響再次啟動(dòng)時(shí)凝結(jié)水的品質(zhì)。

長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐表明，多級(jí)水封疏水方式簡(jiǎn)單、可靠、免操作、免維護(hù)。與電動(dòng)、氣動(dòng)或浮子式水位調(diào)節(jié)裝置相比，非常適合用于對(duì)可靠性要求很高、壓差不大的軸加疏水系統(tǒng)。

3 軸封加熱器多級(jí)水封系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 水封破壞機(jī)組漏真空

多級(jí)水封管失水時(shí)，軸封加熱器的汽側(cè)就直接與凝汽器相通，由于軸封加熱器汽側(cè)通過(guò)軸抽風(fēng)機(jī)與大氣直接相通，將會(huì)造成機(jī)組真空急劇下降，處理不當(dāng)將導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

多級(jí)水封一般安裝的環(huán)境比較潮濕，水封管容易發(fā)生腐蝕，當(dāng)多級(jí)水封管由于腐蝕、砂眼等原因發(fā)生泄漏時(shí)也可能造成凝汽器真空下降或者在做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)造成漏氣率偏高，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

3.2 多級(jí)水封疏水不暢造成軸封加熱器水位異常升高

由于多級(jí)水封出口閥門(mén)故障或者調(diào)整不當(dāng)可能造成軸封加熱器疏水不暢，造成軸封加熱器水位異常升高；多級(jí)水封內(nèi)部發(fā)生氣塞、水塞造成軸封加熱器疏水不暢，導(dǎo)致軸封加熱器水位異常升高現(xiàn)象發(fā)生。另外，軸抽風(fēng)機(jī)工作異常、軸封加熱器泄漏等也可能導(dǎo)致軸封加熱器水位出現(xiàn)異常變化。

軸封加熱器水位異常升高甚至滿(mǎn)水會(huì)造成軸封回汽不能被充分用來(lái)加熱凝結(jié)水，大部分直接由軸抽風(fēng)機(jī)排出，從而降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)大量汽水由軸抽風(fēng)機(jī)排出也增加了軸抽風(fēng)機(jī)耗電量，使發(fā)電廠廠用電率升高，嚴(yán)重時(shí)可能燒毀軸抽風(fēng)機(jī)電機(jī)。

4 軸封加熱器多級(jí)水封系統(tǒng)異常實(shí)例分析

4.1 設(shè)備概況

河北張家口某電廠#3機(jī)組，額定容量為200MW，通流部分改造后額定容量為210MW，汽輪機(jī)系東方汽輪機(jī)廠制造，為超高壓、三缸三排汽、單軸一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)（型號(hào)：N200-12.7/535/535），1988年1月24日投產(chǎn)。1997年機(jī)組大修時(shí)，進(jìn)行通流部分改造。凝結(jié)器背壓設(shè)計(jì)值為5.19kPa。

4.2 異常現(xiàn)象

2013年10月該廠#3機(jī)組大修完畢，機(jī)組啟動(dòng)后#2軸封加熱器水位一直維持高限（450mm）運(yùn)行（正常水位應(yīng)在120mm左右），軸抽風(fēng)機(jī)出口有大量汽水排出，軸封加熱器疏水至凝汽器出口溫度只有32℃～38℃，正常溫度應(yīng)該在68℃～75℃。

4.3 原因分析

通過(guò)對(duì)#2軸封加熱器系統(tǒng)分析，認(rèn)為造成#2軸封加熱器水位高限運(yùn)行的原因主要有以下六點(diǎn)：

4.3.1 軸封加熱器疏水至凝汽器疏水手動(dòng)門(mén)開(kāi)度小或者門(mén)芯脫落失靈，過(guò)水量小導(dǎo)致軸封加熱器水位上升。

4.3.2 考慮到機(jī)組大修時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)軸封進(jìn)行了大修，所以也把軸封排汽量加大，凝結(jié)的疏水量增加，導(dǎo)致軸封加熱器水位上升列為原因之一。

4.3.3 軸封加熱器排管泄漏，水側(cè)除鹽水漏入汽側(cè)，導(dǎo)致軸封加熱器水位上升。

4.3.4 軸封加熱器多級(jí)水封內(nèi)部異物堵塞或者有氣塞或者水塞現(xiàn)象，造成疏水不暢，導(dǎo)致軸封加熱器水位上升。

4.3.5 軸抽風(fēng)機(jī)出力異常增大，導(dǎo)致軸封加熱器內(nèi)部壓力下降，造成軸封加熱器疏水不能順暢排入凝汽器。

4.3.6 軸封加熱器水側(cè)旁路門(mén)開(kāi)度較平時(shí)小，軸封加熱器過(guò)負(fù)荷。

4.4 處理經(jīng)過(guò)

出現(xiàn)異常以后首先采取的措施就是開(kāi)大軸封加熱器疏水至凝汽器疏水手動(dòng)門(mén)，但是沒(méi)有效果，檢修人員檢查該閥門(mén)無(wú)異常；然后適當(dāng)開(kāi)大軸封加熱器水側(cè)旁路門(mén)開(kāi)度，以降低軸封加熱器負(fù)荷，水位仍然沒(méi)有下降趨勢(shì)。

通過(guò)分析#2軸封加熱器水位能維持在高限運(yùn)行，但是并沒(méi)有滿(mǎn)水，軸抽風(fēng)機(jī)也可以正常運(yùn)行，基本排除了軸封加熱器泄漏的可能；根據(jù)大修前后軸封壓力和軸封供、排汽調(diào)整門(mén)開(kāi)度對(duì)比沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常變化，基本排除了軸封排汽量大導(dǎo)致#2軸封加熱器水位在高限運(yùn)行的可能；根據(jù)軸抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況及#2軸封加熱器壓力分析，不可能發(fā)生軸抽風(fēng)機(jī)出力異常增大造成#2軸封加熱器汽側(cè)壓力太低無(wú)法把疏水排入凝汽器的情況。

通過(guò)排除法，現(xiàn)在基本確定導(dǎo)致#2軸封加熱器水位維持在高限運(yùn)行，疏水不暢疏水溫度偏低的原因?yàn)槎嗉?jí)水封內(nèi)部異物堵塞或者有氣塞或水塞現(xiàn)象。

要使疏水通暢可以從兩個(gè)方面考慮解決辦法：一是降低多級(jí)水封處的疏水阻力，如圖1所示適當(dāng)開(kāi)啟多級(jí)水封入口門(mén)，正常運(yùn)行時(shí)這三個(gè)閥門(mén)是關(guān)閉的，使#2軸封加熱器疏水少通過(guò)部分多級(jí)水封管，達(dá)到降低多級(jí)水封處疏水阻力的目的；二是想辦法提高#2軸封加熱器汽側(cè)壓力，從而達(dá)到打通多級(jí)水封通路的目的，使軸封加熱器疏水能夠順暢排入凝汽器。在實(shí)際操作中采取了逐漸關(guān)小運(yùn)行軸抽風(fēng)機(jī)入口門(mén)的辦法，以達(dá)到降低軸抽風(fēng)機(jī)出力提高#2軸封加熱器汽側(cè)壓力的目的，當(dāng)運(yùn)行軸抽風(fēng)機(jī)入口門(mén)關(guān)至5圈后，#2軸封加熱器水位開(kāi)始下降，#2軸封加熱器疏水出口至凝汽器疏水溫度回升。稍后#2軸封加熱器水位恢復(fù)正常（110mm）運(yùn)行，軸抽風(fēng)機(jī)出口已無(wú)大量汽水排出，軸封加熱器疏水至凝汽器出口溫度恢復(fù)正常，溫度由35℃升至75℃，軸封加熱器壓力為-0.0055kPa。觀察1小時(shí)后恢復(fù)運(yùn)行軸抽風(fēng)機(jī)入口門(mén)開(kāi)度，#2軸封加熱器恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.5 原因分析

通過(guò)對(duì)處理過(guò)程的分析認(rèn)為，造成此次#2軸封加熱器疏水不暢的原因是多級(jí)水封內(nèi)部有氣塞或水塞現(xiàn)象發(fā)生。通過(guò)提高#2軸封加熱器汽側(cè)壓力的方法，打通了多級(jí)水封內(nèi)部阻塞部分，消除了多級(jí)水封內(nèi)部氣塞或水塞現(xiàn)象，使得此次異常得以消除。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面對(duì)軸封加熱器及多級(jí)水封原理和軸封加熱器異常處理過(guò)程的分析，認(rèn)為當(dāng)軸封加熱器多級(jí)水封失水時(shí)會(huì)造成機(jī)組漏氣率增加，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致機(jī)組真空下降影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降，運(yùn)行中要特別加以注意。當(dāng)軸封加熱器多級(jí)水封阻力增加時(shí)會(huì)造成軸封加熱器疏水不暢，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致軸抽風(fēng)機(jī)電機(jī)損壞。由于影響因素較多，在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)軸封加熱器及多級(jí)水封異常時(shí)要綜合考慮分析判斷異常原因，有針對(duì)性地進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)

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[2] 下花園發(fā)電廠集控運(yùn)行規(guī)程[S].

作者簡(jiǎn)介：李秀江，大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司下花園發(fā)電廠發(fā)電部汽機(jī)專(zhuān)責(zé)工程師，研究方向：汽輪機(jī)運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）