600MW抽氣式汽輪機(jī)真空低的原因分析及處理

畢野

摘 要： 在火力發(fā)電企業(yè)，能夠同時(shí)滿(mǎn)足發(fā)電和供熱需求的抽氣式汽輪機(jī)占據(jù)著非常重要的位置，其運(yùn)行效果直接關(guān)系著發(fā)電的效率和質(zhì)量。但是從目前來(lái)看，汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在著真空低的問(wèn)題，影響了其本身性能的充分發(fā)揮。本文結(jié)合具體案例，對(duì)600MW抽氣式汽輪機(jī)真空低的原因進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了有效的處理措施。

關(guān)鍵詞：600MW 抽氣式汽輪機(jī) 真空低 原因 處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）09-0296-01

前言

山西大唐國(guó)際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司安裝的發(fā)電設(shè)備為國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤直接空冷機(jī)組，以山西、汾西提供的煤炭資源為燃料，可以為周邊多個(gè)區(qū)域提供穩(wěn)定的生產(chǎn)生活用電。在運(yùn)行過(guò)程中，電廠600MW機(jī)組的2號(hào)汽輪機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)故障，經(jīng)歷大修后雖然能夠正常運(yùn)行，但是相比較其他機(jī)組，在同等負(fù)荷條件下的真空度較低，在600MW的負(fù)荷下就必須啟動(dòng)備用真空泵，在增大能耗的同時(shí)，也影響了汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)此，需要做好汽輪機(jī)真空低的原因分析，采取有效的整改措施，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

一、 汽輪機(jī)概況

2號(hào)汽輪機(jī)屬于汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號(hào)為NZK600-16.7/538/538，型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。設(shè)計(jì)額定功率為600MW，額定進(jìn)汽量為1883.61t/h，最大連續(xù)出力為（T-MCR）648.56MW。汽輪機(jī)總級(jí)數(shù)為39級(jí)，高壓轉(zhuǎn)子有9級(jí)，其中第一級(jí)為調(diào)速級(jí)，中壓轉(zhuǎn)子有6級(jí)，低壓轉(zhuǎn)子有2×2×6級(jí)。汽輪機(jī)采用高中壓合缸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)低壓缸均為雙流反向布置[1]。

空冷發(fā)電機(jī)組和循環(huán)水冷凝發(fā)電機(jī)組的不同在于它取消了循環(huán)水系統(tǒng)（包括循環(huán)水冷卻塔），而增加了空冷島和相關(guān)配套設(shè)施，低壓缸排汽采用直接風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻，在汽機(jī)房墻外建一個(gè)大型的空冷裝置（空冷島），汽輪機(jī)低壓缸的排汽通過(guò)排汽裝置和排汽管道進(jìn)入空冷島，蒸汽冷卻后回收至熱水井。在空冷發(fā)電機(jī)組中，真空系統(tǒng)龐大，整個(gè)空冷島、排汽裝置、排汽管道以及附屬的各種管道全部為真空區(qū)域，因此機(jī)組的真空尤為重要，它直接關(guān)系到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

在經(jīng)歷大修后，伴隨著機(jī)組負(fù)荷的增大，汽輪機(jī)的真空呈現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)，對(duì)比大修前后，以520MW負(fù)荷為例，2號(hào)汽輪機(jī)的真空降低了4.5kPa。如果將機(jī)組維持在600MW的額定負(fù)荷，則汽輪機(jī)的真空將會(huì)進(jìn)一步降低。而即使在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空冷風(fēng)機(jī)滿(mǎn)頻運(yùn)行，不僅導(dǎo)致了能耗和成本的增大，也在一定程度上影響了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全。在這種情況，分析汽輪機(jī)真空低的原因并對(duì)其進(jìn)行處理和解決，就顯得非常必要。

二、 真空低的原因

就目前來(lái)看，影響凝汽器真空水平的原因是多種多樣的，包括抽汽量、環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷等，而結(jié)合2號(hào)機(jī)組大修前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)機(jī)組抽汽量、空冷電耗、機(jī)組負(fù)荷以及環(huán)境溫度等固定，真空下降2KPa[2]?？紤]到空冷換熱片臟污程度以及蒸汽負(fù)荷等密切相關(guān)，在空冷電耗一定的情況下，引發(fā)真空低的原因包括了以下三點(diǎn)：

1.空冷散熱片臟污

2號(hào)汽輪機(jī)在進(jìn)行大修前，空冷散熱片存在有部分堵塞的現(xiàn)象，機(jī)組在運(yùn)行中的沖洗效率低，影響機(jī)組真空。大修過(guò)程中，通過(guò)觀察，散熱片上除了塵土外，還有樹(shù)木上飛揚(yáng)的絮狀物。夏季氣溫高，柳絮特別多，機(jī)組配置的沖洗裝置已不能滿(mǎn)足機(jī)組負(fù)荷真空度的要求，從而導(dǎo)致了真空的降低。

2.系統(tǒng)漏氣

空冷區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)龐大，其安裝質(zhì)量的好壞，特別是系統(tǒng)的嚴(yán)密性對(duì)機(jī)組的真空起著至關(guān)重要的作用。真空系統(tǒng)漏氣是導(dǎo)致真空降低的另外一個(gè)原因，一般是由于系統(tǒng)的閥門(mén)或者管道密封不嚴(yán)，又或者軸封供氣壓力不足導(dǎo)致的。如果空氣在凝汽器中大量聚集，與高溫水蒸氣混合后，散熱片表面的放熱系數(shù)較低，會(huì)在一定程度上阻礙熱量傳遞，進(jìn)而導(dǎo)致真空的降低。

3.環(huán)境氣溫的影響

我們普通的循環(huán)水冷凝機(jī)組由于冷卻介質(zhì)是循環(huán)水，其機(jī)組的真空受氣溫的影響很小。而空冷機(jī)組冷卻的介質(zhì)是空氣，因此，氣溫對(duì)機(jī)組真空的影響很大，在一天中由于受氣溫的影響，機(jī)組的真空變化很大，有時(shí)直接影響到機(jī)組的負(fù)荷，原因一：氣溫的高低會(huì)影響冷卻管束的冷卻效果；原因二：冷卻管束的面積較大，它對(duì)陽(yáng)光的吸熱相對(duì)較大。

三、提高真空的有效措施

1.啟動(dòng)備用真空泵系統(tǒng)

當(dāng)汽輪機(jī)真空較低時(shí)，同等進(jìn)汽量條件下的發(fā)電量也會(huì)隨之減少，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)此，可以啟動(dòng)備用真空泵系統(tǒng)來(lái)增大系統(tǒng)抽汽量，及時(shí)抽出進(jìn)入到凝汽器內(nèi)的空氣，使得520MW的機(jī)組負(fù)荷下真空同樣能夠維持在-90kPa上下[3]。

2.改變空冷沖洗模式

主要是針對(duì)空冷散熱片的沖洗方式改變。在進(jìn)行機(jī)組大修前，進(jìn)行空冷沖洗無(wú)硬性標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)肉眼判斷，人為影響比較大，特別是在春節(jié)柳絮和楊絮大量出現(xiàn)時(shí)、秋天大量落葉時(shí)，空冷散熱片極易堵塞，嚴(yán)重影響真空水平?？绽錄_洗不僅要定期沖洗，更要進(jìn)行每天檢查，特殊情況出現(xiàn)要及時(shí)沖洗。制定嚴(yán)格沖洗標(biāo)準(zhǔn)，保證沖洗質(zhì)量，以保持較高的真空水平。

3.真空嚴(yán)密性試驗(yàn)

將2號(hào)汽輪機(jī)組的負(fù)荷保持在520MW，進(jìn)行相應(yīng)的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。真空泵系統(tǒng)停止運(yùn)行后，汽輪機(jī)真空度以1.35kPa/min的速度下降，嚴(yán)重超出了0.4kPa/min的最大合格標(biāo)準(zhǔn)，表明真空系統(tǒng)存在比較嚴(yán)重的泄露問(wèn)題[4]。

4.汽輪機(jī)灌水查漏

在大修結(jié)束后投入使用前，對(duì)2號(hào)汽輪機(jī)進(jìn)行了灌水查漏，不過(guò)，為了減少工作量，并沒(méi)有拆開(kāi)真空系統(tǒng)保溫層，因此僅僅針對(duì)幾處比較明顯的漏點(diǎn)進(jìn)行了處理。而在汽輪機(jī)投入使用后，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)仍然存在著非常嚴(yán)重的泄露問(wèn)題，但是經(jīng)多次真空嚴(yán)密性試驗(yàn)和查漏，卻都沒(méi)有能夠發(fā)現(xiàn)比較大的漏點(diǎn)。在這種情況下，為了切實(shí)保證汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，經(jīng)專(zhuān)家研究討論，決定再次針對(duì)2號(hào)汽輪機(jī)進(jìn)行停機(jī)灌水查漏。從查漏的全面性考慮，拆開(kāi)系統(tǒng)中所有的保溫層，同時(shí)打開(kāi)凝汽器補(bǔ)水門(mén)，向凝汽器內(nèi)灌水。對(duì)上缸內(nèi)壁的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，待其達(dá)到80℃時(shí)，開(kāi)啟喉部噴水門(mén)，灌水直到汽輪機(jī)后汽缸與凝汽器的接口位置。然后，繼續(xù)對(duì)上缸內(nèi)壁溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，50℃時(shí)將灌水高度提升到汽缸結(jié)合面以下100mm位置，停止灌水。在灌滿(mǎn)水后，對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)六段抽汽距離汽缸0.5m的位置，第二個(gè)環(huán)形焊縫存在比較嚴(yán)重的漏點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行處理后，再次灌水查漏，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)密封良好，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。

5.真空系統(tǒng)漏點(diǎn)封堵

結(jié)合2號(hào)汽輪機(jī)各段抽汽參數(shù)值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的5號(hào)低壓加熱器汽源為六段抽汽，處于真空狀態(tài)，同時(shí)加熱器連接的所有管道和閥門(mén)同樣處于真空狀態(tài)，經(jīng)檢測(cè)分析，5號(hào)低壓加熱器的空氣門(mén)前、門(mén)桿迫件以及閥蓋等都存在著密封不嚴(yán)的情況，使用黃泥對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行封堵，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的真空上升了約0.2kPa。

6.軸封壓力調(diào)整

對(duì)于2號(hào)機(jī)組在大修后真空系統(tǒng)存在的泄漏問(wèn)題，可以使用氦氣進(jìn)行真空系統(tǒng)的檢測(cè)查漏，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)前軸封參數(shù)正常，后軸封檢測(cè)值偏低，存在泄漏問(wèn)題。一般情況下，汽輪機(jī)組在正常運(yùn)行過(guò)程中，軸封壓力會(huì)保持在20kPa左右，如果壓力偏低，則空氣會(huì)由后軸封進(jìn)入汽缸，影響真空水平。對(duì)此，需要采取相應(yīng)的軸封壓力調(diào)整試驗(yàn)，將機(jī)組負(fù)荷保持在600MW，提升軸封壓力到60kPa，然后繼續(xù)提升壓力直到前后軸存在少量蒸汽冒出，保護(hù)相應(yīng)壓力水平10min，然后對(duì)真空值的變化進(jìn)行記錄?？梢园l(fā)現(xiàn)，提高軸封壓力并不會(huì)對(duì)真空造成很大影響，因此將其保持在20kPa即可，同時(shí)需要保證后軸封不會(huì)形成空氣滲透通道[5]。

四、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合上述措施消除漏點(diǎn)后，再次對(duì)2號(hào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)真空提高了0.2kPa左右，均處于正常水平。實(shí)際上，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，真空降低是比較常見(jiàn)的一種故障，其誘發(fā)因素眾多，對(duì)于技術(shù)人員而言，必須找出導(dǎo)致真空降低的主要原因，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決和處理，才能夠取得良好的效果。對(duì)于2號(hào)汽輪機(jī)，真空降低的原因主要是焊縫泄漏和和空冷散熱片沖洗情況，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整后，汽輪機(jī)的真空恢復(fù)到正常水平。

參考文獻(xiàn)

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