姚電公司#4機(jī)組真空下降的分析與優(yōu)化

王閃閃+李波

摘 要：凝汽器真空對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響，在機(jī)組運(yùn)行中，凝汽器工作狀態(tài)惡化將直接引起汽輪機(jī)熱耗、汽耗增大和出力降低；另外真空下降會(huì)引起汽輪機(jī)排汽缸溫度升高、汽輪機(jī)軸承中心偏移，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起汽輪機(jī)組振動(dòng)。而凝汽器真空受諸多因素制約，因此有必要分析凝汽器真空下降的原因，找出真空下降的措施，提高凝汽器性能。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；凝汽器；真空

中圖分類號(hào)：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0053-02

引言

姚孟第二發(fā)電有限責(zé)任公司#4機(jī)組為300MW引進(jìn)機(jī)組，于1986年12月投產(chǎn)發(fā)電，其汽輪機(jī)是法國(guó)阿爾斯通廠制造的沖動(dòng)式汽輪機(jī)，采用亞臨界參數(shù)，一次中間再熱，具有七段回?zé)岢槠?，其結(jié)構(gòu)形式為單軸、三缸、雙排汽口，排汽進(jìn)入凝汽器。#4機(jī)組凝汽器型式為表面對(duì)分雙流程，傳熱面積為16000m2，主凝結(jié)區(qū)管數(shù)29120根，空冷區(qū)管數(shù)2008根，冷卻水量為33000m3/h。凝汽器是汽輪機(jī)組的主要輔助設(shè)備之一，它的作用主要是冷卻汽輪機(jī)的排汽，把凝結(jié)水重新送入鍋爐，在汽輪機(jī)的排汽口建立并維持高度的真空，使蒸汽所含的熱量盡可能多的轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。作為主要輔助設(shè)備，凝汽器的正常運(yùn)行對(duì)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著很大的作用。

1 #4機(jī)組凝汽器真空降低的問(wèn)題

隨著#3、4機(jī)組的運(yùn)行，尤其是機(jī)組迎峰度夏期間進(jìn)行兩臺(tái)機(jī)組對(duì)標(biāo)時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)同等負(fù)荷下#4機(jī)組平均真空值較#3機(jī)組有明顯降低，表1是#3/#4機(jī)組真空隨負(fù)荷變化統(tǒng)計(jì)。

從表1可以看出，#3機(jī)組平均真空值為5.24kPa，#4機(jī)組平均真空值為5.71kPa，同負(fù)荷下比#4機(jī)組比#3機(jī)組凝汽器真空平均低0.47kPa，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生了很大的影響。

2 真空下降對(duì)#4機(jī)組的影響

2.1 真空下降對(duì)煤耗的影響

根據(jù)#4機(jī)組凝汽器真空特性曲線，真空度每變化1%，汽輪機(jī)的汽耗率平均變化1.5%～2.5%。按照汽耗率按1.5%計(jì)算，#4機(jī)組真空下降0.47%，則汽耗率將增加0.705%。

bdQdwηglηgd=dd （h0-hgs）=qd

從公式中可以看出汽耗率和發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗的對(duì)應(yīng)關(guān)系。那么，增加0.705%的汽耗率也就是相同供電負(fù)荷下增加0.705%的標(biāo)準(zhǔn)煤。

取熱耗率為8000kJ/kWh，則：

bd=qd/（Qdwηglηgd）=8000/（29310*0.9*0.98）=0.309（kg/kWh）

按#4機(jī)組負(fù)荷率55%，則每天多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤：

Bd=0.309*300000*0.55*24*0.00705=8.62t

通過(guò)上述計(jì)算可以看出，在主蒸汽流量不變的情況下，凝汽器真空每降低0.47kPa每天將增加標(biāo)準(zhǔn)煤耗8.62t。加之真空下降使機(jī)組汽耗率增加，其他輔機(jī)設(shè)備負(fù)載耗電量的增加，增大了運(yùn)行投入成本，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性極其不利。

2.2 真空下降對(duì)機(jī)組安全性的影響

汽輪機(jī)真空下降不僅降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，而且由于真空的降低，同負(fù)荷下蒸汽流量增加，汽輪機(jī)軸系軸向推力增加，同時(shí)低缸排汽溫度升高，低缸膨脹量增加，嚴(yán)重時(shí)造成低壓缸末級(jí)葉片喘振、轉(zhuǎn)子振動(dòng)等故障。

3 原因分析

3.1 凝汽器進(jìn)、回水室、中間水室雜物堵塞

#4機(jī)組凝汽器型式為表面式，該凝汽器主要由殼體、管束、熱井、水室等部分組成。汽輪機(jī)的排汽通過(guò)喉部進(jìn)入殼體，在冷卻管束上冷凝成水并匯集于熱井，由凝結(jié)水泵抽出。冷卻水（又稱循環(huán)水）從進(jìn)口水室進(jìn)入冷卻管束并從出口水室排出。凝汽器通過(guò)與冷卻水進(jìn)行熱交換，使凝汽器保持較高的真空度。故冷卻水管的換熱性能對(duì)機(jī)組真空有較大影響。

利用機(jī)組停機(jī)的機(jī)會(huì)對(duì)#4機(jī)組凝汽器進(jìn)、回室、中間水室進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)#4機(jī)組凝汽器的冷卻水管堵塞情況較嚴(yán)重，導(dǎo)致冷卻水量下降，#4機(jī)組的真空下降。

3.2 凝汽器循環(huán)水泵故障

凝汽器冷卻水管中循環(huán)水的穩(wěn)定是凝汽器真空維持的保證。#4機(jī)組多次出現(xiàn)循環(huán)水泵運(yùn)行中出口門(mén)油泵在出口門(mén)全開(kāi)信號(hào)消失后不自啟和油壓低現(xiàn)象，造成循環(huán)水泵出口門(mén)關(guān)閉，循環(huán)水泵跳閘，凝汽器循環(huán)水中斷。

經(jīng)過(guò)熱控檢修班組對(duì)#4機(jī)組循環(huán)水泵壓力表跟壓力開(kāi)關(guān)校驗(yàn)，該油站壓力表顯示值與壓力開(kāi)關(guān)值偏差在允許范圍內(nèi)。為驗(yàn)證循環(huán)水泵出口門(mén)油泵出力情況現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油泵出力已無(wú)法滿足正常運(yùn)行要求。

3.3 膠球清洗裝置收球率低

膠球清洗裝置是汽輪機(jī)組在運(yùn)行中對(duì)凝汽器冷卻管進(jìn)行有效清洗的最佳設(shè)備，直接影響到汽輪機(jī)凝汽器的清洗程度和傳熱效果。使用膠球清洗裝置可在機(jī)組不減負(fù)荷的情況下清洗凝汽器，提高凝汽器的傳熱效果，防止汽輪機(jī)熱效率因背壓升高而降低，同時(shí)可防止冷卻管因結(jié)垢而腐蝕，延長(zhǎng)冷卻管的使用壽命。

凝汽器膠球清洗裝置中的海綿膠球?qū)δ骼鋮s管進(jìn)行清洗后，通過(guò)收球網(wǎng)把分散在冷卻水中的膠球全部收集起來(lái)，以便重復(fù)使用實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)清洗。收球網(wǎng)收球率大于85%為合格，大于95%為優(yōu)良。

#4機(jī)組凝汽器A、B側(cè)循環(huán)水回水管道各配備一套膠球清洗裝置，而經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)#4機(jī)7月份膠球清洗裝置收球率超過(guò)85%的次數(shù)僅有一次，且收球率0%的次數(shù)高達(dá)5次；而同期#3機(jī)組膠球裝置收球率超過(guò)85%的次數(shù)達(dá)7次，由此可以看出膠球裝置收球率低導(dǎo)致了#4機(jī)組的真空的降低。

4 對(duì)策實(shí)施和效果

4.1 對(duì)凝汽器水側(cè)進(jìn)行清掃

2016年9月，#4機(jī)組檢修期間對(duì)#4機(jī)組凝汽器水側(cè)進(jìn)行清掃。凝汽器水室內(nèi)清理出塑料袋、魚(yú)蝦等大量雜物，期間發(fā)現(xiàn)冷卻水管中堵塞有較多膠球，由此可以看出#4機(jī)組凝汽冷卻水管未能全部工作，冷卻能力下降。endprint

通過(guò)對(duì)凝汽器水側(cè)進(jìn)行清掃，#4機(jī)組凝汽器冷卻能力得到明顯提高，在凝汽器清掃后通水試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了循環(huán)水壓力統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)清掃后，保持循環(huán)水出口門(mén)開(kāi)度不變前提下，循環(huán)水壓力由0.13MPa降低至0.10MPa，循環(huán)水通流量增加，凝汽器壓力由6.5kPa降低至5.5kPa，凝汽器端差由6℃降低至2℃，機(jī)組真空得到有效改善。

4.2 對(duì)凝汽器膠球清洗裝置收球網(wǎng)、集球室切換閥進(jìn)行檢修

2016年09月，#4機(jī)組檢修期間聯(lián)系廠家人員對(duì)凝汽器A、B側(cè)膠球清洗裝置收球網(wǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)收球網(wǎng)存在網(wǎng)眼堵塞膠球、收球網(wǎng)閉合不嚴(yán)的情況，導(dǎo)致#4機(jī)組膠球裝置收球率下降。在膠球清洗裝置集球室切換閥檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)A、B側(cè)集球室切換閥均存在切換不到位的情況，利用此檢修機(jī)會(huì)將其重新定位。檢修完畢后重新進(jìn)行膠球裝置收球率實(shí)驗(yàn)。#4機(jī)組膠球清洗裝置檢修后收球率明顯提高，收球率最低97.5%，大于規(guī)程要求良好值95%。

4.3 更改循環(huán)水二次濾網(wǎng)控制回路

#4機(jī)組為防止循環(huán)水中雜物進(jìn)入凝汽器配備二次濾網(wǎng)，按照規(guī)程要求二次濾網(wǎng)每天旋轉(zhuǎn)6次可以使循環(huán)水滿足正常運(yùn)行的清潔度。但從凝汽器水室及冷卻水管管壁清理的雜物量來(lái)看，現(xiàn)階段二次濾網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)已無(wú)法滿足機(jī)組正常運(yùn)行的要求，故本次檢修中通過(guò)與生技部溝通后更改循環(huán)水二次濾網(wǎng)控制箱控制回路，使循環(huán)水二次濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)次數(shù)由之前的每天6次更改為24小時(shí)不停循環(huán)旋轉(zhuǎn)。

通過(guò)更改循環(huán)水二次濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)次數(shù)，進(jìn)入凝汽器內(nèi)的雜物明顯減少，循環(huán)水清潔度得到改善，勢(shì)必有利于機(jī)組真空。

4.4 更換循環(huán)水出口門(mén)油泵油站

2016年10月，生技部將#4循環(huán)水泵出口門(mén)油站進(jìn)行了更換并進(jìn)行了參數(shù)設(shè)定，更換后的油站增加了儲(chǔ)能器，有利于系統(tǒng)油壓的穩(wěn)定，也提高了油站工作的可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的綜合分析不難看出，影響凝汽器真空的因素眾多復(fù)雜，所以只有對(duì)凝汽設(shè)備系統(tǒng)全面分析、深入研究、逐步排查，找出真空下降的關(guān)鍵因素，在確保安全的前提下?tīng)?zhēng)取最大的經(jīng)濟(jì)效益，及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行處理，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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