600MW空冷機(jī)組的一次真空泄漏事件分析

曹建鋒 杜澤全

摘 要：文章通過對(duì)600MW直接空冷機(jī)組的一次真空泄漏事件的現(xiàn)象進(jìn)行理論分析，并最終確定泄漏點(diǎn)的大體位置。通過檢修人員對(duì)該位置的檢查，快速確定了真空泄漏點(diǎn)，為機(jī)組真空系統(tǒng)泄漏時(shí)的快速查漏提供了有力的保障，具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：空冷；真空；泄漏；查漏

1 概述

內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司二期工程2X600MW機(jī)組采用斯必克冷卻技術(shù)比利時(shí)有限公司的直接空冷技術(shù)，空冷系統(tǒng)冷卻面積為1533648m2。自2010年投運(yùn)以來，機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性一直合格。而近期出現(xiàn)多次排汽裝置水位異常事件。具體表現(xiàn)為高負(fù)荷、高背壓運(yùn)行期間，排汽裝置水位持續(xù)降低，空冷島6-8列的抽氣溫度與其它各列相比降低約20-30℃，且凝結(jié)水回水溫度也較其它各列低15-30℃。而一旦負(fù)荷降低且背壓也降低后，空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結(jié)水溫度迅速回升到和其它各列一致，排汽裝置水位也持續(xù)升高，最高達(dá)到過3.5m，只能開啟#5低加出口的開車放水門來保持排汽裝置的正常水位。

2 事件現(xiàn)象

下邊就一次水位異常事件進(jìn)行簡單分析：當(dāng)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在560MW左右，環(huán)境溫度也基本穩(wěn)定在16℃，排汽裝置水位持續(xù)下降，最低至1130mm，此時(shí)補(bǔ)水調(diào)門、旁路門全開，而空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結(jié)水回水溫度也較其它各列低15-30℃，及時(shí)將空冷6-8列風(fēng)機(jī)的頻率降低至30HZ。持續(xù)幾分鐘后，空冷6-8列的抽氣溫度和凝結(jié)水溫度迅速回升，排汽裝置的水位也迅速回升，最高升至2.8mm左右。維持了不到1個(gè)小時(shí)，排汽裝置的水位和空冷6-8列的抽氣溫度、凝結(jié)水回水溫度又波動(dòng)了一次。通過用熱成像儀可以看出，空冷6-8列散熱片的中部和底部確實(shí)有凝結(jié)水的存在，如圖1。

圖1 2號(hào)機(jī)空冷島第8列西側(cè)熱敏成像圖

3 原因分析

如圖2所示，以空冷系統(tǒng)散熱片內(nèi)壓力為P1（可通過抽汽溫度換算），以排汽裝置內(nèi)壓力為P2，內(nèi)當(dāng)?shù)厮幬恢么髿鈮簽镻0，忽略沿程管道阻力、閥門的節(jié)流損失，以凝結(jié)水回水管上距頂部匯流點(diǎn)距離為h的A點(diǎn)所受壓強(qiáng)為例進(jìn)行分析。

圖2 空冷系統(tǒng)流程圖

A點(diǎn)所受壓強(qiáng)為P，如圖3，則

P=ρg（h+5）+（P1-P2） （1）

若P>0，即ρg（h+5）>P2-P1，凝結(jié)水可以順利回收至排汽裝置。正常情況下排汽裝置內(nèi)的壓力P2會(huì)大于空冷島散熱片內(nèi)的壓力P1（通過抽氣溫度可以換算出空冷島散熱片上壓力P1），且兩者差值肯定在50KPa以內(nèi)，所以空冷島凝結(jié)水管內(nèi)的凝結(jié)水都應(yīng)該順利回收至排汽裝置。

而通過現(xiàn)象及熱敏成像儀可以確定空冷島6-8列的凝結(jié)水并未順利回收至排汽裝置，而是滯留在空冷島散熱片內(nèi)，其可能原因有：

（1）凝結(jié)水回水管堵塞。

凝結(jié)水回水不暢并不是一直持續(xù)，而是階段性的，在高負(fù)荷、高背壓時(shí)較易出現(xiàn)，故可以排除回水管堵塞的原因。

（2）散熱片內(nèi)發(fā)生局部凍結(jié)。

空冷散熱片內(nèi)發(fā)生局部凍結(jié)后，會(huì)導(dǎo)致排汽裝置水位持續(xù)下降，而當(dāng)凍結(jié)處逐步融化后，排汽裝置內(nèi)水位會(huì)持續(xù)上升，與此相似，但是現(xiàn)在所處季節(jié)發(fā)生凍結(jié)的可能性為零，可以排除此項(xiàng)原因。

（3）空冷島散熱片內(nèi)壓力突降。

空冷島散熱片內(nèi)的壓力突降（即P1突降），導(dǎo)致（P2-P1）的差值迅速增大，會(huì)造成凝結(jié)水的短時(shí)回水不暢。但兩者差值也不會(huì)超過50KPa，不會(huì)造成凝結(jié)水長時(shí)間的回水不暢。另外也不會(huì)單獨(dú)造成6、7、8列得空冷散熱片積水，故可以排除此項(xiàng)原因。

（4）空冷島散熱片內(nèi)漏真空。

若空冷島散熱片內(nèi)漏真空，如圖4，則A點(diǎn)所受壓強(qiáng)

P=ρg（h+5）+（P1-P2+P0） （2）

由此可知P>0，即散熱片內(nèi)漏真空后，空冷島內(nèi)的凝結(jié)水會(huì)順利回流，更不會(huì)滯留在空冷島上，只是機(jī)組的背壓會(huì)升高、煤耗會(huì)增加、效率會(huì)下降，可以排除此項(xiàng)原因。

（5）凝結(jié)水回水管漏真空。

若凝結(jié)水回水管道上有漏點(diǎn)，吸入空氣造成管道局部壓力升高，導(dǎo)致凝結(jié)水上下差壓增大，其自身重力不足以克服該差壓與管道阻力，導(dǎo)致凝結(jié)水滯留在空冷島上。以A點(diǎn)位漏點(diǎn)，對(duì)A點(diǎn)上下兩側(cè)的凝結(jié)水回水分別計(jì)算，如圖5。

A點(diǎn)下側(cè)凝結(jié)水所受壓強(qiáng)

P=ρgh1+（P0- P1） （3）

由此可知P>0，即漏點(diǎn)以下的凝結(jié)水會(huì)順利回流。

A點(diǎn)上側(cè)凝結(jié)水所受壓強(qiáng)，如圖6。

P=ρg（h+5）+（P1-P0） （4）

若P>0，及ρg（h+5）>P0- P1

而P0=87.6KPa ，故P1>37.6KPa，即在忽略沿程管道阻力、閥門的節(jié)流損失的前提下，空冷散熱片上壓力大于37.6KPa，空冷島上的凝結(jié)水才會(huì)全部回流，而一般情況下，空冷島的背壓不會(huì)達(dá)到此值，所以漏點(diǎn)以上的凝結(jié)水就滯留在空冷島上。

4 結(jié)論

通過以上分析可知，凝結(jié)水回水管道上出現(xiàn)漏點(diǎn)是本次排汽裝置水位異常的原因，而近期的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了空冷系統(tǒng)確有漏點(diǎn)。四號(hào)機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果顯示：A側(cè)背壓256Pa/min，B側(cè)背壓280Pa/min，遠(yuǎn)高于之前四號(hào)機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及合格標(biāo)準(zhǔn)。如圖2所示，出現(xiàn)排汽裝置水位持續(xù)下降、空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結(jié)水回水溫度也較其它各列低15-30℃等現(xiàn)象后，迅速降低空冷6-8列風(fēng)機(jī)的頻率至30HZ或20HZ，使空冷6-8列的壓力迅速升高，超過37.6KPa之后，空冷島上滯留的凝結(jié)水迅速回流，使排汽裝置的水位迅速回升。而由于漏點(diǎn)的存在，在空冷6-8列的壓力恢復(fù)后又會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。（由于整個(gè)分析過程忽略管道沿程阻力、閥門的節(jié)流損失，如果加入管道沿程阻力、閥門的節(jié)流損失，則現(xiàn)象會(huì)更明顯。而第5列由于沒有閥門的節(jié)流損失，故未受影響。）

在低負(fù)荷階段、低背壓階段，由于凝結(jié)水回水管道內(nèi)凝結(jié)水的充滿度不足，故未受漏空的影響。

經(jīng)檢修人員就地檢查，在四號(hào)機(jī)空冷島第5-8列的凝結(jié)水回水管道標(biāo)高約24m處找到一長約400mm的裂紋。處理后，四號(hào)機(jī)的排汽裝置水位、空冷島抽氣溫度與凝結(jié)水回水溫度均回歸正常，再未出現(xiàn)大的偏差與波動(dòng)，真空嚴(yán)密性也達(dá)到A側(cè)56Pa/min、B側(cè)96Pa/min的合格標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

大容量直接空冷火電機(jī)組由于真空系統(tǒng)面龐大、位置比較高，出現(xiàn)嚴(yán)密性不合格、真空泄漏事件時(shí)，往往不易找出泄漏點(diǎn)。通過上文的闡述，確定了真空系統(tǒng)泄漏點(diǎn)的大體位置。并且檢修人員對(duì)其進(jìn)行了檢查，最終確定了真空泄漏點(diǎn)。這對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)泄漏現(xiàn)象具有重大作用及意義。

參考文獻(xiàn)

[1]內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司.汽機(jī)專業(yè)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]孔瓏.工程流體力學(xué)[M].中國電力出版社，1998.

作者簡介：曹建鋒，工程碩士，工程師，內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司從事運(yùn)行工作。