火電廠真空系統(tǒng)的改造與運(yùn)行

李 斌，李曉輝，陳榮軒

(三河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 廊坊 065201)

0 概況

1 真空泵系統(tǒng)的改造及運(yùn)行

2016年某發(fā)電公司對汽輪機(jī)凝汽器真空系統(tǒng)進(jìn)行了改造，不改變原水環(huán)式抽真空系統(tǒng)的設(shè)備及功能，在抽真空母管上并接了一臺羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組。真空泵組改造前后的示意圖分別如圖1、圖2所示：

圖1 真空泵組改造前的示意圖

圖2 真空泵組改造后的示意圖

1.1 原水環(huán)式真空泵系統(tǒng)的運(yùn)行

該發(fā)電公司原真空系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要以快速啟動和最大的允許漏氣量作為選型原則，存在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)真空泵維持系統(tǒng)真空的裕量較大、功率配置過大的問題。而且水環(huán)真空泵性能和出力受制于工作水溫度，當(dāng)夏季工作水溫度較高時(shí)，水環(huán)泵抽氣能力急劇下降，存在出功不出力、氣蝕嚴(yán)重等問題。這種真空泵長期運(yùn)行，不僅耗電高，且夏天維持的凝汽器真空度低，不利于優(yōu)化汽輪機(jī)效率，從而影響發(fā)電煤耗量[1]。

1.2 改造后真空泵系統(tǒng)的運(yùn)行

在機(jī)組啟動建立真空期間，使用原抽真空設(shè)備快速啟動真空；在機(jī)組正常運(yùn)行期間，使用羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組維持真空；在機(jī)組真空系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重泄漏，羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組不能維持凝汽器真空時(shí)，使用原抽真空設(shè)備維持真空；高效真空泵組在檢修或設(shè)備故障時(shí)，使用原抽真空設(shè)備維持真空。原水環(huán)式真空泵與新增的羅茨-水環(huán)式真空泵設(shè)備參數(shù)對比見表1。

表1 水環(huán)式真空泵和羅茨-水環(huán)式真空泵參數(shù)對比表

2 改造新增羅茨-水環(huán)式真空泵的優(yōu)點(diǎn)

真空泵系統(tǒng)改造后設(shè)備由原兩套水環(huán)式真空泵再增加一套羅茨-水環(huán)式真空泵。改造新增羅茨-水環(huán)式真空泵系統(tǒng)投入運(yùn)行后，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)提高凝汽系統(tǒng)夏季工況的真空 采用羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組后，可避免原水環(huán)泵夏季時(shí)出現(xiàn)的抽汽能力嚴(yán)重下降的問題，凝汽系統(tǒng)夏季工況的凝汽真空可能得到一定程度的提高，從而優(yōu)化汽輪機(jī)做功效率，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)[2]。

2)減少維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用 采用羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組后，避免了水環(huán)真空泵葉輪和圓盤因?yàn)闅馕g而損壞，減少了配件的頻繁更換，提高了水環(huán)真空泵的使用壽命，從而減少了水環(huán)真空泵的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

3)減少噪聲和震動 采用羅茨-水環(huán)高效真空機(jī)組后，由于電機(jī)功率大幅縮減，所以噪聲和震動會大幅減少。

4)節(jié)電效果明顯 機(jī)組真空系統(tǒng)節(jié)能提效改造項(xiàng)目即在原有兩套水環(huán)泵基礎(chǔ)上增加一套氣冷羅茨-水環(huán)真空泵組。原有水環(huán)泵用于啟動過程，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)切換為新泵組運(yùn)行。新泵組電機(jī)容量約為40.5 kw，遠(yuǎn)小于原有真空水環(huán)泵的160 kw，原水環(huán)真空泵運(yùn)行電流為214 A，氣冷羅茨水環(huán)真空泵組運(yùn)行電流為45 A，節(jié)電效果已達(dá)到75%以上，同時(shí)還能改善夏季凝汽器真空。

3 真空泵系統(tǒng)改造后出現(xiàn)的問題及解決方案

3.1 羅茨-水環(huán)真空泵跳閘不能聯(lián)鎖啟動備用真空泵問題

羅茨-水環(huán)真空泵聯(lián)鎖啟動條件如下[3]：

故障樹方法使用時(shí)間序列圖和簡化的故障樹，并且可以集成其他任何有效可靠的方法來幫助調(diào)查人員對事故分析進(jìn)入較深的程度，避免過早地停止于表面顯而易見的因素。構(gòu)建故障樹時(shí)首先選擇頂上事件，然后確定頂上事件發(fā)生的前提條件或事件，以火災(zāi)事故為例，前提條件就是點(diǎn)火源、可燃物和助燃物三者同時(shí)存在，它們之間的邏輯關(guān)系是與門關(guān)系。然后繼續(xù)分析事件，通過邏輯關(guān)系推導(dǎo)直到發(fā)現(xiàn)基本事件，基本事件就是事故的根本原因。

1)總管道真空度低于-87 Kpa或羅茨-水環(huán)真空泵故障；

2)水環(huán)真空泵聯(lián)鎖投入。

該發(fā)電公司真空泵系統(tǒng)改造后，對該系統(tǒng)二次控制回路進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩臺水環(huán)式真空泵正常投入“備用”功能時(shí)，運(yùn)行的羅茨-水環(huán)真空泵跳閘時(shí)，“備用”狀態(tài)的水環(huán)式真空泵存在不能可靠連鎖運(yùn)行的隱患。具體分析如下：

從二次圖(見圖3)可以看出二次回路的控制電源取自控制柜總電源QF0下口A相和B相，通過兩個(gè)保險(xiǎn)及變壓器將交流控制電送出。當(dāng)控制柜總電源QF0或其上級MCC電源開關(guān)斷開時(shí)，會使控制電源失電，會使控制回路中的所有繼電器失電，使對應(yīng)的接觸器跳開和對應(yīng)的輔助接點(diǎn)動作，包括接觸器KM1、KM3，而控制柜中的其它空開跳開后，控制電源不會失電。即當(dāng)羅茨-水環(huán)真空泵正常運(yùn)行時(shí)，動力電源QF1跳開，使電機(jī)停運(yùn)，而這時(shí)控制電源不受影響，控制回路仍然保持電機(jī)合閘的狀態(tài)，DCS上的真空泵運(yùn)行信號也不會消失，導(dǎo)致“備用”的水環(huán)式真空泵不能連鎖啟動，帶來汽輪機(jī)組真空值下降的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 二次圖

3.2 羅茨-水環(huán)真空泵跳閘不能連鎖啟動備用真空泵問題的解決方案

將羅茨-水環(huán)真空泵就地控制柜內(nèi)交流控制回路電源由自控制柜內(nèi)的380 V總電源開關(guān)下口的接線更改至該真空泵電機(jī)電源開關(guān)下口處，即QF1開關(guān)下口，這樣當(dāng)該真空泵的動力電源QF1跳開時(shí)，控制電源也會失電，將會使得DCS上發(fā)出跳閘信號，及時(shí)聯(lián)鎖備用的其它真空泵啟動，避免汽輪機(jī)真空度下降的風(fēng)險(xiǎn)。

該發(fā)電公司一二期4臺機(jī)組都進(jìn)行過新增羅茨-水環(huán)真空泵的改造工作，經(jīng)檢查存在共性問題，根據(jù)上述解決方案全部進(jìn)行了真空泵電氣邏輯改造，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，改造達(dá)到預(yù)期效果。

4 結(jié) 語

該發(fā)電公司真空泵系統(tǒng)每臺機(jī)組由原兩套水環(huán)式真空泵增加一套羅茨-水環(huán)式真空泵，改造后效果明顯，具體如下：

1)羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能明顯，運(yùn)行電流為45 A左右，顯著低于水環(huán)式真空泵大約214 A的運(yùn)行電流。

2)羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運(yùn)行可靠性能明顯，夏季凝汽器排氣溫度最高至46 ℃左右，均能保持良好的真空。

3)羅茨-水環(huán)真空泵連續(xù)運(yùn)行安全性能明顯，當(dāng)真空泵的動力電源QF1跳開時(shí)，控制電源失電，DCS上的羅茨-水環(huán)真空泵發(fā)出跳閘信號，聯(lián)鎖備用的水環(huán)真空泵啟動。

4)水環(huán)式真空泵按照定期工作要求，定期啟動，保持設(shè)備良好備用。