9FA燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)中壓給水母管水錘現(xiàn)象的分析研究

王龍輝 盧志偉 富海波

【摘 要】9FA燃機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致中壓給水母管上的安全閥動(dòng)作。如果不能有效解決母管內(nèi)水錘現(xiàn)象，對(duì)中壓系統(tǒng)各個(gè)管道及設(shè)備造成安全隱患。研究造成中壓給水母管產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的主要原因，對(duì)保障機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】9FA燃機(jī)，性能加熱器，水錘現(xiàn)象

1.引言

S109FA燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)，D10型、三壓、再熱、雙缸雙流式汽輪機(jī)，390H型氫冷發(fā)電機(jī)和三壓、再熱、自然循環(huán)余熱鍋爐組成[1]。

中壓系統(tǒng)在燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組中具有重要作用，承擔(dān)著中壓汽水循環(huán)和為性能加熱器提供熱源的任務(wù)。研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，中壓給水母管內(nèi)會(huì)有一次劇烈的水錘現(xiàn)象，造成中壓給水母管上的安全閥動(dòng)作，本文通過(guò)全面分析中壓給水系統(tǒng)，找出中壓給水母管內(nèi)形成水錘的主要原因，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)提出解決辦法，為同類型機(jī)組解決中壓給水母管水錘問(wèn)題提供有益借鑒。

2.中壓系統(tǒng)介紹

中壓系統(tǒng)主要包括中壓鍋爐系統(tǒng)和性能加熱器相關(guān)系統(tǒng)，下面進(jìn)行基本原理介紹。

2.1.中壓鍋爐系統(tǒng)的汽水流程

低壓汽包的水經(jīng)過(guò)中壓給水泵進(jìn)入中壓省煤器，中壓省煤器加熱中壓給水后，一路去性能加熱器，一路經(jīng)過(guò)中壓給水調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入中壓汽包。中壓汽包爐水通過(guò)一根集中下降管進(jìn)入分配集箱，在蒸發(fā)器內(nèi)被煙氣加熱，產(chǎn)生的汽水混合物回到中壓汽包。分離出的中壓飽和蒸汽在中壓過(guò)熱器中獲得一定的過(guò)熱度后，和再熱冷段蒸汽混合，進(jìn)入再熱器，中壓給水系統(tǒng)如圖1所示。

2.2.性能加熱器系統(tǒng)介紹

性能加熱器系統(tǒng)在天然氣前置模塊內(nèi)，系統(tǒng)圖如圖2所示，該系統(tǒng)由兩臺(tái)殼-管式熱交換器串聯(lián)而成。燃料氣從殼側(cè)流過(guò)，而管內(nèi)則是給水通道。

性能加熱器系統(tǒng)主要是增加燃料氣體進(jìn)入燃機(jī)的溫度，減少燃料加入量，從而改善燃機(jī)效率[2]。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，中壓給水溫度高于52℃；性能加熱器放氣閥順控完成；發(fā)電機(jī)開關(guān)合閘；控制閥已具備運(yùn)行條件；加熱器溫度允許已滿足等條件后，性能加熱器將投入運(yùn)行。

3.中壓給水母管水錘現(xiàn)象分析

在機(jī)組START之前，中壓給水泵處于運(yùn)行狀態(tài)，出口閥打開，連鎖投入。中壓汽包水位在開機(jī)水位，中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥在關(guān)閉狀態(tài)。性能加熱器進(jìn)水側(cè)通風(fēng)閥和出水側(cè)通風(fēng)閥打開，電磁閥FV-4205、電磁閥FV-4211、電磁閥FV-4212、電磁閥FV-4217和溫度控制閥FV-4233在關(guān)閉狀態(tài)。

機(jī)組START之后，中壓系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及閥門狀態(tài)沒有變化，性能加熱器自動(dòng)投入，進(jìn)水側(cè)通風(fēng)閥和出水側(cè)通風(fēng)閥關(guān)閉，電磁閥FV-4205和電磁閥FV-4211打開。

初步懷疑性能加熱器的啟動(dòng)是造成中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象的主要原因，做以下試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

啟動(dòng)單臺(tái)中壓給水泵，啟動(dòng)性能加熱器，檢查發(fā)現(xiàn)，在性能加熱器啟動(dòng)過(guò)程中，中壓給水母管壓力下降至2.6MPa左右，后立即上升至7MPa左右，給水泵電流由14A左右上升至25A左右，壓力最高值與中壓給水電動(dòng)閥后安全閥設(shè)定值相近。

性能加熱器投用時(shí)，調(diào)取各相關(guān)管道內(nèi)壓力變化曲線。在圖3中可以看出，當(dāng)投入性能加熱器后，中壓給水母管壓力急劇上升，隨后又下降趨于正常。

上圖可知，性能加熱器啟動(dòng)瞬間，中壓給水母管壓力急劇升高。在性能加熱器啟動(dòng)前，管道內(nèi)是空管，當(dāng)電磁閥FV4205、FV4211開啟時(shí)，這些閥門是氣動(dòng)閥，開啟時(shí)間短，水流動(dòng)的慣性和水不可壓縮性，進(jìn)入熱交換器的熱水壓力極速升高，致使中壓給水母管壓力升高，在中壓給水母管內(nèi)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。

4.解決方案

在上述分析中，找到了中壓給水母管產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的根本原因，針對(duì)原因，制定在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，開啟中壓給水調(diào)節(jié)閥一定開度策略，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

在機(jī)組start之前，打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，可以對(duì)中壓給水母管進(jìn)行有效泄壓，防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生。圖4是機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，沒有打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，中壓給水母管壓力變化曲線，圖5是機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，打開一定開度的中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，中壓給水母管壓力變化曲線。

由上圖可知，隨著中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度的逐漸增加，中壓給水母管壓力在逐漸下降，下降趨勢(shì)趨于平緩。

在機(jī)組啟動(dòng)之前，中壓汽包水位一般在-250至-200mm之間，可以保證機(jī)組在開機(jī)過(guò)程中一直處于一個(gè)安全水位。如果采用打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度來(lái)降低中壓給水母管壓力，就要綜合考慮，水位和壓力的變化。在中壓給水母管上，中壓給水安全閥的動(dòng)作值是6.65MPa，把中壓給水母管壓力降到這個(gè)壓力值以下，并能保證中壓汽包水位不影響正常開機(jī)，根據(jù)圖6所示，選取中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度為20%，作為降低中壓給水母管壓力的安全措施。

通過(guò)上述措施，我們隨機(jī)選取在試驗(yàn)前后母管壓力值，其對(duì)比如下圖所示。

上圖我們可以看出，試驗(yàn)前，母管壓力最大值平均為6.9MPa，試驗(yàn)后，母管壓力平均下降到5.7 MPa，效果明顯。

5.結(jié)論

通過(guò)中壓鍋爐系統(tǒng)的分析研究，發(fā)現(xiàn)性能加熱器的啟動(dòng)是造成中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象的主要原因。本文根據(jù)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，給出在性能加熱器啟動(dòng)前開啟中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥20%開度的建議，并通過(guò)驗(yàn)證，該方法有效的降低了中壓給水母管的壓力，解決了中壓給水母管在開機(jī)過(guò)程中的產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)華電集團(tuán).大型燃?xì)猕D蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書設(shè)備及系統(tǒng)分冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.9，247-250.

[2]董建剛.燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（11）：7

（作者單位：杭州華電半山發(fā)電有限公司）