一起膠球清洗裝置收球異常診斷及處理

肖承明

(國家能源集團(tuán)江西電力有限公司,江西 南昌 330029)

0 引言

某發(fā)電公司建設(shè)有2臺650 MW超臨界發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)采用雙背壓凝汽式汽輪機(jī)，凝汽器采用雙流程循環(huán)水系統(tǒng)，每個(gè)循環(huán)水流程設(shè)計(jì)一套膠球清洗裝置，機(jī)組運(yùn)行中同時(shí)投入兩套膠球清洗裝置運(yùn)行，保持凝汽器不銹鋼管的清潔。衡量膠球清洗裝置投運(yùn)效果的指標(biāo)為膠球收球率，電力行業(yè)對膠球收球率的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：>90%合格；>94%良好；>97%優(yōu)秀[1-2]，公司兩臺機(jī)組近年來膠球清洗裝置投運(yùn)情況良好，膠球收球率大于97%，達(dá)到優(yōu)秀的水平。

2021年03月底，維護(hù)人員對#1機(jī)組進(jìn)行膠球清洗裝置清點(diǎn)膠球定期工作，發(fā)現(xiàn)#1機(jī)凝汽器B流道膠球清洗裝置收球?yàn)?個(gè)，凝汽器A流道膠球清洗裝置收球?yàn)? 450個(gè)(投球1 500個(gè))，#1機(jī)凝汽器B流道膠球清洗裝置收球出現(xiàn)異常。

文獻(xiàn)表明[3-7]，膠球清洗裝置收球率低的主要原因?yàn)槭涨蚓W(wǎng)故障、膠球泵故障、膠球浸泡不足、凝汽器水室積空氣等。

1 設(shè)備介紹

凝汽器膠球清洗系統(tǒng)是發(fā)電廠汽輪機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要輔助系統(tǒng)，主要包括膠球泵、裝球室、集球閥、收球網(wǎng)、膠球輸送管路等設(shè)備(見圖1)，主要作用是借助水流的作用將大于凝汽器鋼管內(nèi)徑的海綿膠球擠進(jìn)凝汽器鋼管，對凝汽器鋼管進(jìn)行擦洗，維持凝汽器鋼管內(nèi)壁清潔，保證凝汽器設(shè)計(jì)換熱效率不下降，從而保證凝汽器的端差和汽輪機(jī)排汽壓力在規(guī)定的范圍以內(nèi)；同時(shí)避免凝汽器鋼管內(nèi)壁腐蝕，改善運(yùn)行條件，延長機(jī)組壽命。

公司1、2號機(jī)組凝汽器膠球清洗系統(tǒng)為上海達(dá)極水技術(shù)工程有限公司配套、德國生產(chǎn)，主要技術(shù)參數(shù)：廠家設(shè)計(jì)收球率為≥95%，膠球投入系統(tǒng)后連續(xù)1個(gè)月內(nèi)不更換膠球；收球網(wǎng)為開關(guān)型油缸驅(qū)動，收球網(wǎng)網(wǎng)板為隔柵型，隔柵間隙7 mm；運(yùn)行水阻為<300 mm H2O；膠球泵流量為10～25 kg/s、出口壓力為1.1～1.4×105Pa；膠球規(guī)格為Ф26；凝汽器鋼管規(guī)格為Ф25×0.5。

2 現(xiàn)場驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

2.1 #1機(jī)B流道膠球清洗裝置投運(yùn)實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證#1機(jī)凝汽器B流道膠球清洗裝置是偶發(fā)因素跑球還是裝置存在缺陷導(dǎo)致跑球，有必要運(yùn)行和檢修人員一起到現(xiàn)場再試投一次B流道膠球清洗裝置，試投準(zhǔn)備投放500個(gè)膠球，按照膠球清洗廠家的規(guī)定，首先將500個(gè)膠球放入裝球室進(jìn)行浸泡，浸泡時(shí)間為48 h，兩天后檢查膠球浸泡良好，膠球均沉入裝球室底部，首先由運(yùn)行人員和檢修人員共同檢查B流道膠球清洗裝置收球網(wǎng)確在關(guān)閉狀態(tài)，手動盤膠球泵轉(zhuǎn)子靈活無卡澀，檢查膠球泵軸承油位正常，再由運(yùn)行人員啟動膠球泵運(yùn)行，檢查膠球泵運(yùn)行正常，通過觀察孔檢查裝球室內(nèi)膠球翻滾浮沉，最后由運(yùn)行人員開啟集球閥將膠球送入循環(huán)水進(jìn)水管，隨循環(huán)水進(jìn)入凝汽器清洗不銹鋼管，試投過程中檢修人員現(xiàn)場監(jiān)視收球網(wǎng)是否存在誤開情況，專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場通過觀察孔觀察裝球室膠球流通情況。

2.2 試投結(jié)果

#1機(jī)B流道膠球清洗裝置投運(yùn)后，汽機(jī)專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場通過觀察孔觀察裝球室,開始還能看到膠球在流動，2 min以后就基本上看不到一個(gè)膠球了，投運(yùn)實(shí)驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行了0.5 h，又進(jìn)行了1 h的收球，整個(gè)過程檢修人員監(jiān)視收球網(wǎng)未發(fā)生自開情況，膠球清洗裝置收球結(jié)束后打開裝球室進(jìn)行檢查，裝球室一個(gè)膠球也沒有收到。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，#1機(jī)B流道膠球清洗裝置投運(yùn)時(shí)膠球進(jìn)入凝汽器后就再也沒有回到裝球室，膠球收球率為0%，膠球清洗裝置存在重大跑球缺陷。

3 膠球清洗裝置收球異常原因排查

3.1 收球網(wǎng)誤開跑球排查

根據(jù)廠家說明書介紹，膠球清洗裝置投運(yùn)過程中，一旦收球網(wǎng)差壓大于50 mba,膠球清洗裝置收球網(wǎng)將強(qiáng)制打開，進(jìn)行收球網(wǎng)反沖洗，此時(shí)投運(yùn)的膠球毫無遮攔隨循環(huán)水流走，全部跑到冷卻水塔填料層，膠球會跑得一個(gè)不剩。

查閱DCS歷史數(shù)據(jù)，#1機(jī)凝汽器B流道膠球清洗裝置收球網(wǎng)差壓數(shù)值歷史趨勢一直在20 mba左右，最大不超過30 mba，不會發(fā)生差壓大收球網(wǎng)自開的情況。

3.2 收球網(wǎng)關(guān)閉不嚴(yán)跑球排查

膠球清洗裝置投運(yùn)過程中，如果收球網(wǎng)關(guān)閉不嚴(yán),膠球?qū)氖涨蚓W(wǎng)不嚴(yán)密處跑球，隨循環(huán)水流跑到冷卻水塔填料層，長時(shí)間的運(yùn)行，膠球?qū)⒅饾u減少，最后膠球全部跑掉。

會同檢修人員一道，對#1機(jī)凝汽器B流道膠球清洗裝置收球網(wǎng)進(jìn)行手動開關(guān)試操，現(xiàn)場檢查收球網(wǎng)開、關(guān)均正常，檢查收球網(wǎng)在關(guān)閉狀態(tài)閥桿已關(guān)閉到位，外觀上看收球網(wǎng)已關(guān)嚴(yán)。如果是收球網(wǎng)不嚴(yán)跑球，有一個(gè)時(shí)間過程，不會一下膠球就跑光，膠球裝置投運(yùn)時(shí)裝球室應(yīng)該能看到膠球流動，從驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)情況看，膠球是一下就跑光，收球網(wǎng)關(guān)不嚴(yán)跑球可以排除。

3.3 收球網(wǎng)內(nèi)部故障跑球排查

如果收球網(wǎng)傳動桿連接處松脫，收球網(wǎng)實(shí)際位置未變保持開啟位置，則會發(fā)生膠球全部跑走；或者收球網(wǎng)格柵大量破損，膠球也有可能從收球網(wǎng)格柵破損處跑走。

為了排查膠球是否從收球網(wǎng)跑走，檢修人員穿雨衣進(jìn)入冷卻水塔運(yùn)轉(zhuǎn)層，逐個(gè)區(qū)域掀開部分除水器檢查，看填料層上是否有膠球積存，經(jīng)過全面檢查，填料層只看到個(gè)別磨損變小的膠球，沒有看到完整正常的膠球，收球網(wǎng)跑膠球也予以排除。

3.4 裝球室集球閥關(guān)閉不嚴(yán)收不到球

膠球清洗裝置收球過程中，如果集球閥關(guān)閉不嚴(yán),膠球?qū)⒁恢彪S循環(huán)水循環(huán)流動，裝球室收不到膠球。

檢修人員對集球閥進(jìn)行檢查，集球閥開、關(guān)動作均正常，在關(guān)閉狀態(tài)下實(shí)際位置關(guān)閉嚴(yán)密，不會跑膠球。

如果集球閥關(guān)閉不嚴(yán)收不到球，膠球清洗裝置投運(yùn)時(shí)裝球室應(yīng)該連續(xù)不斷的有膠球流過，與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不相符。

從上述情況來看，集球閥關(guān)閉不嚴(yán)收不到膠球也應(yīng)予以排除。

3.5 排查結(jié)論

由雙流程凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)簡圖可知(圖2)，將以上設(shè)備跑球排除外，膠球在整個(gè)清洗流通過程中就只剩下凝汽器水室、凝汽器不銹鋼管、膠球裝置進(jìn)水管和出水管了。凝汽器水室集空氣會造成部分膠球浮在水面上不能進(jìn)入凝汽器，只會造成部分收不到球，可以排除，凝汽器不銹鋼管堵球也是只會部分球收不到，排查的重點(diǎn)就剩下膠球裝置進(jìn)水管和出水管。

4 膠球清洗裝置進(jìn)、出水管檢查

4.1 檢查目標(biāo)確定

如果膠球清洗裝置進(jìn)、出水管路發(fā)生堵塞，膠球經(jīng)膠球泵打出裝球室后進(jìn)入不了凝汽器或流經(jīng)凝汽器出來后進(jìn)入不了膠球泵(見圖2)，膠球清洗裝置投入運(yùn)行后裝球室內(nèi)的膠球只出不進(jìn)，很快裝球室的膠球就會打空，從理論上看這種可能性比較大，這種情況也與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。

4.2 檢查方案確定

機(jī)組運(yùn)行中要對膠球清洗裝置進(jìn)、出水管路進(jìn)行檢查時(shí)，可以利用帶壓的循環(huán)水對膠球清洗裝置注水進(jìn)行管路流通實(shí)驗(yàn)，具體方案為：先關(guān)閉#1機(jī)B流道膠球泵#1、#2收球門和#1機(jī)B流道膠球分配器后#1、#2送球門，四個(gè)閥門關(guān)閉以后則#1機(jī)B流道膠球清洗裝置完全與循環(huán)水系統(tǒng)隔離出來，然后拆除#1機(jī)B流道膠球分配器觀察孔，使膠球分配器形成開口作為觀察點(diǎn)，再稍開#1機(jī)B流道膠球泵#1收球門，循環(huán)水通過#1收球門注入膠球清洗裝置進(jìn)口管路，觀察膠球分配器開口處是否有水流出，水流是否帶壓，即可以判斷該段管路是否堵塞，檢查完該段管路后關(guān)閉B流道膠球泵#1收球門。以此例推，再逐個(gè)試開#1機(jī)B流道膠球泵#2收球門和#1機(jī)B流道膠球分配器后#1或#2送球門，完成全部膠球清洗裝置進(jìn)、出水管路是否發(fā)生堵塞的排查。

4.3 檢查實(shí)施

2021年4月12日，按照#1機(jī)B流道膠球清洗裝置進(jìn)、出水管檢查方案，檢修上票進(jìn)行檢查，運(yùn)行做好安措后配合檢修進(jìn)行檢查，在試開#1機(jī)B流道膠球分配器后#1送球門時(shí)，發(fā)現(xiàn)B流道膠球分配器開口處只有少量的靜壓水流出，其余三處閥門試開時(shí)膠球分配器開口處均有較大的帶壓水噴出，由此可以判斷出#1機(jī)B流道膠球分配器后#1送球門至膠球分配器之間管道堵塞，檢修人員拆下這段管路用高壓水進(jìn)行管路沖洗，結(jié)果沖洗出大量的膠球和一些破碎的冷卻塔填料，還有幾根斷裂的噴淋頭支架(見圖3)。恢復(fù)管路后再次試投#1機(jī)B流道膠球清洗裝置，在裝球室觀察孔可以看到連續(xù)的膠球流動，收球后清點(diǎn)膠球，膠球全部收回，#1機(jī)B流道膠球清洗裝置已恢復(fù)正常狀態(tài)。

5 收球異常原因分析及防范措施

5.1 原因分析

由圖3可以看到，清理出來的雜物有幾根較長的噴淋頭支架管，而膠球清洗裝置進(jìn)、出水管的管徑為110 mm，在分配器進(jìn)口有一個(gè)90°的彎頭，長的噴淋頭支架管被卡在彎頭處，隨著時(shí)間推移，一些破碎的填料和膠球也被阻攔在此，越積越多，最后管道彎頭處被膠球和碎填料完全填滿，膠球失去流通面積，由于循環(huán)水壓力不高，膠球內(nèi)部有很多孔隙，聚集的膠球群不能構(gòu)成一道密實(shí)的阻力墻，前后不會產(chǎn)生大的壓差，膠球群無法被循環(huán)水沖走，投入的膠球全部聚集在管路中，導(dǎo)致收球?yàn)?個(gè)。

5.2 防范措施

為了防止冷卻塔噴淋設(shè)備和填料碎片進(jìn)入膠球清洗系統(tǒng)，要從源頭上加以控制，一是定期檢查冷卻塔噴淋頭淋水狀況，發(fā)現(xiàn)噴淋頭直噴水時(shí)及時(shí)更換噴淋頭；二是對填料實(shí)行壽命管理，到期的填料及時(shí)進(jìn)行更換，防止填料碎片掉落進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)；三是膠球清洗裝置每次投運(yùn)后開啟收球網(wǎng)進(jìn)行反沖洗，防止雜物聚集在收球網(wǎng)上進(jìn)入膠球清洗系統(tǒng)；四是定期清理循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)，防止雜物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)[8-10]。

6 結(jié)論

(1)運(yùn)行中發(fā)生膠球清洗系統(tǒng)收球異常時(shí)首先要開展現(xiàn)場驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，深入現(xiàn)場，摸清丟球的實(shí)際狀況，以便對癥診斷分析，確定故障范圍，避免盲目處理。

(2)閉式循環(huán)水系統(tǒng)沒有二次濾網(wǎng)過濾雜質(zhì)，要特別注意控制雜物進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，防止膠球清洗系統(tǒng)管路堵塞收不到球。

(3)膠球清洗裝置停止投運(yùn)對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響較大，機(jī)組運(yùn)行中能夠隔離檢查的設(shè)備應(yīng)及時(shí)逐一檢查，迅速排除故障，減少膠球清洗裝置的停運(yùn)時(shí)間。

(4)膠球泵進(jìn)、出口沒有設(shè)計(jì)壓力表計(jì)，發(fā)生膠球清洗裝置進(jìn)、出口管道堵塞時(shí)不易判斷，建議增加就地表計(jì)，通過壓力下降快速診斷管道堵塞異常。