提升透平發(fā)電機(jī)真空低下的有效措施

何湘岳

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

動(dòng)力車(chē)間2#動(dòng)力中心透平發(fā)電機(jī)是利用閃速爐熔煉、轉(zhuǎn)爐吹煉的高溫?zé)煔饨?jīng)各自的廢熱鍋爐回收余熱所產(chǎn)生的飽和蒸汽來(lái)進(jìn)行余熱發(fā)電的設(shè)備，機(jī)組容量5500kW。根據(jù)余熱發(fā)電的特點(diǎn)，設(shè)有冷凝器系統(tǒng)、主蒸汽旁路系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、復(fù)水系統(tǒng)，以滿(mǎn)足不同情況下主生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的需要。機(jī)組由一個(gè)高壓端、一個(gè)低壓端和一個(gè)發(fā)電機(jī)組成，高壓或低壓既可單獨(dú)運(yùn)行，又可并列運(yùn)行。

2 現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及其主要影響

2#透平發(fā)電機(jī)投產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后，透平發(fā)電機(jī)復(fù)水器真空值不能維持在較好的范圍，其中主要表現(xiàn)為透平發(fā)電機(jī)在低負(fù)荷時(shí)(3000kW以下)，若運(yùn)行一組主抽，復(fù)水器真空可保持在－65kpa左右，此時(shí)若進(jìn)一步增加負(fù)荷(4000kW以上)，復(fù)水器真空將降低到－52kpa至－30kpa之間。另外，還出現(xiàn)過(guò)在低壓端蒸汽25t/h以上開(kāi)機(jī)時(shí)，復(fù)水器真空瞬間降低很明顯(真空由－68kpa降至－19kpa)，幾分鐘后才逐步恢復(fù)到一個(gè)較低水平。

圖1 透平機(jī)組熱力流程圖

復(fù)水器是凝汽式汽輪機(jī)的重要組成部分，其工作性能直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性。復(fù)水器在汽輪機(jī)裝置中執(zhí)行冷源作用，即將凝氣式汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水，并帶走蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量，建立和維持汽輪機(jī)排汽口真空，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹到盡可能低的有利壓力，增加蒸汽的可用焓降;最后凝結(jié)成水重新送往除氧器，作為鍋爐給水，循環(huán)使用，從而提高整個(gè)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性[1]。透平機(jī)組熱力流程見(jiàn)圖1。

汽輪機(jī)復(fù)水器運(yùn)行中的主要監(jiān)視參數(shù)是真空，而真空對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響是比較大的，所以正常運(yùn)行中應(yīng)盡可能的使復(fù)水器在最佳真空狀態(tài)下工作，真空不宜過(guò)高或過(guò)低，過(guò)高會(huì)降低冷凝水溫度增加能源消耗，過(guò)低會(huì)造成透平機(jī)效率低和運(yùn)行安全[2]。若該情況不能得到很好的解決，特別是在低壓側(cè)蒸汽量達(dá)到32t/h以上時(shí)，開(kāi)機(jī)時(shí)真空在瞬時(shí)低下的話(huà)，即復(fù)水器壓力超過(guò)大氣壓時(shí)會(huì)使排汽安全閥動(dòng)作。本機(jī)組復(fù)水器采用水封彈簧式安全閥，當(dāng)復(fù)水器壓力超過(guò)大氣壓0.02Mpa，安全閥迅速全開(kāi)，使蒸汽排空，以保護(hù)汽輪機(jī)組的安全[3]。如此一來(lái)，透平發(fā)電機(jī)組就必須立馬停機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。

3 原因分析及處理改造措施

針對(duì)這種情況，我們對(duì)照相關(guān)數(shù)據(jù)排除了一些影響因素并制定了下列對(duì)策及方案:(1)檢查與復(fù)水器真空有關(guān)的管路、接頭漏點(diǎn)。(2)恢復(fù)氣封蒸汽的使用。(3)對(duì)抽氣器濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。(4)對(duì)抽氣器用蒸汽管道節(jié)流孔板進(jìn)行檢查更換。(5)和疏水器技術(shù)人員交流，分析中冷器氣封疏水器選型是否合適[4]。

通過(guò)采取以上對(duì)策及方案，并經(jīng)過(guò)一個(gè)月的試驗(yàn)和觀察，復(fù)水器真空有一定的好轉(zhuǎn)，但仍達(dá)不到最佳狀態(tài)。改進(jìn)前主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 改進(jìn)前透平運(yùn)行主要參數(shù)表

為了徹底查明故障原因，利用閃速爐定修時(shí)間，先用中冷器一級(jí)抽氣器對(duì)復(fù)水器抽真空，發(fā)現(xiàn)不能建立真空(真空表為正壓)，經(jīng)過(guò)分析后判斷為一級(jí)抽氣器能力不足，問(wèn)題出在一級(jí)抽氣器上，接下來(lái)馬上對(duì)該抽氣器解體，發(fā)現(xiàn)噴嘴外接螺紋及調(diào)整墊片均被蒸汽沖刷出較深的溝槽。在主抽氣器工作的時(shí)候，蒸汽從溝槽里漏出，首先造成用于抽氣用的蒸汽量減少，抽氣效率下降;再而蒸汽漏出來(lái)時(shí)，使得抽氣器的空氣吸入口處形成紊流狀蒸汽流，大大影響空氣的抽出。改進(jìn)前抽氣器噴嘴及連接法蘭如下圖2所示:

圖2 改進(jìn)前的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

經(jīng)過(guò)分析表明該主抽氣器之所以會(huì)沖刷出溝槽主要有以下原因:(1)我們的透平發(fā)電機(jī)是余熱發(fā)電的，蒸汽的來(lái)源受限于主工藝的影響，過(guò)度的開(kāi)停機(jī)使得抽氣器噴嘴由于熱脹冷縮、螺紋松動(dòng)，與調(diào)整墊片出現(xiàn)間隙，蒸汽長(zhǎng)時(shí)間沖刷出溝槽來(lái)。(2)主抽氣器的頻繁切換運(yùn)行，也是造成該情況的主要原因。(3)廠家設(shè)計(jì)的抽氣器與我們余熱工藝有沖突。

針對(duì)上述情況，如果只是單純的更換抽氣器，按照該次抽氣器使用的時(shí)間算，大概兩年左右的時(shí)間就得更換新的抽氣器，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)也加大了檢修時(shí)間及其費(fèi)用。所以現(xiàn)在最大的問(wèn)題是如何在不改型的情況下提高抽氣器的使用壽命。

主抽氣器的工作原理及流程:空氣蒸汽混合物從復(fù)水器中被一級(jí)抽氣器抽吸到混合室，在混合室內(nèi)與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進(jìn)入擴(kuò)壓器，經(jīng)過(guò)壓縮后排入中冷器。該混合物經(jīng)中冷器冷卻后，空氣和部分未凝結(jié)蒸汽再被二級(jí)抽氣器吸入，在混合室內(nèi)與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進(jìn)入擴(kuò)壓器，經(jīng)過(guò)壓縮后排入后冷器，再經(jīng)過(guò)冷卻后，蒸汽冷凝成水，空氣則排于大氣[5]。整個(gè)抽氣器基本上由噴嘴連接法蘭、調(diào)整墊片、噴嘴、喉管、擴(kuò)壓管組成;調(diào)整墊片是用于調(diào)整抽氣器效率點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整噴嘴口和喉管的軸向位置來(lái)調(diào)整抽氣器的具體效率值，達(dá)到調(diào)整復(fù)水器真空處于最佳范圍[6]。該設(shè)計(jì)與工藝有一定的沖突性，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，我們已經(jīng)可以得出該組主抽氣器的最佳效率值;并初步大膽設(shè)想，取消調(diào)整墊片，以抽氣器的最佳效率范圍不變?yōu)榛鶞?zhǔn)，直接把噴嘴焊接到噴嘴連接法蘭上，且在噴嘴連接法蘭和抽氣器殼體設(shè)置墊片用于調(diào)整效率點(diǎn)。改進(jìn)后噴嘴及連接法蘭如下圖3所示:

圖3 改進(jìn)后的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后的收到良好效果:(1)從根本上解決了抽氣器與工藝的沖突性，從設(shè)備上適應(yīng)工藝的變化。(2)一勞永逸，解決了抽氣器所存在的缺陷。(3)降低了處理調(diào)整最佳真空值的勞動(dòng)強(qiáng)度。(4)從根本上解決了抽氣器的使用壽命問(wèn)題，使得抽氣器的使用壽命提高至最經(jīng)濟(jì)范圍。 (5)改進(jìn)后，透平機(jī)組投入試運(yùn)行，復(fù)水器真空得到明顯的改善，透平機(jī)組在滿(mǎn)負(fù)荷5500kW左右運(yùn)行時(shí)，真空值仍能達(dá)到－85kpa。表明真空問(wèn)題的所在我們已經(jīng)找到并做出正確的處理，從主抽氣器的運(yùn)行狀況看來(lái)，改造的目的和效果均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)想結(jié)果。改進(jìn)后主要參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 改進(jìn)后透平運(yùn)行主要參數(shù)表

5 結(jié)語(yǔ)

透平發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中最常碰到的問(wèn)題大多是復(fù)水器的真空問(wèn)題，怎樣去判斷處理問(wèn)題乃至改造一直是我們學(xué)習(xí)和探討的方向;特別是在實(shí)踐工作中，問(wèn)題不斷，我們學(xué)習(xí)和處理問(wèn)題的能力也需不斷提高。

[1]沈士一.汽輪機(jī)原理[M].北京:水利電力出版社，1992:12－13.

[2]種道彤，劉繼平，嚴(yán)俊杰.漏空氣對(duì)凝汽器傳熱性能影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005(04):25－27.

[3]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2001:85－86.

[4]魏先英，余耀.汽輪機(jī)可靠性分析 [J].熱力透平，1989(01):37－39.

[5]楊靜，沈安德.熱工自動(dòng)裝置檢修[M].中國(guó)電力出版社，2007:62－63.

[6]孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].第五版.北京:高等教育出版社，1996:42－45.