小型余熱發電汽輪機真空波動潛在原因分析與對策

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小型余熱發電汽輪機真空波動潛在原因分析與對策

黃曉春,張波

（江蘇永鋼集團動力廠,江蘇張家港215628)

【摘要】結合小型余熱發電汽輪機運行過程中出現的真空波動故障停機現象，查找故障原因，分析總結了小型余熱汽輪機結構和運行特點，制定防范措施，穩定余熱發電運行。

【關鍵詞】汽輪機凝汽器;熱井滿水;抽空氣管道積水;真空波動

1　余熱發電汽輪機運行情況

江蘇永鋼集團有多臺余熱回收汽輪發電機組，進汽參數為壓力2.0 MPa、溫度350益。其中1臺石灰余熱發電6 MW機組，日常運行負荷大約在4000~ 5000 kW上下，運行投產3年多大部分時間運行穩定，僅出現過幾次真空的無規律波動現象。波動有時持續大約20 min后能夠恢復正常，有時持續1 h也不能恢復正常，甚至下降明顯導致汽輪機保護停機。最近1次出現時在2014年11月份，汽輪機熱井滿水，在運行人員調整水位過程中出現了凝汽器真空波動，當水位恢復正常后真空還在波動下降，而且啟動備用抽氣器也不管用，真空從-93 kPa連續降低到-75 kPa，沒辦法最后只能故障停機。

從出現真空波動到真空報警停機，沒超過2 h時間，了解在崗運行操作人員，表示前面該機組也出現了幾次類似現象，但有的真空恢復正常沒有出現停機，有的雖然停機但檢查葉沒有發現什么異常，再次啟動開機真空又恢復正常，現象很奇怪，其中確切的原因一時沒有被發現。

2　故障停機的原因分析

根據當時運行人員反映的情況，核對報表記錄數據，確實未發現異常。

(1)真空波動前凝汽器出現過熱井滿水，但經過調整10 min內就恢復到正常水位。

(2)進汽輪機的蒸汽溫度、壓力、流量、發電負荷、循環水溫、射水泵、水箱溫度、凝汽器過冷度等運行參數都正常。

(3)凝汽器抽空氣管道閥門位置、抽氣器水管道閥門開度位置正確。

在分析過程中，操作人員提到在現場檢查凝汽器抽氣管道的閥門開度位置時，感覺管道外壁溫度視乎有些低，由于抽氣管壁溫度不是運行監視和調整的參數，廠家沒有設計溫度測點，日常報表和控制畫面都不記錄或顯示，根據運行經驗，該溫度應與凝汽器中下部抽氣口位置的表面溫度接近，溫度偏低說明管道內熱氣流比正常時少。

據以上分析初步判斷，幾次故障停機的原因，就是抽氣量減少導致汽輪機真空降低停機。

3　對6　 MW余熱汽輪機故障原因，進行停機檢查確認

(1)抽氣器噴嘴、內部逆止門動作靈活。

(2)管道逆止門芯在上次檢修已被拆除。

(3)手動門活動正常。

(4)抽氣管道內沒發現有異物堵塞。

(5)在抽氣管道的逆止門、手動門附近存在不明顯的一段低洼管段，管道底部有局部水銹連續成片，有積水痕跡。

以上除管道內有積水痕跡其他方面都正常，而管道內積水會阻塞抽氣量，直接造成凝汽器真空降低；在每次停機檢查管道時，積水在檢查過程中會被放掉，再次啟動汽輪機真空自然又恢復正常，這就是為什么運行人員反映停機檢查沒有異常，再次啟動真空又恢復正常的原因。

4　小型汽輪機的凝汽器結構及運行特點

汽輪機凝汽器抽氣管道的作用，就是不斷抽出凝汽器內的不凝結氣體來維持真空，一旦抽氣管道帶水抽氣量就會減少，于是不凝結氣體不能及時被抽出聚積在凝汽器內，將直接導致汽輪機真空降低停機。

(1)一般汽輪機的凝汽器、熱井都是分體形式，以煤氣發電25 MW汽輪機為例，凝汽器、熱井就是通過管道和法蘭連接，凝汽器抽氣管道口與熱井頂部距離在1500 mm以上，相比之下6 MW余熱發電汽輪機由于凝汽器外形小，與熱井直接對焊成一體結構，抽氣口距離熱井頂部只有350 mm，在結構上導致抽氣容易帶水,其結構見圖1。

（2）以上的凝汽器結構，要求運行時熱井水位要穩定。由于抽氣口與熱井水位上限比較接近，水位不易大幅度波動，否則水位每波動到高位1次，抽氣就出現一次帶水，真空就要波動1次。

5　改進與預防

分析小型余熱發電汽輪機凝汽器結構，總結出其運行特點，采取如下改進與預防措施：

（1）在運行方面嚴格控制凝汽器熱井水位，防止抽氣帶水。

（2）日常有停機機會，定期檢查抽氣管道進行檢查、清理。

（3）為及時發現抽氣管道出現積水阻塞，運行增加對抽氣管道外壁溫度的巡查內容，如有條件可以增加一個溫度測點，實現在線監視和報警功能。

（4）在下次機組大修時，修改抽氣管道的低洼段，防止管道積水阻塞；同時在抽氣管道上安裝疏水管，一旦管道內積水，及時打開疏水管道將積水排入熱井。

6　結論

小型余熱發電汽輪機凝汽器的固有特點，決定其在運行方面存在一定的局限，日常運行對水位穩定性要求比較高。實踐證明只要運行崗位人員嚴格控制熱井水位，不出現滿水和大幅度波動，就完全能夠克服抽氣帶水的問題。

[參考文獻]

[1]沈士一.汽輪機原理[M].北京:中國電力出版社.1992年.

[2]程逢科，王毅剛，侯清河主編.中小型火力發電廠生產設備及運行[M].北京:中國電力出版社,2006年.

圖1　6 MW汽輪機凝汽器結構示意圖

Analysis of the Potential Cause of Vacuum Fluctuation in Steam Turbine and Countermeasures

Huang Xiaochun, Zhang Bo

(Power Plant of Jiangsu Yonggang group, Zhangjiagang, Jiangsu 215628, China)

[Abstract]The causes of shutdown due to vacuum fluctuation during operation process of waste heat power generation steam turbine were probed. The structure and operative char原acteristics of waste heat power generation steam turbine were analyzed and summarized. Pre原ventive measures were drawn up to stabilize operation of waste heat power generation.

[Keywords]steam turbine condenser; hot well full of water; water accumulated in air extraction pipe; vacuum fluctuation

作者簡介：黃曉春（1978-)，男，大學本科學歷，工程師，現從事發電廠生產運行管理工作。

收稿日期：2015-10-21

【文章編號】1006-6764（2015）12-0043-02

【文獻標識碼】B

【中圖分類號】TM311