600 MW超臨界火力發電機組凝汽器真空測量改造簡析

劉龍翔

(福建華電可門發電有限公司，福州 350001)

600 MW超臨界火力發電機組凝汽器真空測量改造簡析

劉龍翔

(福建華電可門發電有限公司，福州 350001)

以福建華電可門發電有限公司真空取樣測量系統在實際運行中存在的問題為背景，結合實際分析了原因。針對凝汽器真空測量系統提出改進措施并加以實施，有效地提高了凝汽器真空測量的準確性，取得了良好的效果。

600 MW；凝汽器；真空；取樣方式

1 背景

“十三五”期間，我國在火電節能減排方面制定了嚴苛的標準，提質增效已經成為整個電力行業發展的必然趨勢，如何降低煤耗、減少排放已成為火力發電廠的重中之重。汽輪機真空測量的準確與否,直接關系到機組是否能安全、經濟運行。選擇合適的真空測量取樣方案,是準確可靠地監視機組真空變化的關鍵。本文針對福建華電可門發電有限公司(以下簡稱可門公司)汽輪機凝汽器真空測量采樣引壓表管“積水”造成運行中真空指示偏高現象，以及公用儀表管道取樣等問題進行了分析,并提出了改進意見。

2 存在的問題

可門公司擁有4臺600 MW超臨界火力發電機組，汽輪機系上海汽輪機有限責任公司制造的超臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、凝汽式汽輪發電機組，每臺機組各有2臺凝汽器，其真空測量采用常規的壓力測量方式，引壓取樣管規格為?14mm×2mm，材質為不銹鋼1Cr18Ni9Ti，取樣管水平段無傾斜度，所有測量儀表安裝位置均高于取樣口位置。凝汽器真空測量系統簡圖如圖1所示。

圖1 凝汽器真空測量系統簡圖

測量系統投運多年以來，存在的問題逐漸顯現。真空取樣管路存在積存凝結水的現象，運行中數塊真空表之間指示偏差較大，在做真空嚴密性試驗時，發現個別真空表計測量值下降遲緩，影響了測量的準確性和節能計算的精度。同時，在將凝汽器溫度換算成相應的真空壓力時，經常會出現不對應情況，給運行監視帶來極大困難。

當機組真空降到低限數值時，作為保護信號的電接點真空開關仍停留在較高真空數值，機組低真空保護不能及時動作，給機組的安全造成很大威脅。每次定期檢查前需要臨時退出汽輪機危機遮斷系統(ETS)凝汽器真空低保護，不僅工作繁瑣，而且風險極大。

3 原因分析

可門公司凝汽器真空取樣管積水的主要原因在于喉部真空取樣管路的有效通經太小，導致管路中的凝結水不易排出[1]。同時取樣管路存在著走向不合理、長度過長、拐彎過多等問題，取樣管呈完全水平布置，部分位置甚至略向下傾斜。儀表及變送器安裝位置不合理，造成取樣管路坡度不夠，管路內部的水無法排出[2]，致使真空值測量出現誤差[3]。

每臺凝汽器的真空壓力測量儀表含有1個壓力表、2個變送器、8個壓力開關。凝汽器喉部4個角各安裝了2個取樣裝置，即內部共有8個取樣口，因此明顯存在共用取樣口的現象。

現場核對取樣口和對應的測量儀表如圖2所示。由圖2可知，凝汽器A真空低三值壓力開關(主機ETS保護用)和凝汽器A變送器2、凝汽器B真空低三值壓力開關(主機ETS保護用)和凝汽器B低二值壓力開關存在取樣口共用現象。目前每臺凝汽器的凝汽器真空低三值4個壓力開關共用1個取壓口(即ETS保護的4個壓力開關在一次門前為同一根管)，只要管路出現問題，容易引起主機ETS保護動作，安全風險大。

圖2 凝汽器真空取樣口示意圖

每臺機組凝汽器如果取樣口少，壓力表、變送器和真空開關數量多，就必然存在多臺設備共用取樣管道的問題，造成相互關聯、相互影響。在保護開關取樣管路上存在泄漏時，會造成保護誤動或拒動。

可門公司凝汽器溫度的測量元件采用的是Ⅱ級精度E型熱電偶，在中、低溫區時(凝汽器溫度一般為30～40 ℃)輸出熱電勢很小，抗干擾措性差，冷端溫度和環境溫度的變化所引起的相對誤差較大，測量精度較低。同時，凝汽器溫度測量點與真空壓力取樣口不在同一水平位置，也可能無法反映出當前真空壓力所對應的溫度，因此需要將凝汽器測溫元件更換類型及測量位置[4]。

4 改進措施

針對以上分析，可采取以下改進措施。

(1)改用獨立真空取樣口。凝汽器真空低三值取樣口單獨取樣，并如圖3所示位置安裝新的取樣裝置獨立取樣(圖中黑色圓圈為新加裝管路或取樣裝置)。

圖3 獨立真空取樣口示意

(2)修改管路的敷設路徑。管路敷設時，彎管應用冷彎方式，取樣管從取樣裝置引出后應逐漸抬高，要有與水平面夾角不小于40°的傾斜度，無論凝汽器內部還是外部，傾斜度都需要保持一致[5]。

(3)增大凝汽器真空取壓管的通流直徑。取壓管路規格選用?20mm×2mm，材質為不銹鋼1Cr18Ni9Ti，通徑由原來的10mm增大到現在的16mm。一次閥門的型號規格應符合改造后取樣管通徑的要求，選用型號NFSS-MS20-6-G-C，安裝點選在操作方便的位置，一次閥門安裝前應進行必要的耐壓試驗，閥門安裝時應橫向且閥桿水平，便于凝結水回流至凝汽器，應使被測介質的流向由閥芯下部導向閥芯上部，不得反裝。由于取樣管路加粗，需要將凝汽器壁的穿孔擴大為20mm，穿管后凝汽器壁內、外部穿孔處均需焊接牢固，以免機組運行時真空泄露[6]。

(4)改造凝汽器真空低試驗塊。每臺凝汽器配備1塊凝汽器真空低試驗塊，每個試驗塊各有2個通道，每個通道各接2個凝汽器真空低三值壓力開關，用作主機ETS保護。由于試驗塊設備本身的限制，只能安裝1條壓力取樣管路，如果該管路出現問題，就會導致試驗塊后的所有開關都動作而跳機，因此需要更換新試驗塊。新的試驗塊外部增加了1個取樣接入口，內部將2個通道的管路完全分離開。如圖4所示，左右兩側2組壓力開關使用各自的取壓管，如果其中1路取壓管路泄壓，不會導致跳機。在每個凝汽器的喉部都新增一個取樣裝置，按標準敷設取樣管至新試驗塊的另一個接頭，完成所有改造。

(5)在改變凝汽器壓力測量取樣方式之后，還需要將凝汽器測溫元件由原來的Ⅱ級精度E型熱電偶更換為Ⅰ級精度Pt100熱電阻，同時，將溫度測量位置遷至凝汽器喉部，與壓力取樣口在同一水平面。這樣能夠實時并準確地反映出當前位置的真空壓力以及凝汽器溫度。

圖4 新凝汽器真空試驗塊

對照上述幾點硬件改進措施，利用機組檢修期間對凝汽器真空取樣系統進行徹底改造。與此同時，還要改進檢修操作步驟，包括以下2個方面：每次在啟機前，當真空系統投運后且汽輪機未掛閘時，對真空取樣管路進行一次倒吸吹掃排水，確保在機組運行前凝汽器真空測量準確；在機組運行時，如果需要臨時對凝汽器真空取樣管路進行吹掃，需要臨時將主機ETS凝汽器真空低保護退出，避免壓力開關誤動作。

5 效果檢查

可門公司#2機組凝汽器真空取樣管路改造后，于2015年11月18日做的真空嚴密性試驗。試驗結果證明，由凝汽器真空數值計算的壓降和排汽溫度計算的壓降一致，真空數值準確性較高。

表1為#2機組凝汽器真空取樣管路改造后，某段時間內，操作人員記錄的2組凝汽器真空數值與就地精密真空表數值對比。由表格可看出凝汽器真空值最大偏差僅為0.8kPa，滿足要求。

6 經濟效益

改造后具有以下經濟效益：大大減少了工作量，節約了寶貴的人力資源；保證了凝汽器真空以及排汽壓力等相關測點的準確性，確保運行人員調整在最佳凝汽器真空狀態，保證了機組的經濟性；真空測量準確性有所提高，標準煤耗下降，經濟效益顯著；避免了人為誤操作事故，保證了機組安全穩定運行。

表1 #2機組凝汽器真空數值記錄 kPa

7 結束語

目前，可門公司已完成#2，#4機組所有的改進措施。通過對這2臺機組1年多來的運行觀察，凝汽器真空壓力測量準確、良好，沒有出現故障。實踐證明，各項改進卓有成效，能適應各種運行工況變化的考驗，大大提高了機組的安全性和可靠性。

[1]郭伯春.多點匯合式取樣在提高凝汽器真空度測量準確性中的應用[J].2012,34(3):7-9,44.

[2]翟建平,李遠.汽輪機凝汽器真空測量采樣的改進[J].山西電力技術,1997,17(3):47-48.

[3]張海濤.凝汽器真空測量系統分析與改進[J].河南電力,2014,42(3):51-52.

[4]趙斌,張曉亮,劉玲.汽輪機凝汽器最佳真空的影響因素及確定方法[J].河北理工大學學報(自然學科版),2007,29(4):85-89,94.

[5]馬曉燕.提高凝汽器真空度的措施[J].機電工程技術,2012,41(10):75-77.

[6]張茂義.漏入空氣對凝汽器運行特性影響的研究[J].華東電力,2001(8):22-25.

(本文責編：劉炳鋒)

2017-02-27；

2017-05-22

TK 228

B

1674-1951(2017)08-0039-03

劉龍翔(1988—)，男，福建古田人，工程師，工學碩士，從事發電廠熱控自動化設備檢修維護工作(E-mail:liulongxiang@yeah.net)。