閉式水系統(tǒng)竄入壓縮空氣異常分析及建議

摘要：閉式水系統(tǒng)可為發(fā)電廠輔機(jī)設(shè)備提供機(jī)械密封及冷卻水源，減少設(shè)備的腐蝕和污染，保證設(shè)備有較高的傳熱效率，提高設(shè)備的可靠性。現(xiàn)針對(duì)一次閉式水系統(tǒng)的異常，在系統(tǒng)分析各種原因的基礎(chǔ)上，深入排查系統(tǒng)故障并使系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)正常。最后，給出了異常現(xiàn)象的運(yùn)行注意事項(xiàng)及改進(jìn)建議，以期保障機(jī)組安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;閉式水系統(tǒng);異常處理

0? ? 引言

閉式水系統(tǒng)可為部分輔機(jī)設(shè)備提供機(jī)械密封及冷卻水源，是保障設(shè)備穩(wěn)定工作的必要條件[1-2]。一旦閉式水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)造成設(shè)備的腐蝕和污染，并降低傳熱效率[3]，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障。壓縮空氣進(jìn)入閉式水系統(tǒng)的早期，關(guān)鍵參數(shù)可能未超過規(guī)定閾值，但結(jié)合運(yùn)維檢測(cè)記錄及異常現(xiàn)象分析[4]，即可對(duì)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)做出評(píng)估并對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判，這對(duì)運(yùn)維工作具有重要意義。

1? ? 設(shè)備簡(jiǎn)述及事件概況

某330 MW機(jī)組閉式水系統(tǒng)有化學(xué)除鹽水和本機(jī)凝結(jié)水兩路補(bǔ)充水源，正常運(yùn)行方式下，由化學(xué)除鹽水補(bǔ)水至位于標(biāo)高18 m的10 m3閉式水膨脹水箱，經(jīng)兩臺(tái)100%容量的單級(jí)雙吸離心泵提壓后向用戶供冷卻水源;本機(jī)凝結(jié)水為系統(tǒng)備用水源。整個(gè)系統(tǒng)如圖1所示，基本流程可表述為：化學(xué)除鹽水→閉式水膨脹水箱→閉式水泵→閉式水冷卻器→用戶→閉式水泵。

某日監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)冷氫溫度偏差逐漸增大，對(duì)氫冷器冷卻水放氣時(shí)發(fā)現(xiàn)排氣量明顯增大，同時(shí)化驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)閉式水電導(dǎo)率較往常有明顯增大，查閱運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)閉式水泵電機(jī)電流和系統(tǒng)壓力均無明顯波動(dòng)，系統(tǒng)異常前后水質(zhì)主要監(jiān)視參數(shù)如表1所示。

2? ? 原因分析及排查過程

從異常現(xiàn)象來看，在補(bǔ)充水水質(zhì)無明顯變化的情況下，閉式水電導(dǎo)率明顯增大，說明有雜質(zhì)滲入系統(tǒng)中。氫冷器放氣門處排氣明顯增大，說明可能是由于某種氣體進(jìn)入系統(tǒng)。大量現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，閉式水水質(zhì)變差會(huì)導(dǎo)致污垢在機(jī)械密封處積累，引起軸承溫度升高，甚至燒壞軸承;閉式水進(jìn)入氣體會(huì)導(dǎo)致閉式水泵氣化、輔機(jī)溫度失去控制，最終威脅機(jī)組運(yùn)行安全，因此必須及時(shí)進(jìn)行排查。

2.1? ? 閉式水系統(tǒng)異常

閉式水膨脹水箱水位過低，空氣進(jìn)入閉式水系統(tǒng)。閉式水膨脹水箱可以消除水的流量波動(dòng)及熱膨脹，最終使系統(tǒng)壓力維持穩(wěn)定。若補(bǔ)水系統(tǒng)因發(fā)生故障而無法滿足用水要求，或閉式水系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏，水位降到安全水位以下，空氣會(huì)通過水箱頂部排氣管道進(jìn)入系統(tǒng)。運(yùn)維人員檢查膨脹水箱就地水位計(jì)與DCS水位曲線均在正常范圍內(nèi)，補(bǔ)水系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常，冷卻水系統(tǒng)也沒有明顯外漏現(xiàn)象。

2.2? ? 輔機(jī)油系統(tǒng)泄漏

油系統(tǒng)冷卻器破損，油進(jìn)入閉式水系統(tǒng)。閉式水是輔機(jī)油系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，包括送、引風(fēng)機(jī)油系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)等。通常，閉式水壓小于油壓。一旦冷卻器出現(xiàn)磨損，油將進(jìn)入閉式水系統(tǒng)并導(dǎo)致水質(zhì)變差。運(yùn)維人員對(duì)閉式水放水，未發(fā)現(xiàn)水中有油污現(xiàn)象，且對(duì)所有油系統(tǒng)進(jìn)行檢查，油位均無明顯變化。

2.3? ? 系統(tǒng)有異動(dòng)導(dǎo)致水質(zhì)被污染

若系統(tǒng)因改造、檢修或誤操作而導(dǎo)致其與相鄰系統(tǒng)連接的閥門被打開，且相鄰系統(tǒng)壓力高于閉式水系統(tǒng)壓力，介質(zhì)將會(huì)進(jìn)入閉式水系統(tǒng)并對(duì)水質(zhì)造成污染。新用戶投運(yùn)時(shí)系統(tǒng)放氣不徹底，系統(tǒng)內(nèi)氣體會(huì)跟隨閉式水流動(dòng)，水流存在大量的氣泡，會(huì)形成很高的局部壓力，引起管路振蕩，激起管壁積累的臟污，氣體逐漸在氫冷器累積，導(dǎo)致冷氫溫度異常。運(yùn)維人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作及異動(dòng)進(jìn)行梳理，未發(fā)現(xiàn)異常且管路閥門開閉正確。

2.4? ? 氫氣系統(tǒng)泄漏

氫氣可能由兩處進(jìn)入閉式水系統(tǒng)，一處是吸附式氫氣干燥器的冷卻系統(tǒng)，吸附式氫氣干燥器以閉式水作為冷卻介質(zhì)，氫氣可通過換熱器進(jìn)入閉式水系統(tǒng);另一處是發(fā)電機(jī)氫冷器，其位置較高，此處氫壓大于水壓，氫冷器泄漏，會(huì)導(dǎo)致氫氣進(jìn)入閉式水系統(tǒng)。通過對(duì)放出的氣體進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該氣體并不是氫氣，且氫氣系統(tǒng)壓力及漏氫量均無明顯變化。

2.5? ? 壓縮空氣系統(tǒng)泄漏

空壓機(jī)冷卻器破損，壓縮空氣泄漏。該廠采用雙螺桿式空氣壓縮機(jī)，閉式水作為壓縮空氣和工作油的冷卻介質(zhì)，正常工作時(shí)冷卻器中的氣體壓力維持在0.7 MPa左右，若空壓機(jī)冷卻器破損，壓縮空氣會(huì)進(jìn)入閉式水系統(tǒng)。按照順序停運(yùn)空壓機(jī)并將冷卻系統(tǒng)隔離，發(fā)現(xiàn)隔離#3空壓機(jī)后閉式水系統(tǒng)氣體含量明顯減少，據(jù)此基本可以認(rèn)為#3空壓機(jī)存在漏點(diǎn)。將#3空壓機(jī)管殼式冷卻器解體檢查，發(fā)現(xiàn)薄壁銅管存在明顯腐蝕的破損點(diǎn)。檢修人員對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行處理后恢復(fù)備用，排盡系統(tǒng)內(nèi)殘留空氣，并重新?lián)Q水后系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3? ? 異常排查經(jīng)驗(yàn)

閉式水系統(tǒng)作為主要的冷卻介質(zhì)，對(duì)水質(zhì)要求較高，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，不僅影響其冷卻效果，還會(huì)威脅設(shè)備安全，甚至造成軸瓦燒損、機(jī)組被迫停運(yùn)等惡性事件。氣體在氫冷器內(nèi)部聚集，會(huì)導(dǎo)致冷氫溫度劇烈波動(dòng)，可能造成氫冷器銅管破損泄漏或發(fā)電機(jī)機(jī)座變形而產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。因此，必須重視閉式水系統(tǒng)的水質(zhì)。

發(fā)現(xiàn)閉式水系統(tǒng)異常應(yīng)立即組織排查。首先要檢查系統(tǒng)壓力是否正常，水中是否含有氣體或油污。若水質(zhì)不合格，應(yīng)盡快換水;若水中含有氣體，應(yīng)立即排放干凈系統(tǒng)內(nèi)氣體，并盡可能確定氣體成分，再結(jié)合現(xiàn)象查找原因。

閉式水系統(tǒng)進(jìn)入空氣通常會(huì)引起冷氫溫度波動(dòng)。氫冷器一般位置較高，是閉式水用戶的最高點(diǎn)，系統(tǒng)進(jìn)入氣體后，首先會(huì)聚集在氫冷器，造成冷氫溫度異常，本例由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)冷氫溫度異常，并及時(shí)準(zhǔn)確排查異常而避免了事故擴(kuò)大。故障初期現(xiàn)象不明顯，但結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對(duì)多種現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，可以快速找到問題所在。

4? ? 運(yùn)行注意事項(xiàng)及改進(jìn)建議

閉式水系統(tǒng)運(yùn)行期間要加強(qiáng)系統(tǒng)參數(shù)及水質(zhì)監(jiān)視。水箱盡量保持在高水位，避免系統(tǒng)水溫大幅波動(dòng)，定期打開系統(tǒng)放氣門進(jìn)行排氣。新投運(yùn)系統(tǒng)或系統(tǒng)檢修后投運(yùn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行注水排空氣，在空壓機(jī)等易故障系統(tǒng)回水管路加裝觀察窗，加強(qiáng)水流檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)冷卻器有漏點(diǎn)，應(yīng)立即進(jìn)行專業(yè)修復(fù)或更換冷卻器。對(duì)輔機(jī)設(shè)備的熱交換器進(jìn)行定期檢查并做壓力試驗(yàn)，在空壓機(jī)回水管道加裝自動(dòng)排氣門，排氣門與閉式水膨脹水箱上部相連，確保有空氣進(jìn)入時(shí)能及時(shí)排出。

5? ? 結(jié)語

本文針對(duì)冷氫溫度波動(dòng)大引起閉式水系統(tǒng)異常的案例，對(duì)閉式水系統(tǒng)異常的檢查、分析過程進(jìn)行了總結(jié)，并提出改進(jìn)方案與運(yùn)行注意事項(xiàng)，為解決同類問題提供了參考。

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收稿日期：2021-01-11

作者簡(jiǎn)介：汪歡歡（1991—），男，河南南陽人，助理工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行相關(guān)工作。