某火電廠儀用空壓機跳閘原因分析及對策研究

李文柱

中核第七研究設計院有限公司 山西太原 030012

儀用壓縮空氣系統在火電企業生產環節中有著舉足輕重的地位。空氣壓縮機作為該系統的核心設備，其正常工作與否直接關系火電機組能否安全運行，經濟效益、社會效益影響顯著。

1 過程分析

空壓機“第一級溫度高跳閘”原因存在以下兩種情況：①溫度測點故障，保護誤動；②溫度快速上漲屬實，設備運行出現異常。經對該測溫元件檢查后，確認元件工作正常，保護動作正確。結合現場設備外殼溫度升高故障現象，可以確認空壓機工作溫度異常屬實。而造成該現象出現有以下幾種可能：①進氣量不足；②油系統異常；③機械故障；④工況異常，發生喘振。對進口空氣濾網進行檢查，排除了誤操作及進氣濾網臟堵原因。對空壓機冷卻水系統進行檢查，核對閥門狀態以及冷卻水運行參數，排除了因冷卻系統故障造成溫度異常上漲。對空壓機油系統檢查無異常。空壓機外觀檢查無異味、冒煙、異響等明顯故障現象。結合空壓機工作溫度快速上升的事實，設備運行工況發生變化，出現喘振可能性大。

2 某火電廠儀用空壓機跳閘優化

余熱回收裝置為1臺空壓機配1臺換熱器，在余熱回收裝置外部與空壓機的油管用304不銹鋼進行法蘭連接方式的接口對接，并在管道外部設置外護板及保溫棉。余熱回收裝置的出水溫度調節采用西門子的比例調節閥實現，對水溫進行實時控制，當水溫高于設定值時，調節閥可自動增大開度使水溫降低，當水溫低于設定值時，調節閥可自動減小開度使水溫升高。余熱回收裝置內置集成三通油溫控制閥（AMOT），當熱量下降至設定值時，可自動旁通避免熱量回收過度，以保證空壓機穩定運行。在冬季，余熱回收裝置設定的溫度值是25℃，夏季的設定水溫值是35℃，出水的溫度設定值都是75℃，與此同時額定流量一般選擇3m3/min、4.5m3/min。當水溫不斷升高，出水溫度應＞75℃。余熱回收裝置集成彩色觸控屏，在觸控屏上實時顯示進/出水溫及油溫，同時可對目標出水溫度，水溫上限，水溫下限，閥門自動初始開啟度進行設置，且觸控屏上具備歷史曲線查詢功能。余熱回收裝置關鍵參數設置功能應具有對應的密碼保護功能，保證操作的安全性，避免出現惡意調節。余熱回收裝置有兩種操作方式：手動控制和自動控制。在實際應用中，余熱回收裝置將水溫從30℃加熱至70℃所產生的理論熱水量應≥3.39t/h。

3 火電廠空壓機站節能的判定標準

衡量一個電廠空壓機站是否節能，主要是看單位氣量下的動力消耗指標(或單位動力下的產氣指標)。前面設備部分已提到設備的能效等級的概念，但個別設備的節能僅僅指設備本身，對于空壓機系統，影響節能的因素很多。所以對于火力發電廠的空壓機系統，特別是大容量空壓機系統，采用統一的系統能效指標來衡量系統的節能是非常有必要的。系統能效作為有一定超前性的指標，能夠比較直觀地衡量系統的節能性，其與設備初投資和全壽命期優等標準所側重的方面不同，因為設備價格、檢修維護價格等是動態的，隨技術進步長期來說是不斷降低的，而能源價格長期是不斷上漲的，故能效指標在全壽命期優的各種指標中更具有前瞻性，其重要性是不斷增加的。目前來看，在空壓機系統中設備初投資僅占全壽命期投資的10%左右，而系統運行費用所占的比重在85%以上，故系統能效與全壽命期優有高度的符合性，即系統能效的高低基本反應了全壽命期經濟性的情況。目前空壓機行業的空壓機站能效標準正在制訂之中，推薦按綜合輸功效率標準來判斷空壓機站的節能水平，但其中熱能回收占很大比例，不能較好地反映當前火電廠空壓機站的實際情況。故在現階段我們暫不采用綜合輸功效率，系統能效仍然參照空壓機設備的能效表示方法，即采用系統比功率：產出的有效氣量和輸入功率的比。為排除空壓機進口調節閥或放空閥卡澀，造成進氣調節閥不能在系統用氣量減少壓力升高時同步關小；或者放空閥不能及時打開，須再次啟動A空壓機進行驗證。在排氣壓力上升同時，發現進氣調節閥并沒有關小或者開啟放空閥，為避免空壓機再次跳閘，立即開啟系統內緩沖罐底部放水閥，進行適當放氣，降低系統壓力，維持空壓機穩定運行。由此可推斷，空壓機喘振屬外因系統壓力升高造成。但是，采取系統放氣措施，不但會造成工質浪費，而且還會產生噪音，有悖于節能降耗大趨勢，只能作為臨時應急手段。

4 空壓機改造需求

空壓機運行中由于自身功率較大，啟動方式通常是使用空載條件，啟動空壓機的啟動和卸載都是在瞬間狀態下完成的，所以空壓機在啟動的瞬間電流會是普通電流的幾倍，對空壓機進行加載和卸載時會產生很大的沖擊作用，從而對電源造成損害，浪費建立能源。空壓機的運行方式對空壓機的設備會造成沖擊，從而產生磨損問題，縮短空壓機的使用壽命。傳統的空壓機并不具備調節能力，只要達到輸出功率，電動機在運行的過程中就會頻繁啟動，這樣一來就會浪費大量的電能。通過使用變頻節能技術，能夠調節空壓機的運行功率，在調節速度和軟啟動都能夠發揮出良好的優勢，降低空壓機在啟動過程中造成的損壞和電流增加問題，從而達到節能效果。另外變頻節能技術能夠通過調節空壓機的運行功率，保證空壓機在運行時輸出壓力小，有效的降低電機的速度，減少傳統空壓機中不斷加載和降載的環節，減少不必要的電能浪費，提高了空壓機的運行效率，保證空壓機公務器系統處于穩定狀態，達到節能效果有效的解決空壓機電能浪費問題。

5 結語

火力發電廠中傳統的螺桿式空壓機運行中存在很大程度的能源浪費，在原有的基礎上加裝余熱回收系統用于對生活水的加熱，將空壓機產生的大量熱能進行回收，并通過加熱后的生活水用于其他需要加熱的系統中如SCR液氨蒸發器汽化加熱、汽機凝汽器的凝補水加熱等，可減少系統能量的浪費，可節約標準煤501.198t/年。在空壓機余熱得以利用的同時也消減了原系統冷卻水的水量，節省了閉冷水系統的電耗和水耗，具有良好的經濟效益和社會效益。