小型余热发电汽轮机真空波动潜在原因分析与对策



小型余热发电汽轮机真空波动潜在原因分析与对策

黄晓春,张波

（江苏永钢集团动力厂,江苏张家港215628)

【摘要】结合小型余热发电汽轮机运行过程中出现的真空波动故障停机现象，查找故障原因，分析总结了小型余热汽轮机结构和运行特点，制定防范措施，稳定余热发电运行。

【关键词】汽轮机凝汽器;热井满水;抽空气管道积水;真空波动

1　余热发电汽轮机运行情况

江苏永钢集团有多台余热回收汽轮发电机组，进汽参数为压力2.0 MPa、温度350益。其中1台石灰余热发电6 MW机组，日常运行负荷大约在4000~ 5000 kW上下，运行投产3年多大部分时间运行稳定，仅出现过几次真空的无规律波动现象。波动有时持续大约20 min后能够恢复正常，有时持续1 h也不能恢复正常，甚至下降明显导致汽轮机保护停机。最近1次出现时在2014年11月份，汽轮机热井满水，在运行人员调整水位过程中出现了凝汽器真空波动，当水位恢复正常后真空还在波动下降，而且启动备用抽气器也不管用，真空从-93 kPa连续降低到-75 kPa，没办法最后只能故障停机。

从出现真空波动到真空报警停机，没超过2 h时间，了解在岗运行操作人员，表示前面该机组也出现了几次类似现象，但有的真空恢复正常没有出现停机，有的虽然停机但检查叶没有发现什么异常，再次启动开机真空又恢复正常，现象很奇怪，其中确切的原因一时没有被发现。

2　故障停机的原因分析

根据当时运行人员反映的情况，核对报表记录数据，确实未发现异常。

(1)真空波动前凝汽器出现过热井满水，但经过调整10 min内就恢复到正常水位。

(2)进汽轮机的蒸汽温度、压力、流量、发电负荷、循环水温、射水泵、水箱温度、凝汽器过冷度等运行参数都正常。

(3)凝汽器抽空气管道阀门位置、抽气器水管道阀门开度位置正确。

在分析过程中，操作人员提到在现场检查凝汽器抽气管道的阀门开度位置时，感觉管道外壁温度视乎有些低，由于抽气管壁温度不是运行监视和调整的参数，厂家没有设计温度测点，日常报表和控制画面都不记录或显示，根据运行经验，该温度应与凝汽器中下部抽气口位置的表面温度接近，温度偏低说明管道内热气流比正常时少。

据以上分析初步判断，几次故障停机的原因，就是抽气量减少导致汽轮机真空降低停机。

3　对6　 MW余热汽轮机故障原因，进行停机检查确认

(1)抽气器喷嘴、内部逆止门动作灵活。

(2)管道逆止门芯在上次检修已被拆除。

(3)手动门活动正常。

(4)抽气管道内没发现有异物堵塞。

(5)在抽气管道的逆止门、手动门附近存在不明显的一段低洼管段，管道底部有局部水锈连续成片，有积水痕迹。

以上除管道内有积水痕迹其他方面都正常，而管道内积水会阻塞抽气量，直接造成凝汽器真空降低；在每次停机检查管道时，积水在检查过程中会被放掉，再次启动汽轮机真空自然又恢复正常，这就是为什么运行人员反映停机检查没有异常，再次启动真空又恢复正常的原因。

4　小型汽轮机的凝汽器结构及运行特点

汽轮机凝汽器抽气管道的作用，就是不断抽出凝汽器内的不凝结气体来维持真空，一旦抽气管道带水抽气量就会减少，于是不凝结气体不能及时被抽出聚积在凝汽器内，将直接导致汽轮机真空降低停机。

(1)一般汽轮机的凝汽器、热井都是分体形式，以煤气发电25 MW汽轮机为例，凝汽器、热井就是通过管道和法兰连接，凝汽器抽气管道口与热井顶部距离在1500 mm以上，相比之下6 MW余热发电汽轮机由于凝汽器外形小，与热井直接对焊成一体结构，抽气口距离热井顶部只有350 mm，在结构上导致抽气容易带水,其结构见图1。

（2）以上的凝汽器结构，要求运行时热井水位要稳定。由于抽气口与热井水位上限比较接近，水位不易大幅度波动，否则水位每波动到高位1次，抽气就出现一次带水，真空就要波动1次。

5　改进与预防

分析小型余热发电汽轮机凝汽器结构，总结出其运行特点，采取如下改进与预防措施：

（1）在运行方面严格控制凝汽器热井水位，防止抽气带水。

（2）日常有停机机会，定期检查抽气管道进行检查、清理。

（3）为及时发现抽气管道出现积水阻塞，运行增加对抽气管道外壁温度的巡查内容，如有条件可以增加一个温度测点，实现在线监视和报警功能。

（4）在下次机组大修时，修改抽气管道的低洼段，防止管道积水阻塞；同时在抽气管道上安装疏水管，一旦管道内积水，及时打开疏水管道将积水排入热井。

6　结论

小型余热发电汽轮机凝汽器的固有特点，决定其在运行方面存在一定的局限，日常运行对水位稳定性要求比较高。实践证明只要运行岗位人员严格控制热井水位，不出现满水和大幅度波动，就完全能够克服抽气带水的问题。

[参考文献]

[1]沈士一.汽轮机原理[M].北京:中国电力出版社.1992年.

[2]程逢科，王毅刚，侯清河主编.中小型火力发电厂生产设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2006年.

图1　6 MW汽轮机凝汽器结构示意图

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

作者简介：黄晓春（1978-)，男，大学本科学历，工程师，现从事发电厂生产运行管理工作。

收稿日期：2015-10-21

【文章编号】1006-6764（2015）12-0043-02

【文献标识码】B

【中图分类号】TM311