蒸汽回收汽轮发电系统
2021-03-15郑志军林增志洪锦聪
郑志军,林增志,洪锦聪
(福建福海创石油化工有限公司,福建漳浦 363216)
虽然说PTA厂在进行生产的时候,会产生大量的余热废气,如果将其利用可以产生比较良好的经济效益,但是在具体的过程当中仍然存在着很大问题,比如说对于某PTA厂的锅炉饱和蒸汽余热回收端盖式滑动轴系凝汽式发电机组,就很容易出现诸如蒸汽参数不稳定,或者是振动超标等情况。这些情况的出现都会对于轴承造成损坏,对于今后的利用产生相当不利的影响。必须对其具体原因进行分析,才可以找出问题所在,最终提出相应的解决措施。而在具体的查找过程当中,对于各个参数的了解以及振动源的排除,都应该进行详细的记录和研究,才可以最终确定其问题所在,并且根据问题的具体情况来采取诸多科学、合理的办法,以保证发电机组的正常运行。
1 端盖式滑动轴系凝汽式发电机组
这种汽轮机最主要的是采用端盖式滑动轴承,压力供油润滑系统,因此它为多级单阀调节机型,其大概可以满足47 700kW的发电需要,并且还可以使其效率达到95%。而当其在具体运作的过程中,轴承系统使用了压力供油润滑油淋结构,滑动轴承的润滑采用46#汽轮机油,轴承外壳防护型式为IP55,润滑油密封采用浮动密封技术,能有效地防止油的泄漏。对于系统的整个复杂程度,也实现了最大的简化。并且在整体使用箱式模式的时候,通过与智能化控制的连线,使机组出现了内循环外通风的布置。这样布置就可以使汽轮与发电机在水泥板的上面,而汽轮机在箱式的里面,使得整机控制系统和仪表全部位于箱式的侧面,这样就可以将热井和凝泵系统全部设置在水泥板之下。
2 故障现象
发电机组所运用的项目比较繁杂,其稳定、可靠、使用寿命长,对于小于流量的余热蒸汽回收有着相当有效的使用。不过当投入使用的时候,需要直连盘车马达,并且并入广用电网才可以进行使用。由于化工厂的一些特点,因此当锅炉产生一些蒸汽的时候,会出现不同的波动,分为峰值时刻和波谷时刻。因此就必须用蓄热器的容量,来对蒸汽当中的一些不稳定因素进行排除,从而给汽轮机提供一个较为稳定的蒸汽源。而当蒸汽接近饱和的时候,进口处还有一个重力式汽水分离器,可以进一步地调节。
2.1 机组整体振动不稳定性突出
设备在使用的时候,极易出现一种振动不稳定的情况,并且随着进气的不断扩大,出现振动超标的情况就愈加明显。随着振动出现的不稳定性和随机性不断地增加,其在振动峰值的时候已经达到了API的标准,并且在异常情况之下振动的峰值也超过了标准的要求,这样机组就无法继续使用。并且从现场所测量的数据可以看到,每当振动出现时,都会伴随着管道振动的异常情况,其振幅也往往会超出标准的要求。
2.2 后轴承多次损坏并有轻微水击
机组的各项设备在持续运行的过程中,其参数会随着机组所承受的负荷产生一定的波动。如果多次出现后轴承损坏的情况,那么就会使得承重轴承的外滚道和表面材料等都会出现一些损坏的情况。进行检修的时候,发现其外管道还存在着旋转的问题。尤其是汽轮机在运行时,进汽速关阀阀盖以及阀壳的密封处还存在着向外溢水的情况。与此同时,还伴随着比较沉闷的撞击声,发现后汽封冒气器顶部还有喷水情况。这时智能控制设备就会对凝汽器液位的迅速升高,开启一定的辅助作用,并且使得机器一直运行,最终到停机检修。在检修的时候,发现其推力轴承中已经出现了断裂的情况,但是机组的动静叶片并没有出现相应的损伤。由此可以判断,这种现象的出现意味着机组出现水击的情况。
2.3 故障排除与分析
为了对于故障点进行详细的排除,首先就必须对于各个控制当中的数据参数有着详细的了解,分析机组在不同的参数流量之下,其振动所可能引起的一些变化,这样就可以找到他们之间有哪些关联性。其中,对于余热锅炉的具体参数如表1所示。不过随着数次的排查之后,并且对于轴承的不断更换,发现端盖式轴存在缺陷的可能性并不存在。同时,也可以排除SKF轴承购买渠道可能存在的一些问题。而要对整体轴系进行分析,避免两轴热膨胀所导致的可能性,就必须对于轴联器的安装开口以及膨胀量等等一系列数据进行详细的观察。这样才可以从本体基础结构上,强化底盘的垂直方向支撑刚性,这样就会发现在垂直方向会出现振动值明显减少的情况,而水平方向的振动值会因此而逐渐变大。这样当机组都出现这种情况的时候,那么就可以判断振动源并没有得到消除。因此如果单单是改变垂直方向的刚性,那么振动仍然产生,并且会转移到其他的方向上面。
表1 余热锅炉的具体参数
而对于这种振动源的进一步排除,就需要对于本体机组当中的水管道进行进一步的测量。对开机前的水循环震动进行测量后,发现开机后的震动不断地提高,因此就排除了水循环式震动源的这一种可能性。此外,还需要检查对于进气管当中的底部硬支撑,而且发现这这里面的管道振动出现了强烈的振感。而在去除刚性支撑之后,发现垂直方向的震动出现了上升的情况,同时其他两个方向也出现了振动下降的情况。这样在增加进口管道波纹节后速关阀振动下降的频率就十分的明显。这是因为前面的重力式汽水分离器在输水之后,对于冷凝器达不到输水量,因此就没有办法对汽水分离器的分离效果进行详细的判断,也就无法确定管道具体的振动源。
3 解决措施
当蓄热器容量固定的情况之下,将需要将出口的调压阀进行很大的投入,这样可以缓解压力的变化剧烈程度。并且当汽轮机本体在进行保温的过程当中,也可以使蒸汽机输送管道的各低点进行疏水,这样就可以使得管道振动恢复到正常的运行状态。并且在多次的使用过程当中,并未出现后续的振动异常或轴承损坏的现象。
1)当汽轮机在使用的时候,因为它为热机设备,因此并不能降低其低压参数。保证其安全平稳的运行,就必须对其的保温的效果进行很好的提高。不仅需要降低其能量消耗,而且还需要保护汽轮机相对热缸以及缸内蒸汽的湿度,都处于一个合理的状态,才可以进行正常的运作。
2)饱和蒸汽用汽轮机内部采取了很多的处理结构,不过在其进口部分却使用了汽水分离器,但是并不能对于所有的情况都达到完全的处理效果。因此应该对于较长的输气管道当中的低点疏水设施,要进行多点输疏水、就近疏水等等不同的处理,使他们的蒸汽干度处于一种相当良好的状态,这样才可以使管道内部避免因为出现低点积水过多而导致水击的情况出现。
3)饱和蒸汽的压力波动对于整个汽轮机的运行有着很大的影响,因此对于蒸汽的波动应该做出合理的限制。在换热的过程当中的波谷是很难预防的,但是其蓄热器的容量可以极大地满足蒸汽管网当中的波动,而设置一定的缓冲余量。当这个容量进行使用的时候,就可以成功的对管网当中的波动幅值和波动速度进行直接的调控。并且在蓄热器的出口调压阀,也可以对蓄热器的效能产生关键的作用,从而对于整体的波动也可以起到更加良好的控制效果。
4)当蓄热器在使用的过程当中,尤其是在给汽轮机进行供气的过程当中,一定要使得机组对于蒸汽的峰值进行不断的调节,以主汽压力调节使其整体的控制方法更加的合理。并且考虑其他机组的使用定功率调节,这样对于整体系统的效率会大幅增强,并且还可以进一步的提高汽轮机的使用寿命。
5 结束语
对某PTA厂饱和蒸汽余热回收汽轮机上出现的一系列的问题,尤其是对于其振动的不稳定、后轴承损坏以及水击等等各种情况,应该根据系统的综合情况进行详细的分析,明确并非是机组本身造成的问题情况下,对于各种故障进行分析,从而总结了解决措施,保证整个发电机可以更加平稳的运行。