50MW汽轮机组真空突降的原因分析及解决措施

冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第5期总第183期1背景某厂50MW南汽机组于2005年投入使用，自投产以来，凝汽器真空系统长期处于不稳定状态，近3年来在低温季节容易出现急剧跌真空现象，尤其是作为内部调峰机组以后，由于外界负荷波动大等原因机组真空突降的现象更为频繁，各运行班组也都采取相应的措施进行处理，但不同的人员对真空下降原因认知不同，处理方法也不一样，所以导致真空下降程度及恢复时间不一致，对机组稳定生产带来极大隐患，也给运行人员带来很大的心理压力。2原因分析通过对该机组近3年的运行状况分析，并结合外单位同类型机组在真空方面的经验，我们集中组织力量对能引发机组突降真空的各项原因进行了逐项检查、排除，最终确立重点解决轴封汽系统和空气系统两大方面。21轴封汽系统211轴封汽失汽轴封汽失汽会使大量冷空气从后轴封进入凝汽器从而导致凝汽器真空迅速下降。正常运行情况下，出现轴封汽失汽主要有以下几个原因（1）负荷下降导致机组前汽封供气量不足，第三腔室为负压状态，前轴封进汽压力不够，大量空气顺轴封经第三腔室进入7抽到达凝汽器使真空降低。见图1。图1轴封汽系统（2）除氧器内部压力降低，使汽平衡母管压力下降导致机组轴封汽压力不够，真空下降。（3）轴封加热器至射水抽气器扩散管空气门开度过大，使轴封进汽量不够，漏入空气而掉真空，见如图2。50MW汽轮机组真空突降的原因分析及解决措施顾骁（马钢股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山243000）【摘要】围绕某厂50MW南汽机组近几年来在低温季节容易出现急剧跌真空现象，从机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面逐步查找，分析了汽机在正常运行中导致真空突然降低可能出现的原因，确定了相应的处理办法，有效地消除了这一现象。【关键词】真空突降；轴封汽；空气管；原因分析【中图分类号】TK26【文献标识码】B【文章编号】10066764（2015）05002704ANALYSISANDTREATMENTOFVACUUMABRUPTDROPPINGINTHE50MWSTEAMTURBINEUNITGUXIAOTHETHERMALPOWERPLANTOFMAANSHANIRONANDSTEELCO,LTD,MAANSHAN,ANHUI243000,CHINA【ABSTRACT】REGARDINGTHEPROBLEMOFVACUUMABRUPTDROPPINGOCCURRINGINA50MWSTEAMTURBINEDURINGCOLDSEASONSINRECENTYEARS,THEPOSSIBLECAUSESOFVACUUMABRUPTDROPPINGDURINGNORMALOPERATIONOFSTEAMTURBINEWEREANALYZEDFROMTHEASPECTSOFTHEAIRSYSTEM,SHAFTSEALINGSTEAMSYSTEMANDTHETYPESOFWATERJETPUMPCORRESPONDINGTREATMENTMEASURESWEREDRAWNUP,WHICHEFFECTIVELYSOLVEDTHEPROBLEM【KEYWORDS】VACUUMABRUPTDROPPINGSHAFTSEALINGSTEAMAIRPIPECAUSEANALYSIS第三腔室回7抽汽轮机7接轴封管道27冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第5期总第183期甲射水泵乙射水泵射水箱轴加门杆漏气来轴加至射抽空气门图2空气系统图（4）均压箱疏水开度过大，使轴封压力降低，真空下降。212轴封带水（1）该台机组的设计是轴封汽源进入均压箱后再分配给前、后轴封。均压箱设计为高进高出，主要进汽为除氧器汽衡母管来（饱和蒸汽），这样很容易在均压箱底部积水，如未及时排放就会使均压箱满水，使轴封进汽带水。见图3。图3均压箱系统图（2）该台机组轴封汽源来至除氧器汽平衡母管最北端，离汽平衡母管北端死点位置仅30CM左右，汽平衡母管死点积水很容易顺轴封进入汽轮机。3轴加U型管水封效果差，我们利用U型管至凝汽器直通门来控制轴加水位保证轴封压力，但往往使轴封加热器满水，水顺轴封回汽管进入汽轮机轴封。4轴封回汽门开度过小或误关，使轴封回汽管积水进入轴封。22空气系统凝汽器真空急剧下降的原因从空气系统相关设备来分析，有抽气器、凝结水泵或循环水泵的工作失常，以及真空严密性遭到突然破坏。通常，由这些原因造成真空急剧下降是比较容易检查发现的，我们也分别对上述设备进行了详细的检查，确认了设备的完好性，那问题的关键在哪里呢我们通过与厂内其他机组的对比发现，这台机组的空气管管径明显较细，这又给我们提供了一条新的思路。3设备状况分析通过对现场系统再次梳理，结合上述引发真空突降原因的主要设备的摸查，我们初步断定影响机组真空的设备因素1凝汽器部分空气管路过细，影响整个真空系统的工作效率。2现场轴封汽系统管路复杂，参数调整手段单一，目前主要依赖人工手动调整，不够准确及时且DCS画面中无前后轴封汽压力参数显示，不利于岗位人员实时监控，造成现场异常情况分析判断及恢复操作滞后。3目前所用的两台射水泵功率小，导致射水抽气器抽气能力弱，在正常运行时难以达到最佳真空，在真空突降时反应也较慢，给生产运行带来隐患。4解决措施从机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面逐步查找，分析了汽机在正常运行中导致真空突然降低可能出现的原因，确定了相应的处理办法及改造措施，并在机组检修时加以实施。41凝汽器空气系统改造1原凝汽器空气冷却区引出管道管径为椎159MM，且凝汽器左右两侧空气管平行并列接入椎159MM管道后再扩径到椎273MM与射水抽气器相连接。改造后凝汽器空气冷却区引出管管径改为椎219MM，凝汽器空气支管在射水抽气器空气母管左右侧分布，通过变径三通接入母管，母管管径不变仍为椎273MM。（2）原空气支管DN150阀门更换为DN200。（3）管道支吊架按新管道布置重新制作，原支吊架位置不变，图中吟位置为新增固定吊架位置。（4）方案示意图，见图4。42轴封汽系统改造28冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第5期总第183期项目型号流量/（M3/H）扬程/M转速/（R/MIN）功率/KW原射水泵10SH9AWXT42036145075现射水泵APS250/654854245145090图4凝汽器空气管改造前后示意图（1）在保留均压箱现有功能前提下，对目前轴封汽源（二抽汽源及汽平衡汽源）增加负荷变工况调整功能。通过系统改造，在均压箱上述汽源进汽侧增设调整门及旁路系统，新增轴封汽调整门前隔离门之前增设疏水点。（2）二抽来汽门前疏水管径由DN16变更为DN25。（3）将新增轴封汽调整门信号接入DCS控制系统，实现远程控制。（4）将汽轮机前轴封进汽压力、后轴封进汽压力参数接入DCS画面，实现远程监视功能。（5）方案示意图，见图5。43射水泵增容改造对现有的2台射水泵中的一台进行增容改造，改造前后设备性能参数对比见表1。通过对机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面的技术改造，其目的主要是提高机组系统安全稳定性，通过上述项目实施，可以提高凝汽器空气至射水抽气器抽吸效率，同时轴封系统的完善，可以实现运行人员实时监控轴封汽压力，在保证真空严密性的同时降低轴封汽漏入润滑油系统机率，以保证润滑油油品品质。图5轴封汽系统改造方案前后对比表1改造前后射水泵性能参数5总结通过上述三种措施同时对真空系统进行优化，射水泵的扩容换型和空气管路的加粗能在一定程度上提高射水抽气器的效率，下转第32页至射水抽气器至射水抽气器改造前改造后凝汽器凝汽器改造后改造前29冶金动力METALLURGICALPOWER2015年第5期总第183期上接第29页轴封进汽系统的改造既方便了运行人员的操作，也对轴封汽的参数调整的精准度进行了有效提高。经过两个月寒冷天气和负荷波动条件下的观察，真空突降的现象至今未发生，可以判断机组真空突降现象得到解决。收稿日期20150312作者简介顾骁（1982），男，2005年毕业于东北电力大学热能与动力工程专业，助理工程师，现从事汽轮机运行及设备管理工作。27同轴机组主机工艺布置电动机齿轮变速箱高炉轴流压缩机变速离合器透平机按照施工和设备调试系统划分，除主机系统外，还包括冷分管网系统、煤气管网与大型阀门系统、自动化仪表控制系统、高低压电气系统、液氩伺服控制系统、润滑油控制系统、氮气系统、冷却水系统和煤气脱水系统。3TRT功率输出计算31功率计算PQ860CPT11P2P1K1K浊105伊104/860伊325伊418伊10325衣0112伊1381衣138伊0852599KW,式中Q透平机进口煤气流量，取平均值105伊104M3/HCP高炉煤气定压比热J/M3；P1透平机进口煤气绝对压力，MPA；P2透平机出口煤气绝对压力，MPA；K气体绝热指数，高炉煤气K138；T1透平机进口煤气绝对温度，K；浊轴流反动式透平机效率。电压等级66KV，不考虑各种损耗，TRT输出功率就带来电机电流下降250A，从现场透平啮合前后来看，平均降低电流200300A。32影响TRT回收能量的因素高压煤气管网阻力、透平机进口煤气压力和低压煤气管网压力，煤气流量、透平机煤气进口温度和透平机作业率等。4BPRT与TRT的比较41BPRT与TRT装置相比，该装置取消了发电机及发配电系统，以及合并了自控系统、润滑油系统、动力油系统等设施。同轴机组在配置上比分轴机组少了一台发电机及其发配电系统，其他附属系统也可公用1套，设备投资可比分轴机组少2030,厂房和控制室也只有1座，较后者占地面积节省1/2，相应降低土建投资。42BPRT机组中的高炉煤气透平回收能量不是用来发电，而是直接同轴驱动鼓风机，没有发电机的机械能转变为电能和电能转变为机械能的能量转换损失，回收效率更高。43采用TRT发电需要并网，需通过电力部门审批与管理，上网电价比下网电价低，差值为电力部门管理费，而对于BPRT不存在此情况。44采用TRT可避免机组频繁启停，而BPRT机组受高炉生产情况影响，每月有23次透平机掉速情况发生。5经验和结论51调压阀组应使用TRT专用调压阀组，保证高炉煤气全部通过BPRT,其一能量回收率高，其二煤气流量瞬时变小时易使TRT自动退出。52将布袋除尘器到机组的高压煤气管道做保温，提高