直接空冷系统运行中的问题及故障诊断

1、直接空冷系统运行中的问题及故 障处理 张启安 2013年6月 目录 l1、概要 l2、空冷岛情况介绍 l3、直接空冷系统运行存在的问题 l4、直接空冷系统故障诊断与处理 概要 l随着直接空冷技术的日渐成熟，北方干旱 地区的空冷机组如雨后春笋般大量涌现。 l超临界660MW级直接空冷机组大量建成， 超超临界1000MW级直接空冷机组也已投 产。 l直接空冷机组在运行中遇到的一实际问题 无法避免。 l2010年空冷机组在我国进入了快速发展 阶段，截止201年底，空冷机组已突破 亿万千瓦时，占火电机组的1%左右。 近年来空冷机组的容量越来越大，甚至出 现了100万千瓦的超超临界机组。 空冷机组的特点

2、 l1、煤耗高：2012年大机组竞赛空冷机组 的煤耗比同类型湿冷机组煤耗高18g/kWh 左右。 l2、耗水率低：2012年大机组竞赛空冷机 的耗水率比同类型湿冷机组耗水率低 .52m3/MWh。 l3、机组的背压受环境温度影响大。 直接空冷系统介绍 l直接空冷凝汽器俗称空冷岛它是汽轮发电机组 的凝汽设备。 l直接空冷系统构成：抽真空系统、凝结水系统、 空冷风机、汽轮机排汽系统、电气控制系统等。 除此之外还有空冷冲洗系统、喷淋系统等附属 系统。 l直接空冷系统设备构成：空冷岛散热器、空冷 风机、汽轮机排汽装置及排汽管道、真空泵、 凝结泵及凝结水管道等。 塔山电厂基本情况 l空冷岛也就是空冷凝汽

3、器，它的作用是把 汽轮机排出的乏汽凝结成水的设备。它的 冷却介质是空气，它的优点就是大大节约 了发电组对水的消耗。 几个弱点 l1、就是在冬季空冷岛容易结冰。 l2、在夏季又会因机组背压太高而造成机组的出 力受阻，甚至引起机组跳闸。 l3、真空系统庞大极容易使真空系统泄漏。 l4、操作复杂。 l5、空冷机组的能耗要远远大于湿冷机组。因此， 空冷机组的节能就更显的重要了。 l在正常运行中常有因操作不当，使机组启 动延缓、结冰、出力受阻等现象发生，这 就使机组的能耗进一步增加，这是我们不 希望看到的。造成这种现象主要是操作人 员对系统不熟悉，对操作过程不熟悉。在 这种情况下，能够熟练操作空冷系统就

4、显 得更加重要、更加紧迫了。 系统配置 l真空系统配备了容量为3100%的三台真空泵。 在机组正常运行时，1台泵运行。 l凝结水系统配备容量为2100%的两台凝结泵。 在机组正常运行时，1台泵运行。同时还配备了 两台凝补水泵，作为排汽装置补水、启动时除 氧器上水和定冷水箱补水。 l空冷风机配备56台空冷风机，根据环境温度及 背压情况进行投退。 保护配置 l1、排汽压力超过上限汽机跳闸，并且关闭低压 旁路和其他向空冷凝汽器供汽的阀门。不然会 导致防爆膜爆裂。 l2、排汽温度超过上限汽机跳闸，并且关闭低压 旁路和其他向空冷凝汽器供汽的阀门。不然空 冷凝汽器材料因过热而损毁。 l3、抽真空过冷保护：

5、当汽机排汽温度与所有非 隔离段的抽真空的平均温度之差超过15(过冷) 并持续10 分钟以上，第二台真空泵自动启动。 当上述两温度之差小于6并持续5 分钟以上， 第二台真空泵自动停止。 真空系统保护 l1、排汽装置热井水位达到最高水位汽机 跳闸，并且关闭低压旁路和其他向空冷凝 汽器供汽的阀门。不然会使排汽管道进水， 振动，管道（件）损坏，管道支撑系统损 坏。 l2、凝结水差压开关动作，汽机跳闸，并 且关闭低压旁路和其他向空冷凝汽器供汽 的阀门，不然会使空冷凝汽器管束充水， 管束以及钢绗架倒塌。 凝结水系统保护 风机保护 1、电机绕组温度超过上限，风机跳闸，否 则电机烧毁。 l2、齿轮箱油压低超过

6、20s，风机跳闸，否 则齿轮箱轴承损毁。 l3、振动大风机跳闸，否则整个风机驱动 系统损毁。 变频器保护 l温度高保护跳 l过流保护 l过负荷 真空泵的保护 l1、电机绕组温度超过上限，真空泵跳闸， 否则电机烧毁。 l2、分离器液位低，真空泵跳闸，否则泵 损坏。 l3、泵出口阀门在接到开启命令后，在规 定时间内没有开启，真空泵跳闸，否则泵 损坏。 说明 l1、系统设计压力（绝对压力）1.45bar， 温度120 。如果运行中，蒸汽参数超 过上限，材料将会被损坏。 l2、正常运行中整个空冷系统充满蒸汽。 而支吊的强度在设计时没有考虑承受水的 重量。因此，排气管道以及空冷凝汽器必 须避免充水。 l

7、3、凝结水管道与排汽管道的差压，反映 了排汽管道内的液位。当液位过高时会使 排汽装置内的喷淋装置堵塞，可能导致空 冷凝汽器满水。 l4、空冷风机的振动开关，是为了防止发 生空冷风机叶片断裂和轴承损坏。并防止 风机支撑结构损害。振动开关动作后，检 修人员必须现场进行检查，查明原因后才 能复位该开关。 直接空冷系统运行中存在的问题 l1、空冷系统冬季防冻 l2、空冷系统度夏 l3、空冷岛翅片脏污和分隔间密封不严 l4、空冷岛真空系统严密性差 空冷系统冬季防冻 l当空冷凝汽器内的空气被真空泵抽走后， 就可以通过风机的运行和列的投切来控制 空冷凝汽器的压力, 空冷凝汽器可以带负 荷了。当环境温度低于2

8、 , 空冷凝汽器 的运行需要同时考虑列的投切和风机的运 行。 l当环境温度低于2，所投各列的逆流风 机，逐列反转（15Hz）一定的时间，以 防止逆流换热器抽气口结冰堵塞。 l如果运行列的抽气温度低于排汽压力下的 饱和温度15 以上，持续时间10min以上， 起一台备用真空泵。当抽气温度小于排汽 压力下的饱和温度6 以内，且持续时间 5min以上. 可以停备用真空泵。 l在冬季为了防冻，背压的设定值设下限值。 而在夏季，实际背压高于设定背压，所以 风机转速总在100%及以上运行。出于节 能方面的考虑，应选择合适的背压，既能 但证机组的正常出力，也要保证空冷风机 最低电耗。 l整个空冷凝汽器的惯性

9、比较大, 因此每一 次操作完成后，需要一定稳定的时间，以 观察调整后的效果。 l凝结水设过冷保护的目的，是防止冬季抽 真空泵在低背压下抽吸能力下降或严重漏 气时而致使凝结水过冷而结冰。采用提升 背压，起备用真空泵来驱除空气。 l当环境温度降到0 以下时，如果进入空冷岛的 蒸汽流量很小，即使风机不运行，也可能因为 自然换热而结冰。特别是机组启动时间长，而 蒸汽流量小的冷态启动。要防冻必须保证空冷 凝汽器有一定的进汽量，且在该进汽量以下的 时间要短（不应超过2小时），并且在连续运行 的状态下，也不能低于这个流量。该蒸汽量是 随着空冷凝汽器的换热面积的降低和环境温度 的升高而降低的。 l冬季冷态启动

10、时，应确保空冷凝汽器蒸汽 流量大于最小蒸汽流量并控制启动时间， 以满足防冻的要求。连续运行时，应保证 空冷凝汽器的蒸汽流量不低于最小流量。 l管束的清洁程度对空冷凝汽器的性能影响 很大。入夏前必须对管束进行清洗，否则 可能导致高背压从而使机组不能带满负。 l回暖的目的，是为了防止在冬季抽气口被 凝华的冰絮堵塞，导致空气在空冷凝汽器 内聚集。回暖时逆流风机先停止，然后低 速反转，抽吸周边的热空气，来融化可能 形成的冰絮。 l回暖功能投入的条件：1. 环境温度低于2 。 2、空冷凝汽器要有一定的热负荷。 如果热负荷过小，风机虽逆转但不能吸入 热风。 l1、当环境温度小于2时，启动回暖程序，顺序为0

11、1排 02排03排04排04排06排07排08排，反复 进行自动回暖运行。 l2、 先停止选定排的逆流风机运行,再开始以15Hz 反转运 行5min。停止风机反转运行，改为正传运行。 l3、上排回暖结束30min后才开始下一排的回暖操作；当环 境温度15时，回暖间隔时间修改为15min。 l4、手动进行回暖操作时，最多允许两排四个逆流风机同时 反转运行，反转运行时间可取1525min，并将反转风机 置于手动位运行，反转顺序为1、82、73、64、5。 l现在塔山发电公司在空冷岛换热面上安装了在线温度监视 系统，减少了结冰，降低了机组背压。 空冷岛度夏 l夏季是考验空冷机组的又一难关，当环境 温

12、度达到35时，如果机组出力为满出力 时，空冷机组的背压常接近50KPa左右， 这时机组经济性可想而知。为了保证机组 正常出力，避免机组出力受阻，有的空冷 机组被迫对空冷岛进行24小时冲洗，还有 许多空冷机组都被迫装上空冷喷淋装置。 l夏季由于机组背压升高，造成凝结水温升高， 这时极容易造成精处理树脂粉裂解，从而威胁 到机组运行安全。 l背压太高最直接的后果就是造成机组出力受阻。 这时所有空冷风机全部超频运行。 l在夏季当机组出力受到影响时，最常用的方法 就是投入空冷喷淋系统和空冷冲洗系统。但随 着投入时间的增加，会在空冷翅片上形成一层 膜，造成换热效果下降。 空冷岛翅片脏污和分隔间密封不严 l

13、如果发现翅片脏污，在夏季来临之前进行 彻底冲洗。 l如果发现分隔间的密封损坏及时进行修补。 如果分隔间门坏或密封不严及时进行处理。 空冷岛真空系统严密性差 l如果真空系统严密性差，及时进行查找。真空 系统如果有大的真空泄漏点，应尽快消除。 l真空系统泄漏会排挤空冷岛内蒸汽空间，造成 经济性下降，在冬季还容易结冰。此外还造成 凝结水过冷却度大。凝结水过冷在加热过程中 就会多消耗蒸汽，造成经济性下降。 l会造成凝结水过冷度大，会造成凝结水溶氧量 升高，对管材或受热面造成腐蚀。 真空系统查漏 l1、汽轮机轴封蒸汽量供给不足。 l2、真空破坏阀的严密性；所有与大气连 接的阀门；排汽装置、凝结水箱附近，

14、 所有与大气连接的阀门；低压加热器上 所有与大气连接的阀门；法兰连接；人 孔等。 l3、真空系统的所有安全阀或防爆膜的严 密性。 4、真空系统阀门的严密性，检查所有凝结 水泵、真空泵和疏水泵吸入侧阀门的严密 性。检查所有疏水阀的严密性。 5、检查真空泵的运行情况，进行性能试验。 关闭真空泵吸入侧阀门，读取就地压力计 上的压力。打开阀门重新投入真空泵运行。 用设计数据和读取到的值进行比较分析。 l现在查找真空严密性一般用氦气或声谱进 行查找，很少用塑料膜、肥皂等。 直接空冷系统故障诊断 l1、空冷风机振动大 l2、真空泵汽化 l3、空冷风机跳闸 l4、变速箱故障 l5、空冷风机变频器故障 l6、

15、低真空处理 空冷风机振动大 l空冷风机电机噪声大，电机运转不平稳 l 轴承中油脂太多或太少； 变速箱有拉力 或推力；电机安装不正确或不牢固；电机 对中不好。 l 当振动过大引起振动开关动作应自动停 止该风机的运行。否则应手动紧停。 真空泵汽化 l真空泵水温高造成真空泵内工作水汽化， 使真空泵出力下降或失效，对机组背压影 响极大 。 l一般情况下由于失去冷却水或气水分离器 水位太低造成。设水温高保护和水位低保 护。 l低真空保护60KPa报警，65KPa跳机。 空冷风机跳闸 l 风机过载，导致开关跳闸；风机保护动作； 变 频器故障；电气故障。 l如为单个风机跳闸，将其自动退出，同时注意 机组的运行情况，必要时手动增加其它风机的 转速以维持真空正常； l如由于电气故障导致风机部分或全部跳闸，应 立即降负荷，以维持排汽压力正常，防止保护 动作跳机，必要时可启动备用真空泵。同时积 极查找跳闸原因，尽快恢复供电； l 电气恢复正常后，可逐步投入风机，增加风机 的转速，机组可根据真空，增加负荷。 变速箱故障 l变速箱内的声音异常；变速箱内油温升高，油 质恶化，有泡沫存在； 变速箱外部有漏油现象； 润滑油压下降。 l变速箱齿轮或轴承损