从一起水环式真空泵抽吸效率降低处理讲解

第14卷第3/4期燃气轮机发电技术2012年10月从一起水环式真空泵抽吸效率降低处理过程看点检定修模式下的缺陷处理张晓军，杨振波，陈双双（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江362251）摘要：介绍了燃气调峰机组点检定修模式下一起真空泵出力下降缺陷的处理过程，分析其缺陷处理的各个阶段，指出点检定修模式下缺陷处理中存在的问题，总结出点检定修模式下较快进行缺陷处理的工作思路和方法。关键词：燃气调峰机组；点检定修；缺陷处理；水环式真空泵；浮球；抽吸效率0引言随着社会经济的发展和工业化水平的不断提高，以天然气为燃料的燃气-蒸汽联合循环发电机组以其清洁、效率高、启停速度快、调峰能力强的优势，在电网调峰运行中发挥着越来越重要的作用。作为两班制调峰运行的燃气-蒸汽联合循环机组，一般晚上0点停机，早晨6点并网。机组频繁启停导致设备发生故障率偏高，从安全角度考虑，机组的消缺一般安排在晚上停机后进行，这意味着在不到6h的时间里，需要预留出安全措施的执行和恢复时间，留给检修人员处理缺陷的时间一般在4h左右。点检定修模式下，如何充分利用机组停运后的这段时间，处理好机组的缺陷，保证机组安全、稳定和经济运行，是值得每一位生产管理人员思考的问题。某电厂一期建有4台GE—哈电联合生产的S109FA燃气-蒸汽联合循环发电机组，采用GE公司的PG9351FA型燃气轮机、D10型蒸汽轮机和390H型全氢冷发电机，余热锅炉采用杭州锅炉厂的NG-901FA-R型三压、再热、无补燃、自然循环余热锅炉。机组设计年运行4000h，两班制调峰运行，电厂目前实行点检定修制，共有两个检修外包队伍参与检修工作。电厂每台机组配有两个并联互为冗余的真空泵除气模块。每个真空泵除气模块主要由1台100%机械转动水环式真空泵及其电动机、1台真空泵密封水冷却器、1台气液分离器、1只排汽消声器和相关的阀门、管道、控制仪表组成。单个真空泵除气模块系统如图1所示。图1真空泵除气模块系统1水环式真空泵工作原理每个真空泵除气模块利用一台TC-11型纳式二级水环式真空泵（图2）抽出从凝汽器来的空气和蒸汽混合物。水环式真空泵运行时，需要以适量的水作为工作介质。当泵的叶轮旋转时，水在叶轮的推动下向外运动，在贴近壳体内表面处形成一圈运动着的水环，在叶轮和轮毂之间形成一个弯月形的工作腔室。叶轮偏心地安装在壳体内部形成的圆柱体空间内，叶轮叶片又将空腔分隔成许多互不相通、容积不等的密闭小空间。对于任一个小空间，随着叶轮的旋转，它的容积是不断变化的，在小空间由小变大的过程中，小空间内压力降低，使之与吸气口相通，就会不断地吸入气体。当这个小空间的容积开始由大变小的过程中，已吸入的气体将被压缩，当气体被压缩到一定的程度后，使该空间与排气口相通，即可排出已被压缩的气体。叶轮的一部分位于由壳体组成的一级泵室内，另一部分位于壳体组成的二级泵室内，第2级内的偏心与第1级完全相反，这种设计可以达到平衡叶轮的目的，从而达到平稳地运行。水和气体的混合物泵入分离器后，气体被释放并排入大气，水则通过真空泵密封水冷却器冷却后送入泵体作为工作介质与轴封水，损失的少量水在运行中由凝结水补给。图2两级水环真空泵的组成凝汽器中真空形成的主要原因是汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。抽真空系统的作用是在凝汽器中建立及维持真空。汽轮机启动前，启动凝汽器抽真空系统能快速排除凝汽器内的空气和非凝结气体，帮助凝汽器在汽轮机排气口建立真空；在机组运行期间，凝汽器抽真空系统持续不断地排除凝汽器内的空气和非凝结气体，以防非凝结气体在凝汽器内积聚，使凝汽器内压力升高而降低机组效率甚至损坏凝汽器及低压转子末级叶片。2真空泵抽吸能力下降的处理经过凝汽器循环水取用海水开式循环，随海水温度的不同，机组满负荷时凝汽器真空值一般在-98〜-95kPa之间。如海水温度未发生明显变化，对应一定负荷下的凝汽器真空值也基本稳定在一定范围内。3月12日，某机组做真空严密性试验，凝汽器压力上升速度为每分钟0.18kPa，真空严密性良好。（2） 3月17日11:00,该机组满负荷运行正常，真空泵A运行、B备用。（3） 3月17日11:02,凝汽器真空由-98.6kPa开始缓慢下降，立即就地检查并通知检修，查找原因。（4） 3月17日11:20，就地检查低压缸防爆膜正常（该厂曾多次发生低压缸防爆膜破裂导致凝汽器真空降低的情况），真空破坏阀关闭正常，凝汽器真空降至-94.5kPa，手动启动备用真空泵B运行，继续查找凝汽器真空下降的原因。（5） 3月17日12:50，停运真空泵A，保持真空泵B运行，真空恢复至-98.6kPa，怀疑真空泵B气液分离器出口逆止阀故障。晚上停机后检查真空泵B气液分离器出口逆止阀有卡涩并处理好。（6） 3月18日06:33，启动准备阶段，启动真空泵A时，电流170A左右（正常为200A左右），出力偏小，切换至真空泵B运行。检修对真空泵A冷却器进行开票检查，未见异常。（7） 3月19日07:00，启动准备阶段，单独运行真空泵A，真空建立速度较为缓慢，真空泵A电流偏小，泵体温度高，循环冷却水正常，切换到真空泵B运行，真空建立速度正常。（8） 3月20日，机组停运状态，检修开票检查真空泵A、B入口气动阀，未见异常。（9） 3月21日07:00，启动准备阶段，启动真空泵A，运行40min泵体工作水出水温度达到60°C，循环冷却水出水温度16°C，真空抽吸速度较慢，切至真空泵B运行。停机后，检修开票检查真空泵A所属连接汽水管道，未见堵塞。（10） 3月22日06:30，启动准备阶段，情况同21日。检修联系运行人员关闭进口气动阀启动真空泵A运行进行观察，泵体温度上涨较快，约20min，本体温度从25C上涨到65C。停机后，检修检查真空泵A盘根密封无异常。3月23日，检修将真空泵A本体与其它检修中机组原工作正常的真空泵本体互换。3月24日06:30，启动准备阶段，真空泵A运行30min,泵体工作水出水温度达60°C,抽真空速度偏慢，循环冷却水进水温度14C、出水温度15C。切为真空泵B运行，运行30min其泵体工作水出水温度25C左右，循环冷却水进水温度14C、回水温度16C。停机后，检修检查真空泵A密封水冷却器，未见堵塞。3月25日06:20，真空泵A运行30min，泵体工作水出水温度达59C，测量整个泵体温度均在65C以上，抽真空速率偏慢，气液分离器上部温度偏高下部正常。3月26日16:30，试转真空泵A，电流192A，抽吸效率较低，泵体工作水出水温度偏高。停运后对气液分离器液位指示开关进行检查，检查发现液位指示开关的浮子丢失，使用内窥镜对气液分离器内筒体进行检查，未发现脱落浮子，其它未发现异常。22:20，再次启动真空泵A，运行人员与检修现场共同检查，拆除真空泵A密封水冷却器后工作水管路滤网及法兰，对真空泵A本体及分离器进行手动补水，发现经冷却器管路出口流水量非常小，而由泵本体倒流出的水量很大(见图3)，且倒流水的管道所处位置整体高于冷却器出口管道，由此判定工作水循环管道不通畅，因工作水无法得到冷却，导致水温升高后产生汽化，进而使真空泵效率下降。由于已检查过气液分离器无堵塞，怀疑换热器堵塞。检修更换真空泵A换热器。图3 工作水循环不畅，泵体高点倒流出的水量远大于低点换热器出口水流量3月27日19:30，更换真空泵A换热器后试转，泵体和工作水温仍不断上升，无改善。检修准备更换气液分离器，在吊装气液分离器的过程中，

突然发现液位开关浮子从气液分离器回水管口处掉落（图4,图5）,以此，证明该浮球就是导致回水不畅的主要原因。装复后，再次试转真空泵A，冷却器工作水进水温度22°C,出水温度19°C,泵体及出水温度正常，真空抽吸正常。至此，真空泵A抽吸效率低的缺陷处理完毕。在分离器底部找到的脱落的浮子图5正常的浮球液位指示开关组合体，用来反馈分离器高、低液位信号3真空泵抽吸能力下降的处理过程分析整个处理过程可以概况为3个阶段：外围检查。从3月17日机组正常运行时发生凝汽器真空下降，根据经验，先后排查低压缸防爆膜、另一台并联真空泵的出口逆止阀严密性、入口气动阀、冷却器循环冷却水、真空泵本体腔室和盘根严密性，至3月22日未找到真空泵A抽吸能力下降的原因。更换部件。3月23日对真空泵A的泵本体进行更换，3月26日更换冷却器，3月27日准备更换气液分离器。找到问题根源。3月26日发现气液分离器液位高低指示浮子脱落但未找到，在随后的试运过程中，由于运行及检修均派出经验丰富的技术人员到现场，拆除滤网及法兰，发现位置较低的冷却器出口工作水管道水流量较小，而泵本体位置较高的管道倒流出的工作水流量较大。据此反常现象，可推断工作水循环管道被堵塞。由于在用工业内窥镜检查气液分离器时，其内部无光源且铸铁容器的内壁反射能力较差，仅发现气液分离器液位高低指示浮子脱落，但未能找到，便断定堵塞在冷却器，而检修也未能坚持3月18日已对冷却器进行开票检查并未发现异常的结论，造成对冷却器进行更换的无谓劳作，而未直接检查气液分离器内部。4点检定修模式下缺陷处理存在的问题首先，对缺陷处理不够重视，安排的检查人员经验不足。在该缺陷的处理初期，虽经几次开票检查，都未能找到问题的根本原因，导致检查更换了本来工作正常的部件，工作量增大。直至多次处理未见成效引起重视后，部分经验丰富的技术人员到现场仔细检查分析，才找到问题的根源。点检定修模式下，每个点检员的责任范围可能不同，当一个缺陷经三次开票处理仍无法消除时，该缺陷应在检修部门引起充分的重视，集中技术力量分析讨论，尽早将问题处理好。其次，缺陷处理持续时间长。该缺陷原因较为蹊跷，脱落的浮子遗留在气液分离器内部，真空泵运行时，浮子漂浮在气液分离器内部的液位表面上，随工作水的流动堵在冷却器的入口处，导致大部分工作水无法正常流动、换热，工作水温度过高汽化造成真空泵出力下降。据真空泵使用说明书，当泵外壳温度高于正常密封水温度14°C以上时，应立即停泵检查原因。当停泵检查时，放掉气液分离器内部的存水，浮球又掉落在气液分离器底部，因气液分离器内壁反射能力差且无光源，类似于黑体，进行内窥检查时未能发现掉落在底部的浮子。该缺陷的处理缺陷处理前后共经历了11天，平均每天晚上停机后安排至少3个工作人员参与查找原因，整个处理过程工作量偏大。最后，缺陷处理过程中，运行和检修跟踪、配合不到位。运行人员发现缺陷后，如果条件允许，应立即联系检修点检人员现场检查确认。经检查后，如果缺陷的现象明显、原因明确，待晚上机组停机后，点检即可安排开票检修。如果初步检查不能确定缺陷原因，运行、检修应共同检查分析，而不能仅仅以为缺陷就是检修的事情。缺陷不能很快消除，同样威胁机组的运行安全。检修的优势在于对系统内部结构和原理比较清楚，运行的优势在于对系统流程的熟悉和参数的敏感，两者密切配合，共同查找并分析原因，提出各自的看法并进行讨论，对问题的尽快解决有非常重要的促进作用。相反，单独一个专业工作，可能由于对工