汽轮机真空度下降故障及防范措施探析

发表时间:2020/5/14   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:吕海军
[导读] 摘要:汽轮机的真空运行具有较高的经济性,能够有效节约企业的生产成本。
        中国电建集团核电工程有限公司  山东省济南市  250000
        摘要:汽轮机的真空运行具有较高的经济性,能够有效节约企业的生产成本。一旦汽轮机出现真空度下降故障,将会大大降低汽轮机的运行效率,增加生产成本。如果汽轮机出现真空度下降故障后,仍然按照原有负荷运行,将会提升汽轮机的轴向推力,导致轴承部位的温度升高,严重时将会烧毁汽轮机的零部件,因此需做好汽轮机真空度下降故障的防范工作。
        关键词:汽轮机;真空度;下降故障;防范措施
        1真空形成原理
        汽轮机排汽在恒压下通过换热冷凝成水,大量蒸汽凝结时,体积迅速变小,是凝汽器汽侧形成高度真空。真空系统出现真空度降低的危害主要表现在以下几个方面:
        (1)机组效率降低,供电气耗增加,凝汽器端差变大。(2)加大了真空泵出力,增加了能耗。(3)凝结水含氧量增大,可能引起系统管束腐蚀。造成真空度低的因素主要有凝汽器换热效果差(换热管结垢、端差大);真空严密性差(泄漏点多);凝汽器水位不正常或热负荷过高;真空泵出力不足或故障。
        2汽轮机真空度下降的类型及其原因
        2.1急剧下降故障分析
        (1)循环水中断。运维人员需要根据循环水泵的不同表现,分析故障原因及排除方法。如果循环水泵的电机电流与水泵出口压力数值均为0,表明循环泵出现跳闸问题,可以通过启动备用循环水泵的方式恢复循环水的供应;如果循环水泵的电机电流与水泵出口压力急剧下降,表明循环水泵本身存在故障,可以通过启动备用循环水泵的方式恢复循环水的供应,同时应检修故障循环水泵。(2)轴封供汽中断。运维人员需要根据轴封供汽压力,分析汽轮机真空度下降故障原因,高效排除故障。轴封供汽压力数值不超过0,则表明轴封供汽中断问题出现,运维人员需要开启轴封汽调节阀的旁路阀,分析调节阀是否出现阀芯脱落问题。(3)凝汽器满水。凝汽器满水问题出现的原因在于铜管泄漏,运维人员需要开启备用凝结水泵,将凝汽器内的水排出,确保热井液位处于正常范围。如果凝结水的硬度较大,也会导致铜管泄漏问题的出现,运维人员需要立即关闭凝汽器,进行凝结水的更换。针对铜管泄漏问题,运维人员应拆开凝汽器前后封头,往壳程中注水,观察铜管管口泄漏情况并进行标记,如果少量铜管泄漏可用堵头封堵,如果有大量铜管泄漏就需要更换铜管。
        2.2后轴封供汽不足或中断
        后轴封供汽不足或中断,会使不凝气体从外部漏入真空部分,最终漏入凝汽器。过多的不凝气体会留在冷凝器中,影响传热。凝结水过冷度的增加不仅会使真空度迅速下降,但同时也使转子收缩和胀差向负方向变化,这是由于风冷轴颈密封蒸汽损失往往是由于轴封压力自动调节失灵或手动调节不当造成的。轴封蒸汽不足或中断时,应关闭轴封泄漏阀。
        2.3凝汽器真空系统不严密,汽侧漏汽导致进气
        当真空系统不严密且有小漏点时,非冷凝蒸汽从外漏到真空部分,最后漏到凝汽器。凝汽器内滞留的非冷凝气体过多,影响传热,导致真空度异常下降。这种真空降的特点是降速慢,当真空降到一定值时,保持稳定,不再下降,说明漏汽和抽气平衡。真空系统泄漏增加时,主要现象是:汽轮机排汽温度与凝汽器出口循环水温度差增大,凝结水过冷度增大。此时,应立即查找并排除漏风的原因和漏风点。
        3防范汽轮机的真空度下降的策略
        3.1认真做好系统泄露检查,发现泄露及时处理
        汽轮机的真空系统泄漏检查工作是一个复杂的系统工程,检查的方法和具体实施方案工程量比较大,且相对比较繁琐。因此,在停机检修进行真空度泄漏检查之前,需要制定详细的操作预案,对于容易出现漏点的部位,如管线阀门处、焊接接头处需要进行详细检查,并对检查结果进行复核和及时上报,以便及时进行维修整改,同时一般情况下,可使用水封门阀门,对于真空度的控制具有优势。


        3.2清洗冷却面
        结垢处是影响传热的最主要的因素,因此必须对冷却面进行定期清洗,保证冷却面的光泽度才能有效地保证传热效果和质量。一般可以通过二步法(干洗法和酸洗法)来清洗。判断结垢是否存在的依据是通过运行数据的合理有效分析,结垢严重的传热数据会呈现出较大的变化,通过数据分析,可以及时发现结垢的存在,此时结垢处于初期阶段,可用干洗法。
        3.3提高抽气器抽吸能力
        原射水抽气器更换为TD-32型新型高效多通道射水抽气器,抽气量由原来的15kg/h增大到32kg/h。它除了具有结构简单、安全可靠等优点以外,与旋转式真空泵相比建设投资为后者的1/7,同时具有如下优点:(1)不存在动、静体磨损,寿命损耗极低,抽吸内效率不受运行时间影响,检修间隔期长。(2)对工作水所含杂质的质量浓度及体积浓度要求低。(3)有良好的启动性,可实现余速利用。(4)抽气量大且耗功低。(5)根据等截面喉管末端仍具有较高流速及整个喉管之间互不干涉原理,该型抽气器实现了喉管下段及出口的分段抽气所提供的后置式抽气器也从单到多通道,产生微负压,供抽吸轴封加热器排汽,省掉轴封加热器鼓风机,节约5.5kW电机厂用电。
        3.4缓慢开展混汽暖管工作
        正常情况下,只有机组正式投入使用后才可以进行混汽的投入工作,同时,还需要开展相应的暖管工作。主要是因为在机组停止运行之后再次启动的时候,在混汽管道内部往往都会存在一定数量的空气积存问题。在开展混汽管道暖管工作的时候,积存的空气就会进入到对应部件内部中。暖管过程温度升高不要太快,升温最好控制在2~3℃/min的速度进行,严格控制温升速度,随时检查管道的热胀情况和机组是否受力,否则须减缓暖管速度或停止暖管,打开淋阀及疏水器,检查疏水系统是否通畅。开展暖管工作时做好如下几点:第一,内部压力的适当调高以及排空阀的适当开启。第二,电动阀的停止操作务必缓慢进行,主要目的就是为了在密切关注真空度的基础上,将管道内部积存的空气以合理的时间进行消化。
        3.5严格遵守操作规程
        在汽轮机的工作过程中只要其中的任何一个环节出现了问题,都有可能引发一些运行问题,并且在故障发生之前,相关的参数数据也会出现对应的变化,因此运行人员需要对参数数据的变化极为敏感,要求运行人员需要在全面严格遵循操作规程的基础上做到心细如发。为了避免出现重蹈覆辙的现象,需要严格遵照操作规程,做到操作程序的细致执行、抹除侥幸心理、从客观实际出发、设施操作和观察并存、操作后的设施检验这五步。同时,在正式操作之前将操作票进行细致严格的填写,确保各项操作的规范化。让操作人员意识到汽轮机真空度下降故障的危害,提高对汽轮机稳定运行的重视,才可以保障汽轮机运行状况的有效监管。
        3.6维持汽轮机抽真空系统的途径
        一是加强系统密封,减少漏风;二是选择合适的抽汽装置,及时抽汽凝汽器内不凝气体。第一个是不可预测的,而第二个更具可操作性。水环式真空泵抽气装置种类繁多,比水射流抽气器具有明显的优越性。它具有结构独特、抽气量大、耗水量小、安全可靠、寿命长、节能等特点,在电厂中得到了广泛的应用。目前,我国300MW及以上机组凝汽器真空设备采用水环真空泵。50MW、200MW等中小型汽轮机组凝汽器真空设备也采用水环式真空泵。
        结论
        汽轮机其运行的真空性高低与否对于整个机组的安全稳定运行有着十分重要的意义,在实际的运行中往往因为诸如油箱内部状况、汽机给水泵的工作状态异常、叶片自身破损以及汽轮机振动幅度较大等问题,而引发相应的真空度急剧或者是缓慢下降,这些问题的存在对于整个机组的运行都有着相应的影响,通过缓慢开展混汽暖管工作、轴承部位的合理检查、提升运行人员的责任心以及严格按照操作规程,会对汽轮机内部真空度下降问题有一定的帮助,从而确保汽轮机自身的安全稳定运行。
        参考文献:
        [1]苑志猛.关于电厂汽轮机运行中的常见故障分析及应对策略探讨[J].应用能源技术,2018(6):38-40.
        [2]翟耀兵.试论电厂汽轮机的常见故障及处理对策[J].中国高新技术企业,2019(25):150-152.
        [3]冯光华.汽轮机组凝汽器真空降低的原因分析及处理[J].广东化工,2019(24):90,103.
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