李杰
广东大唐国际潮州发电有限责任公司 515723
摘要：火力发电厂仪表用压缩空气是企业内各设备气动执行机构、气动控制系统及检修用气的气源，保证仪用压缩空气压力稳定，品质合格是各气动系统可靠工作的关键。不同于电力执行机构电源可以分散布置以降低系统风险，压缩空气气源总是源于一处，即由空压机、干燥器、缓冲罐及管道构成的仪表用压缩空气系统，且由于系统设备较多，管路较长，长期运行中易出现空压机设备异常或部分泄漏导致压缩空气压力降低。因此，确保仪用压缩空气压力稳定显得尤为重要。
关键词：仪用压缩空气 空压机 气力输灰 稳定运行
绪论：气动执行机构是大型火力发电厂普遍采用的设备，包括各主要系统气动阀门，气动挡板，气动调节器等。由于其依靠压缩空气作为动力来源，压力稳定，质量优良的压缩空气对设备机构正常快速执行指令动作有着决定性的影响[1]。本文主要通过对某电厂仪用压缩空气系统运行中出现的实际问题及解决方式的讨论，探讨确保仪用压缩空气系统长期稳定运行的方法。对气力输灰用压缩空气作为仪用气备用气源在实际生产中的使用及遇到的问题进行讨论。
1.某电厂仪用压缩空气系统构成
随着燃煤电厂单机容量的扩大，压缩空气的用量随之增大，越来越的的电厂采用全厂集中式的空压机站代替分散设置的模式。空压机设备的集中设置具有提高设备利用率，减少备用数量和占地面积，监控管理方便等优点[2]。某电厂共有2台超临界机组和2台超超临界机组，全厂仪用压缩空气由7台螺杆式空压机提供，为防止电力系统故障造成空压机全停，7台空压机电源分散布置，其中1-3号仪用空压机电源取自公司1号机组厂用电，4、5号空压机电源取自2号机组，6、7号空压机电源分别取自3、4号机组。正常运行情况下空压机4运3备，单台空压机额定出力41.8m3/min，正常控制系统压力不低于0.55MPa，由系统压力控制运行中的空压机加载/写在状态。压缩空气由活性氧化铝干燥器过滤干燥，干燥器额定滤过流量为40 m3/min，共6台干燥器，正常运行时4运2备。
为确保仪用压缩空气系统足够冗余，该电厂另有气力输灰系统9、10号两台螺杆式空压机（以下简称除灰空压机）作为备用，单台额定出力为70.6 m3/min。正常情况下除灰空压机为气力输灰系统提供输灰用压缩空气，必要时可以通过手动阀门切换倒换至仪用压缩空气系统，具体布局见下图。
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2.极端情况下的仪用压缩空气系统异常实例
2.1异常发生前的设备运行状态
在该电厂某次异常前，1号机组停运，2、3、4号机组运行，全网负荷2040MW，因1号机6KV段母线检修，1-3号仪用空压机退备， 4-7号仪用空压机运行，仪用压缩空气母管压力0.62Mpa。
2.2异常发生过程及处理情况
当日14时左右，5号仪用空压机跳闸，仪用压缩空气母管压力逐渐降至0.55MPa，就地检查5号仪用空压机跳闸原因为“空压机紧急停运”，由于原因不明且1-3号空压机均无法启动，将现场管道倒通后，准备启动10号除灰空压机。
10号除灰空压机启动后，开始频繁加卸载，且仪用压缩空气压力未见明显上涨，提高10号除灰加卸载设定值后，仍然频繁加卸载，仪用压缩空气压力持续缓慢下降至0.53MPa左右。
15时左右，经过检修部门各专业检查，5号仪用空压机无明显异常，复位5号仪用空压机急停按钮后，空压机面板报警消除，热控专业认为急停按钮触点接触不良导致此次异常，因仪用空压机缺少备用，可以启动5号仪用空压机运行，急停按钮触点接触不良异常需1-3号仪用空压机恢复备用后再进行消缺处理。
再次启5号仪用空压机后，停10号除灰空压机，仪用压缩空气压力恢复正常,0.6MPa。
2.3针对此次异常的事后分析
仪用压缩空气系统由于其提供全厂用压缩空气，重要程度不言而喻，该电厂针对仪用压缩空气系统进行了足够的冗余与分散设计，然而此次异常事件中，各冗余设计未起到预期作用，原因之一即为3台空压机因电源所在母线检修退出，在紧急情况下启动除灰空压机作为备用时，由于运行人员对现场设备和系统特点不熟悉，10号除灰空压机未起到设计之初的稳定仪用压缩空气压力的作用。10号除灰空压机直接接入空压机机房内仪用压缩空气母管，由于干燥器额定通流量有限，干燥器前母管缓冲能力差。10号除灰空压机出力70.6m3/min，5号仪用空压机出力41.8m3/min，在维持4组仪用干燥器运行的情况下，仪用空气输送遇到瓶颈，无法迅速输送至用户，10号除灰空压机加载，母管压力快速上涨至卸载压力值，导致10号除灰空压机在“加载”-“母管压力高”-“卸载”-“母管压力低”的循环中运行。针对此现象，在此后的运行过程中，如遇到类似情形，需在空压机投入运行时及时启动相应的仪用压缩空气干燥器，以确保各设备出力相适应。
3.失去压缩空气的危害
在失去压缩空气气源时，电厂发电机组的一些重要控制阀门及锅炉助燃油枪无法控制和操作，直接影响锅炉和汽轮机设备的安全运行。其主要的直接影响有：（1）PCV阀无法DCS自动开启，只能靠安全门动作控制汽压，威胁锅炉与汽轮机的运行安全。（2）锅炉侧所有气动调门失气，可能自动开启，蒸汽温度、压力无法控制，威胁机组安全。（3）汽轮机侧疏水气动门失气开启，影响机组安全经济运行。（4）全厂气动门失气后无法操作[3]。（5）液氨供应站气动门采用失气开形式，导致供氨母管压力波动甚至氨气泄漏。
4.仪用压缩空气系统安全稳定运行保障措施
4.1空压机电源分布的优化
4.1.1动力电源
以前文所述设备为例，系统中共有7套仪用空气压缩机设备，为全厂4台机组供应压缩空气，为确保动力电源稳定，不因某一机组厂用电异常导致大面积空压机跳闸，1至7号空压机动力电源分别取自1至4号机组，即使单台机组厂用电出现异常，仍能保证至少4台空压机处在备用状态，满足全厂需求。
4.1.2控制电源
由于仪用空压机设备集中，所有空压机控制电源均取自就近的电除尘变所带母线，该电除尘母线虽有双路电源可以切换，但切换时间比较长。在设备建成初期，即出现由于控制电源失电导致所有仪用空压机电源全部失去的情况。期间仪用压缩空气压力一度降至0.35MPa左右，对运行中的机组构成较大威胁。为防止控制电源部分出现异常导致空压机失去控制无法启动，每台空压机均布置了单独的UPS电源，控制电源短暂失电时，系统可自动切换至蓄电池供电，为控制电源恢复争取时间。
4.2空压机备用气源布局优化
考虑到仪用压缩空气系统仍有3台空压机电源取自1号机组，为防止极端情况下或1号机组厂用电退备等异常情况下其余空压机仍出现异常，在就近的除灰用压缩空气系统上取一联络管道连接至仪用压缩空气母管上。正常情况下此联络管道为非导通状态，极端情况下，可使用该联络管道，联通除灰用压缩空气与仪用压缩空气系统，以确保仪用压缩空气基本稳定。
4.5 压缩空气系统设备的节能控制与国产化
火电厂空压机运行时在低负载的情况较多，随着工业发展与信息技术的进步，空压机设备的改进工作基本以节能优化技术为主[4]。而压缩空气系统系统设备的国产化，可以在降低压缩机维修保养成本的基础上，为空压机系统的经济运行提供保障。本厂使用的空气压缩机主要有康普艾与英格索兰两个进口品牌，系统设备及备件采购周期长、设备设计缺陷等因素会严重影响机组运行。进口设备的大量应用以后进口配件费用也会让压缩空气系统的运行成本有所增加。相关设备的国产化，可以让相关单位在降低运行成本的同时，避免进口设备缺陷给压缩空气系统正常运行带来的不利影响。为保证气力除灰及仪用压缩空气系统的正常运行，相关单位需要从设备运行情况及劣化分析等方面入手，完成国产化设备清单的编制，进而在对相应计划进行完善的基础上，利用国内先进设备与前沿技术，提升大型火电机组压缩空气设备的国产化率。
结语：提高压缩空气系统的运行可靠性，保证压缩空气气源满足要求，方可确保压缩空气驱动的各系统设备安全稳定运行，压缩空气系统经济运行方案设计需要严格依照电厂规模及机组的实际运行情况开展设计，以保证设计方案的实效性。
参考文献：
[1]范新宽，刘亚丽.电厂用空压机运行情况和配置标准调研分析[J].电力建设,2000,21(004):33-36.
[2]周伟朵.浅析1000MW级燃煤电厂空压机机型配置[J].机电信息,2011(000)021:76-77.
[3]侯佳才，卢勇，李奇，夏睿，杜伟.发电厂空压机系统存在的问题及改进措施[J].安徽电力,2011,000（001）:63-66.
[4]郑英.火电厂空压机节能技术研究[J].农家科技（下旬刊）,2017,012(000):254-355.