孙腾煜 黄纪新
广东惠州天然气发电有限公司，广东 惠州 516000
摘要：本文首先阐述了惠州某电厂二期M701F4型燃机TCA冷却器凝汽器侧流量控制阀运行现状，并对其内漏情况展开风险性分析和经济性分析，进而提出适应性的技改建议,最后提出了技改如评估可行并得到实施所产生的影响与展望。本文所述内容可作为同类型机组燃机TCA冷却器凝汽器侧流量控制阀技改工作的参考依据。
关键词：M701F4 TCA 控制阀 内漏 技改
概述
惠州某电厂二期工程建有三台日本三菱460MW的M701F4型燃气—蒸汽联合循环机组，一般运行方式为一台供热，另两台两班制运行，年均运行时间约11000小时。每台机组配备两台TCA给水泵，将来自低压汽包的给水升压后供给TCA冷却器冷却压气机出口抽出的转子冷却空气，以确保透平转子和叶片等部件不超温。TCA泵给水经TCA冷却器后流向凝汽器（流程一）和高压汽包（流程二）。流程一用于机组启动初期、燃机低负荷阶段或紧急状况下，流程二则应用于其余阶段，具体给水流量分别由两个流量控制阀进行控制。
1.运行现状
在机组启动过程中，负荷大于60MW左右，TCA凝汽器流量控制阀将切换至高压汽包流量控制阀，之后，TCA凝汽器侧流量控制阀保持关闭状态。停机阶段，燃机负荷降至70MW左右时，TCA凝汽器侧流量控制阀开启，在TCA泵停运后逐渐全关。
查阅该电厂2020年二期机组历次启机阶段TCA冷却器注压过程历时数据、相关曲线及日常运行履历得知，二期三台机组TCA凝汽器侧流量控制阀都存在着不同程度的内漏缺陷，这主要是由于该阀前后压差约达15MPa，工作环境极为恶劣所致，该情况在同类型机组中普遍存在。
2.风险性分析
TCA凝汽器侧流量控制阀存在内漏将引起诸多风险。
一方面，在机组启动阶段，TCA给水泵运行后，按常规操作很难甚至无法完成TCA系统的注压，注压时间过长将严重影响两班制机组启动经济性，现场手操TCA冷却水关断阀注压也增加了现场人员的操作量及极大的安全风险。
另一方面，机组正常运行期间的TCA实际给水流量将进一步高于设计流量，这是因为TCA高压汽包侧流量控制阀的开度主要是根据燃机负荷、压气机进气温度、TCA出口水温及压力等参数决定，是与实际TCA给水流量无关的开环控制，其原始设定较理论TCA给水流量本来就留有较大的裕度。TCA给水流量过高不仅使电机运行电流增加，在高负荷下会高于额定电流，设备损耗增加，故障频繁，严重危及机组安全稳定运行，而且也会显著降低机组效率，尤其是大量高温高压的冷却水长期直接漏入凝汽器，损失的能量是非常巨大的。
3.经济性分析
按保守估计，二期机组TCA凝汽器侧流量控制阀内漏量大约在5t/h以上，现基于热力学原理和惠州某电厂相关指标参数来粗略计算该内漏导致的经济性损失。
机组正常运行阶段，TCA回水压力约为15.4Mpa，温度约为260℃，凝汽器中凝结水绝对压力约为6kpa，温度约为31℃。根据水和水蒸气焓值表可查得TCA回水焓值约为1133kJ/kg，凝汽器中凝结水焓值约为130kJ/kg，按照5t/h的内漏量，可计算出系统每小时损失的热量值约为501.5万千焦。该电厂二期机组蒸汽循环效率取保守值30%计算，可估算出机组因TCA凝汽器侧流量控制阀内漏5t/h而引起的每小时少发电量约为417.92kWh。
2020年度，该电厂二期三台机组的累计并网时间为11009h，则二期全年电量损失约为460.09万 kWh，对应全年经济损失（单位电价取二期上网电价0.665元/ kWh）约为305.96万元，具体结果见表1。
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4.技改建议
该电厂二期机组TCA凝汽器侧流量控制阀内漏缺陷的应对主要有以下三种方法：
(1)紧固该阀
此方法治标不治本，仅仅只能使内漏量减少，长期以往该阀内漏情况还是会日趋严重，隐患无法排除，风险将持续存在且呈恶化趋势。此方法可做为临时应对措施，不建议长期采用。
(2)更换新阀
此方法可短时解决内漏问题，但由于阀门结构和工作条件原因，新阀门于不长的时间内再次出现内漏的可能性较大，亦不推荐。
(3)在该阀前增加一个气动隔离阀
新增的气动隔离阀的动作过程为：
a)启机前保持关闭状态；
b)TCA冷却器水侧管路注压完毕后打开；
c)TCA冷却水完全切至TCA冷却器高压汽包侧流量控制阀后关闭；
d)紧急情况下，如TCA冷却水流量过低，该阀将先于TCA冷却器凝汽器侧流量控制阀打开，确保机组安全运行；
e)停机阶段，当TCA凝汽器侧流量控制阀开度目标值高于一定值时（具体数值待定），该阀打开；当TCA泵停运后，该阀再关闭。
以上动作均可通过逻辑设置实现自动，正常无需人工干预。
该方法是否可行的关键点在于紧急情况下，气动隔离阀能否快速开启以保证TCA给水流量充足。最极端的情况就是当TCA冷却器高压汽包侧流量突降至跳机值以下，甚至直接到零，机组将因TCA给水流量低保护动作，延时10秒后跳机。为应对此类特殊情况，可以设定气动阀在TCA给水流量低于正常值（如跳机值+10）时即开启。该电厂一期M701F3燃机曾做过停运两台TCA风机的试验，试验结果是只要在两分钟内重新启动一台TCA风机，机组运行是没有问题的。据此，判断上述极端情况下，只要新增的气动隔离阀动作不至于过慢，机组TCA冷却水流量是可以在保护动作之前及时恢复而不至于跳机或是损坏燃机的。
5.总结与展望
新增气动隔离阀的技改如评估可行并得到实施，则不仅可以彻底解决M701F4机组长期存在的TCA冷却器难以注压、有效缓解TCA给水流量和TCA给水泵工作电流偏高的问题，对该电厂来说，每年还可以避免因TCA冷却器凝汽器侧流量控制阀内漏而产生的多达300万元以上的经济损失。即使技改费用按50万元一台机来计算，半年内就可收回技改成本。
此技改若能成功，不仅可显著提升该电厂二期机组的运行经济性和安全水平，亦可在同类型机组中推广，意义重大，前景可期，值得我们为之努力与尝试。
作者简介：
孙腾煜，男，28岁，电气助理工程师，集控运行高级工。
黄纪新，男，39岁，热能与动力高级工程师，集控运行技师。