国产600 MW 机组7 、8 号低加疏水异常分析及对策.pdf

作者简介:魏伟(1971-),男,吉林四平人,从事国产600 MW机组集控运行管理工作。收稿日期:2006-02-24国产600 MW机组7、8号低加疏水异常分析及对策魏 伟(广东国华粤电台山发电有限公司,广东 台山529228)摘 要:哈三电厂3#机组是我国首台600 MW机组,自3#机组试运投产以来,7#、8#低加疏水始终不正常。文章较系统地分析了7#、8#低加疏水异常的原因,结合电厂实际,本着“少投资、多见效”的原则,提出了切实可行的解决对策,取得了令人满意的效果。关键词:600 MW机组;疏水;异常;分析;对策中图分类号:TK263.T+2 文献标识码:B 文章编号:1006-8198(2007)02-0053-057#and 8#Low Pressure Heater Drain Abnormity Analysis andCountermeasures of Domestic 600 MW UnitsWEI WeiAbstract:3#unit of Hasan power plant is the first 600 MW unit of our county,since putting into operation,the oper2ation of 7#and 8#low-pressure heater drain always abnormal.The paper detailed analyzes the reason of the abnor2mal,and proposes feasible solving methods combining with the plant actual situation,and based on the principle ofless investment,more effectiveness,the method obtains approving effect.Keywords:600 MW unit;drain;abnormity;analysis;countermeasure1 概述哈三电厂3#机组型号为N600-1617/537/537-I型,其低压回热系统采用4台低压加热器,疏水采用逐级自流方式即5#低加疏水流向6#低加,6#低加疏水流向7#(7A、7B),7#流向8#(7A流向8A,7B流向8B),8A、8B分别流向低、高压凝汽器,见图1。自3#机组试运投产以来,7#、8#低加疏水始终不正常,其低加疏水状况见表1。图1 疏水系统图第26卷第2期 青 海 电 力 Vol.26 No.22007年6月 QINGHAI ELECTRIC POWERJun.,2007 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.表17#、8#低加系统疏水状况负荷410430 MW500525 MW580600 MW低 加 号7A8A7B8B7A8A7B8B7A8A7B8B疏冷段水位(mm)500480满量程460500530满量程460520470满量程450水位调节仪指示(mm)270250270250280320250270280240260250正常疏水阀全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开危急疏水阀开启间隔时间(min)00110000510开启持续时间(min)21000005100开启幅度(%)501002507010000800300OIS水位信号正常正常低正常正常正常低正常正常低低正常 注:以上疏水状况为改造之前。加热器疏水异常,不但降低了机组的经济性,还常常威胁主机及其它设备的安全,甚至引起严重的设备损坏事故。经验表明,由于加热器故障而引起汽轮机进水的事故在国内外发生过多起。27#、8#低加疏水异常的主要表现1)在机组正常运行工况下,即负荷在400600 MW时,7#、8#低加的正常疏水调节阀始终全开,危急疏水还不同程度地参与调节,尤其是7#A低加最为严重,不但调节频繁甚至常开,而且最大开启幅度达70%;其次是8#A低加危急疏水在大负荷时经常全开,水位居高不下,更有甚者,若其正常疏水阀全开,则危急疏水阀不到10min即达全开,而水位仍有增无减。按照设计,机组在正常运行工况下,7#、8#低加正常疏水阀开度应在80%85%之间调节,而危急疏水阀仅在加热器发生泄漏或正常疏水阀不能正常工作等情况下才参与调节。2)在机组负荷低于60%时,7#A、8#A、7#B、8#B低加危急疏水相继参与调节,开度均在50%以上,而按照设计,危急疏水在负荷降至30%之前不应开启。3)遇到机组运行方式改变,例如3#高加切除时,则7#、8#低加危急疏水阀又参与调节,7#A低加开度可达70%,且常开,7#B低加最大开度也达60%以上,8#A、8#B低加开度也在20%以上,且8#A有时至全开。37#、8#低加疏水异常的影响311 对机组安全性的影响1)7#A、8#A和7#B、8#B低压加热器分别组装在一个壳体内,并分别布置于低压和高压凝汽器的喉部。7#A、8#A低加的抽汽分别取自1#低压缸的末二级和末一级,7#B、8#B低加的抽汽分别取自2#低压缸的末二级和末一级,其抽汽管道直径很大,且加热器与汽缸垂直距离相对较近,无法布置电动门和逆止门。2)按原设计,危急疏水阀仅在加热器水位高时动作,而平常由正常疏水调节阀控制水位,两者控制特性不同。现正常疏水无法正常工作,正常疏水阀改为全开,不再参与调节,危急疏水阀改为调节阀。实践证明,一旦7#A、8#A和7#B、8#B任一台加热器中的任一个疏水阀门(正常、事故)出现机械故障和控制故障,都将影响到其另外三台加热器疏水状况,造成整个7#、8#低加系统疏水更加困难。另外,如果7#A、7#B、8#A、8#B低加有一个出现泄漏时,若疏水不能及时排出加热器,就可能造成加热器满水,甚至会由于抽汽管道上无阀门,而只能隔离水侧而无法隔离汽侧,在此保护动作过程中,如果出现个别阀门动作不正确将造成停机甚至汽缸进水的严重后果。312 对机组经济性的影响从经济角度分析,疏水不从正常疏水口排出,将造成疏水冷却段部分失效,使加热器加热效率降低,同时这部分疏水潜热未完全被凝结水所吸收,而直接进入凝汽器,被循环水带走,增加了冷源损失,降低了机组的真空,这些都大大地增加了汽轮机的热耗率。根据西安热工研究院对哈三3#机试验后的计算结果:仅7#低加的故障疏水参与调节,使整台机组的煤耗增加01102 g/kWh,热耗率大约增加21435 kJ/kWh。45 青 海 电 力 第26卷 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.47#、8#低加疏水异常原因分析411 设计低加疏水压差小,实际运行疏水量偏大按照设计,疏水是逐级增加的,而设计压差却逐级减小。通过表1与表2比较可以看出,实际运行7#、8#低加的抽汽压力与设计值比相差不大,而疏水量却比设计时增加了十几吨甚至二十几吨,实际运行凝汽器背压(夏季10 kPa)高于设计背压(419 kPa),使得8#低加实际疏水最大差压由设计的1817 kPa降到10 kPa。随着负荷的减小,压差减小,若整个管系及加热器设计或制造、安装及运行中稍有不慎,均会导致阻力增加造成加热器不能正常工作。表2 抽汽压力与疏水量对照表(设计值/实际值)负荷600 MW425 MW低加号7#8#7#8#抽汽压力(kPa)68107010231620104717511017112010疏水总流量(t/h)160130192138219156233177105140129106136110157141凝汽器背压(kPa)41991334199110 注:实际值取自西安热工研究院哈三3#机组性能试验数据。412 加热器结构的影响图2 加热器结构图 蒸汽由壳体上部的蒸汽进口管进入壳体内,经挡汽板和导流板的分配和导向蒸汽和主凝结水换热后,被凝结成水,而不凝结的气体被抽到凝汽器排出。本级疏水和上级来的疏水积聚在壳体的下部被虹吸到疏水冷却段,经疏水冷却段的中间隔板而作曲线流动,被主凝结水进一步冷却,最后由正常疏水管引出。由图2可知:正常水位在中心线下540 mm,(即“0”水位线);高水位线在正常水位线上100mm处,刚好不淹没最下排铜管;低水位线在正常水位线下50 mm处,此时疏水刚好浸没疏水冷却段入口。另外,正常疏水口在加热器中的位置较高(疏水管中心线距加热器中心线240 mm),要想让疏水从正常疏水口排出,疏水冷却段中水位至少应淹没正常疏水口,以利于在疏水冷却段内形成虹吸。而按照现有控制逻辑,当水位未灌到正常疏水口时,事故疏水阀已开启,因而无法形成虹吸。另外,疏水冷却段中的空气按设计由疏水管排向凝汽器,如果此条管路有堵塞(如形成水封),则空气就无法被赶出,同样使虹吸无法建立。413 疏水管道布置的影响综合上述分析,疏水管道的布置要求阻力小,且连续向下倾斜,中间不能存在水封部分。但从现场观察看7#、8#低加外部正常及危急疏水管段阀门和弯头数量较多,据统计仅8#低加弯头数量就有9个。从图3看出:7#低加还存在长度达11272 m水柱高的垂直向上管段;8#A低加存在水封部分,在进入凝汽器之前疏水管由地面向上延伸915 mm后进入凝汽器,既增加了阻力又无法赶出冷却段的空气,从而使正常疏水无法建立55第2期 魏 伟:国产600 MW机组7、8号低加疏水异常分析及对策 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.虹吸。图3 疏水管道布置图5 改造方案根据以上分析,本着少投资、多见效的原则,提出以下措施。511 改造和增加7#、8#低加就地水位计因7#、8#低加改造前采用的磁浮式水位计和翻板式水位计反应迟缓,直观性较差,建议采用反应更灵敏的水位计。另外,从前面的分析可知,我们更关心低加蒸汽凝结段的实际水位,但在设计低加时此处没有装设任何水位计,而只有水位保护装置,为此,建议在7#、8#低加蒸汽凝结段加装就地水位计,以便观察各低加实际水位情况,做出相应调整。512 修改低加系统水位保护定值根据就地实际低加水位指示及单元控制室低加水位信号对低加水位定值进行修正,确保水位保护能够更真实地反映低加的实际水位情况,减少拒动和误动。513 重新给定低加系统水位调节基地仪表的设定值从低加结构可知:要使其疏水虹吸正常发挥作用,加热器疏水冷却段水位不宜太低,8#低加应至少在650 mm,7#低加在680 mm以上。进行现场观察疏冷段内水位是否达到完全淹没疏水口高度,如果未达到疏水口高度,是否可以考虑进行提高水位试验,但有一定的风险,须严格保证就地水位计指示正确,且水位保护动作正常。514 加强对低加系统的维护检修定期对低加系统进行查漏,发现泄漏及时处理。515 加强对低加系统的运行维护发现低加水位异常升高时,应及时切除其运行,并保证水位保护动作正确。516 对低加系统的疏水阀控制方式进行改造为安全起见,将7#A、7#B低加正常疏水调节阀由气开式改为气关式;将8#A、8#B低加正常疏水调节阀由调节式改为常开式。517 改进低加疏水管道布置方式减少疏水阻力尽量减少不必要的弯头数量,缩短疏水管道的长度;取消8#A低加正常疏水管道的水封部分;在疏水冷却段增设排空气口,以便及时、有效地排除积聚的不凝结气体,帮助疏冷段建立虹吸现象;根据现场情况,考虑将7#、8#低加的事故疏水门及8#低加的正常疏水门移至611 m以下;经过核算,加大正常及事故疏水管径。6 改造结果与效果1)在7#、8#低加的疏水冷却段和蒸汽凝结段分别加装了玻璃管水位计。2)以确保低加水位保护和水位指示正确为前提,进行了水位调整试验,在“高”信号不发出的原则下,将7#、8#低加疏冷段水位普遍提高了50mm,使各低加疏冷段水位更接近或达到正常疏水出口。3)对各低加系统进行了查漏,未发现泄漏现象。4)对7#A、7#B、8#A、8#B低加正常疏水管加装小旁路(80 mm),并对后加装小旁路在相同条件下进行了开、关对比试验(结果见表3),从试验可以看出:(a)7#A、7#B、8#B加装旁路阀后,疏水有明显改善。(b)8#A加装旁路阀对其疏水状态影响不大,分析主要原因在于后加小旁路阀仍然没有将疏水的水封部分去掉,同样无法赶出疏水冷却段的空气,致使虹吸无法形成。5)在4)中改造的基础上,又对8#A、8#B低加正常疏水管加装了直导凝汽器的疏水小旁路(80 mm),并在同一条件下进行了开、关对比试验(结果见表4),从表4可以得出以下结论:(a)此次所加疏水小旁路使8#A疏水恢复正常,可见其正常疏水管道的水封部分的确阻碍了65 青 海 电 力 第26卷 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.8#低加正常疏水。(b)对7#A、7#B、8#B疏水影响较小,7#A危急疏水仍不同程度地参与调节。表3 后加正常疏水小旁路开、关试验汇总负荷410430 MW500525 MW580600 MW低 加 号7A8A7B8B7A8A7B8B7A8A7B8B疏冷段水位(mm)500480500500满量程460500530450500550满量程460520470450500460满量程450450水位调节仪指示(mm)270250270250280320250270280240260250250280200240250350200240250240190250正常疏水阀全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开危急疏水阀开启间隔时间(min)0011000051021502100110开启持续时间(min)210000051002100021000510000开启幅度(%)5010025070100008003007010000701000060000OIS水位信号正常正常低正常正常正常低正常正常低低正常正常正常低正常正常正常低正常正常低低正常 注:每栏中上面值为后加旁路门关时状态,下面值为其全开时状态。表4 后加直导凝汽器疏水小旁路阀开、关试验汇总负荷410430 MW510530 MW575600 MW低加号7A8A7B8B7A8A7B8B7A8A7B8B凝结段水位(mm)320300300330330310310350330310310370270270270280260280270270260270260270疏冷段水位(mm)500480490370满量程460510480400490370满量程490510490390490360满量程490390水位调节仪指标(mm)360360350340360370350350370380350340350250250280350250250260350250250250正常疏水阀全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开全开调节全开全开全开调节全开全开全开调节全开危急疏水阀开启间隔时间(min)21021021501102103100015021001010510510开启持续时间(min)115210015210110210210210015000015000015000开启幅度(%)55803510651007015701005015100002000020000OIS水位信号正常正常正常正常正常正常正常正常正常正常正常正常正常低低低正常低低低正常低低低 注:每栏中上面值为后加疏水阀全关时的状态,下面值为全开时的状态。7 结论1)通过以上的分析,7#、8#低加疏水异常原因主要由于低加本身可利用压差小,疏水量大,疏水阻力较大。2)在现有的条件下,尽量减少整个流程的压差,帮助建立正常的虹吸,调整好低加的水位,将是解决问题的主要办法。3)通过改造,7#、8#低加疏水异常问题已得到了显著的改善,说明分析的思路是正确的,随着解决措施的逐步实施,7#、8#低加疏水不畅问题一定会妥善解决。75第2期 魏 伟:国产600 MW机组7、8号低加疏水异常分析及对策 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.