黃秀麗

摘 要：低壓加熱器疏水不暢的問題作為發(fā)電機(jī)組的常見問題，嚴(yán)重阻礙著機(jī)組穩(wěn)定性和發(fā)電效率的提高。本文以某發(fā)電公司所使用的300MW汽輪機(jī)低壓加熱器疏水不暢的問題進(jìn)行了分析。疏水管道較長、管道彎頭較多會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓加熱器管道內(nèi)流動(dòng)阻力的增大，相關(guān)技術(shù)人員可以對管道阻力進(jìn)行計(jì)算，并制定出相應(yīng)的汽輪機(jī)低壓加熱器輸水管道改造優(yōu)化方案，對管路的方向進(jìn)行改變，縮短輸水管道的長度減少彎頭數(shù)目，實(shí)踐證明該方案可以有效解決汽輪機(jī)低壓加熱器疏水不暢的問題。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 低壓加熱器 疏水不暢 解決對策

低壓加熱器是大中型發(fā)電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)中重要的輔機(jī)設(shè)備之一。低壓加熱器的正常運(yùn)行對機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著重要影響。根據(jù)電廠的調(diào)研，目前許多300 M W 、600 M W亞臨界超臨界機(jī)組位于凝汽器喉部的組合式低壓加熱器（7、8號(hào)低壓加熱器共殼體布置在凝汽器喉部），其中7號(hào)低壓加熱器正常疏水不暢已成為一個(gè)共性問題。由于疏水不暢，造成7號(hào)低壓加熱器水位升高，引起危急疏水閥開啟，將疏水直接排入凝汽器。長期在此狀態(tài)下運(yùn)行，7號(hào)低壓加熱器疏水冷卻段不能發(fā)揮作用，降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

1 低壓加熱器疏水不暢故障分析

（1）低壓加熱器水位控制問題

造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于7、8號(hào)低壓加熱器水位顯示不正常，解決這一問題的關(guān)鍵是對低壓加熱器水位計(jì)和水位開關(guān)進(jìn)行校驗(yàn)，使水位計(jì)和水位開關(guān)能正常運(yùn)行，確保運(yùn)行人員可通過危急疏水調(diào)整門調(diào)整低壓加熱器水位，保證不出現(xiàn)低加滿水現(xiàn)象，避免危急疏水汽水混流和水擊現(xiàn)象。

（2）低壓加熱器疏水壓差低

7、8號(hào)低壓加熱器正常疏水不暢，是由熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝、設(shè)備運(yùn)行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽壓差較小，導(dǎo)致疏水壓差較低，同時(shí)和5、6號(hào)低壓加熱器相比，疏水流量較大所致。

（3）機(jī)組負(fù)荷過低

汽輪機(jī)投入生產(chǎn)之后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷過低時(shí)低壓加熱器容易出現(xiàn)正常管路疏水不暢的問題，需要將汽輪機(jī)故障加熱器的全部或者是部分的疏水通過危急疏水管路導(dǎo)入到凝汽器內(nèi)，從而使得汽輪機(jī)故障低壓加熱器可以正常運(yùn)行，避免對整個(gè)汽輪機(jī)組的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。低壓加熱器疏水不暢問題的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)冷源熱損失的增加，相應(yīng)的回?zé)嵯到y(tǒng)的工作效率也會(huì)出現(xiàn)下降，汽輪機(jī)低壓加熱器運(yùn)行穩(wěn)定性無法保證，影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

（4）管道長度較大且彎頭數(shù)量較多

與其他正常運(yùn)行的低壓加熱器輸水管道相比，出現(xiàn)疏水不暢問題的管路往往管道長度較大且彎頭數(shù)量較多，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致水流阻力的增大，容易發(fā)生疏水不暢的故障。一般來說汽輪機(jī)低壓加熱器會(huì)在特定的位置安裝內(nèi)置式的疏水冷卻器，但是低壓加熱器出口的疏水仍然與飽和水十分接近。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷過低時(shí)，例如300MW的汽輪機(jī)負(fù)荷為200MW時(shí)，低壓加熱器在這種壓力下的飽和水溫為90.5℃，疏水溫度為83℃，如果疏水在流動(dòng)的過程中損失了較大的壓力，就會(huì)導(dǎo)致部分疏水出現(xiàn)汽化的情況，低壓加熱器輸水管道內(nèi)同時(shí)有液相和氣相的流動(dòng)。疏水從單相流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮上嗔鲃?dòng)時(shí)候，管路內(nèi)流體的流速將會(huì)明顯提高，增加大數(shù)十倍以上，這是低壓加熱器疏水管道內(nèi)的壓力損失就會(huì)急劇增大，汽化過程也隨之加快，疏水調(diào)節(jié)閥的前后壓差變小，管道的流通能力降低，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致疏水不暢的情況。

2 影響汽輪機(jī)低壓加熱器疏水的因素

2.1加熱器位置的影響

低壓加熱器一般會(huì)布置在汽輪機(jī)機(jī)房內(nèi)，疏水沿平臺(tái)的下沿走至特定的排氣管處。入股抵押加熱器正常疏水離協(xié)議層的低壓加熱器較近時(shí)，有可能導(dǎo)致該低壓加熱器疏水中的一大部分被分擔(dān)，流至下一層的低壓加熱器，導(dǎo)致下一層低壓加熱器疏水量的增加。針對于此可以在機(jī)組停機(jī)檢修的期間，在兩個(gè)低壓加熱器之間的正常疏水管路上增加截止閥，當(dāng)位于下層的低壓加熱器水位升高時(shí)，可以通過截止閥的調(diào)節(jié)減少流至該低壓加熱器的疏水量，并將過多的疏水轉(zhuǎn)移至其他的低壓加熱器。

2.2疏水阻力的影響

對汽輪機(jī)不同渡河狀態(tài)下的低壓加熱器的抽汽壓力進(jìn)行比較，結(jié)果限制伴隨著負(fù)荷的降低，特定段的抽氣壓差也越來越小，于此同時(shí)兩個(gè)低壓加熱器之間的壓差更小。技術(shù)人員可以進(jìn)行實(shí)地的測量，檢查低壓加熱器疏水管路是否存在過長的問題，包括疏水垂直段和疏水水平段。此外當(dāng)疏水彎頭過多時(shí)也會(huì)導(dǎo)致疏水管路阻力的增大，因而在檢修以及改造的過程中也應(yīng)當(dāng)給予重視。

2.3高低背壓凝汽器的影響

通常發(fā)電機(jī)組的雙低壓缸會(huì)設(shè)置四個(gè)排氣口，其中發(fā)電機(jī)側(cè)為低背壓，而凝汽器汽輪機(jī)側(cè)為高被壓。低壓加熱器分別安裝在不同的背壓的凝汽器內(nèi)，凝汽器背壓的差別進(jìn)而導(dǎo)致低壓加熱器壓力的不同，安裝在低背壓凝汽器內(nèi)的低壓加熱器疏水往往較為暢通，安裝在高背壓凝汽器內(nèi)的低壓加熱器危機(jī)疏水會(huì)有負(fù)荷波動(dòng)開啟的情況。高低背壓凝汽器會(huì)對汽輪機(jī)抽氣口的壓力產(chǎn)生影響，進(jìn)而造成安裝在不同側(cè)的低壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥開度的差別。

3 疏水管道改造

3.1疏水管道改造方案選擇

結(jié)合汽輪機(jī)組的運(yùn)行狀況，可以制定出不同的低壓加熱器疏水管道改造方案，在工作中要對不同的方案的特點(diǎn)進(jìn)行比較，選擇出最為合理高效的改造方案。主要有以下幾種改造方案：（1）設(shè)計(jì)相應(yīng)的試驗(yàn)對汽輪機(jī)低壓加熱器輸水管路的壓力損失進(jìn)行測量，并按照兩相流動(dòng)的情況對壓力損失進(jìn)行計(jì)算，以此為依據(jù)對管路的方向進(jìn)行改變，于此同時(shí)縮短疏水管路的長度，減少管道中彎頭的數(shù)量，這種改造方法難度較低，且現(xiàn)場布置方便；（2）在容易出現(xiàn)故障的低壓加熱器的疏水管道上安裝疏水?dāng)U容器裝置，該裝置可以起到對管道的疏水進(jìn)行擴(kuò)容閃蒸的作用，之后水和蒸汽會(huì)分離開來并被引入到汽輪機(jī)未出現(xiàn)問題的低壓加熱器的不同部位上來，從而達(dá)到氣相和液相流動(dòng)對疏水壓力影響的消除。與一種方案相比該方案會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和設(shè)備的數(shù)量，現(xiàn)場布置難度也比較高；（3）在故障的低壓加熱器出口輸水管道的頂部靠近下一級(jí)加熱器側(cè)，將分流疏水管引流接到凝汽器，從而實(shí)現(xiàn)疏水的分流，通過流量的減少來解決低壓加熱器疏水不暢的問題，這種方案施工也比較容易，但是疏水直接引入凝汽器會(huì)造成回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性降低的問題；（4）對汽輪機(jī)低壓加熱段的疏水冷卻段結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，采用浸沒式的結(jié)構(gòu)，從而使正常的疏水口可以置于橋體的下方，浸沒式結(jié)構(gòu)可以有效解決虹吸口的問題，對于汽輪機(jī)運(yùn)行的水位控制要求不高，因而實(shí)施難度也比較低，但是需要注意的是浸沒式結(jié)構(gòu)為部分流量式，會(huì)導(dǎo)致部分凝結(jié)段換熱管被淹沒，進(jìn)而造成換熱面的浪費(fèi)，組合式抵押加熱器的換熱效率也會(huì)隨之降低；（5）為了確保移動(dòng)至殼體下方的低壓加熱器的疏水口可以正常發(fā)揮效用，需要在疏水冷卻段的最高點(diǎn)設(shè)置一排氣孔，排氣孔的基本作用是啟動(dòng)排氣，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，有可能由于水位控制不當(dāng)導(dǎo)致水位過低的情況，水封也會(huì)受此影響，在該種情況下也需要利用這些排氣孔進(jìn)行排氣。在實(shí)際的疏水管道改造中需要對現(xiàn)場設(shè)備布置情況和發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益等問題進(jìn)行考慮，結(jié)合汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況以及低壓加熱器疏水異常的具體表現(xiàn)及產(chǎn)生原因，選擇恰當(dāng)?shù)母脑旆桨浮?

3.2改造方案可行性分析

如果管徑不會(huì)影響到疏水的效果，在改造中則不需要對疏水管道的管徑進(jìn)行調(diào)整，可以直接利用疏水調(diào)節(jié)門前手動(dòng)門使用原設(shè)備，并將疏水調(diào)節(jié)門后手動(dòng)門取消掉。彎頭數(shù)量的減少是疏水管道改造的重點(diǎn)，抵押節(jié)熱器疏水管道設(shè)置在六個(gè)左右為宜，如果過多則需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整改造。此外管道長度的縮減也會(huì)對疏水效果產(chǎn)生重要的影響，因而改造和過程中可以對低壓加熱器正常疏水管道的長度進(jìn)行縮減，于此同時(shí)延長危機(jī)疏水管道的長度。危急疏水管路直接與汽輪機(jī)的連接，因而不會(huì)對低壓加熱器的危急疏水和啟動(dòng)疏水效果產(chǎn)生影響。根據(jù)疏水管道的改造數(shù)據(jù)可以對改造前后的低壓加熱器正常疏水管道的阻力進(jìn)行計(jì)算，從而分析疏水閥前后的壓差是否可以滿足低壓加熱器疏水自流的要求，對汽輪機(jī)低壓加熱器疏水管道的改造效果進(jìn)行評價(jià)。

3.3汽輪機(jī)低壓加熱器疏水不暢問題的解決措施

綜上所述，疏水管道布置不合理是造成7、8號(hào)低壓加熱疏水不暢的主要原因。解決該問題的對策如下：

（1）校核低加水位計(jì)，保證低壓加熱器水位計(jì)量準(zhǔn)確可靠。保證低壓加熱器不會(huì)滿水至低壓缸，同時(shí)可以保證低壓加熱器危急疏水管道不至于發(fā)生汽水混流和水擊。由于避免了蒸汽直接從危急疏水漏入凝汽器，有利于經(jīng)濟(jì)性，但低加水位出現(xiàn)高‖值時(shí)7、8號(hào)低壓加熱器危急疏水可能仍然需要開啟運(yùn)行。

（2）改造低壓加熱器疏水管道，盡量減少管道彎頭和管道長度或增加管道通流面積，疏水管道降至8號(hào)低壓加熱器疏水口的水平高度以下，以降低管道阻力。這樣可以增加低壓加熱器疏水通流能力，但當(dāng)七、八段抽汽壓差較小仍有低壓加熱器疏水不暢的問題。該方法適用于7、8低壓加熱器危急疏水改造前運(yùn)行時(shí)開度較小的機(jī)組。當(dāng)改造前運(yùn)行的危急疏水開度很大，改造后低壓加熱器疏水有所改善，但不能完全解決問題。一旦低壓缸運(yùn)行狀況發(fā)生變化或低壓缸排汽壓力變化較大，引起七、八段抽汽壓差減小，低壓加熱器正常疏水不暢，導(dǎo)致危急疏水需要開啟。

（3）可以采用增加疏水泵將7號(hào)低壓加熱器疏水打至7號(hào)低壓加熱器出口。疏水泵采用變頻方式自動(dòng)控制，保證低壓加熱器水位正常。由于疏水泵較小，增加變頻疏水泵投資并不大。七、八段抽汽壓差不再作為7號(hào)低壓加熱器疏水動(dòng)力，因此不需要考慮低壓缸及排汽真空變化對疏水的影響。由于7號(hào)低加疏水泵至7號(hào)低壓加熱器出口，8號(hào)低壓加熱器的疏水流量大大降低，從而保證了8號(hào)低壓加熱器疏水可以正常自流至凝汽器。

3.3改造方案實(shí)施效果

通過對實(shí)踐中汽輪機(jī)低壓加熱器疏水管道改造方案實(shí)施效果的總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，采用恰當(dāng)?shù)母脑焓侄沃蠊收系蛪杭訜崞鞯氖杷厥章视行岣?，可以充分滿足汽輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的要求。在實(shí)際運(yùn)行過程中當(dāng)汽輪機(jī)組的深度調(diào)峰時(shí)，低壓加熱器疏水仍然可以通過正常的輸水管道全部逐級(jí)自流至下一級(jí)低壓加熱器，不需要開啟危機(jī)疏水。此外當(dāng)機(jī)組負(fù)荷正常時(shí)，低壓加熱器疏水可以實(shí)現(xiàn)全部的逐級(jí)自流，從而有效降低汽輪機(jī)組的發(fā)電煤耗，提高了汽輪機(jī)低壓加熱系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，對整個(gè)機(jī)組的安全性也有著積極的意義。

4 結(jié)論

結(jié)合汽輪機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況對低壓加熱器輸水管道實(shí)施相應(yīng)的優(yōu)化改造可以有效解決疏水不暢所導(dǎo)致的冷熱源損失增大的問題，提高汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性的和穩(wěn)定性，于此同時(shí)發(fā)電機(jī)組的節(jié)能效果也可以得到的明顯的提升。在實(shí)踐中技術(shù)人員要在滿足發(fā)電工作需求的前提下，盡可能縮短汽輪機(jī)低壓加熱器輸水管道的長度，減少彎頭的數(shù)量，提高汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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