王龍輝 盧志偉 富海波

【摘 要】9FA燃機在啟動過程中，中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象，嚴重時導(dǎo)致中壓給水母管上的安全閥動作。如果不能有效解決母管內(nèi)水錘現(xiàn)象，對中壓系統(tǒng)各個管道及設(shè)備造成安全隱患。研究造成中壓給水母管產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的主要原因，對保障機組的安全運行具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】9FA燃機，性能加熱器，水錘現(xiàn)象

1.引言

S109FA燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組由PG9351FA型燃氣輪機，D10型、三壓、再熱、雙缸雙流式汽輪機，390H型氫冷發(fā)電機和三壓、再熱、自然循環(huán)余熱鍋爐組成[1]。

中壓系統(tǒng)在燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組中具有重要作用，承擔(dān)著中壓汽水循環(huán)和為性能加熱器提供熱源的任務(wù)。研究發(fā)現(xiàn)，在機組啟動過程中，中壓給水母管內(nèi)會有一次劇烈的水錘現(xiàn)象，造成中壓給水母管上的安全閥動作，本文通過全面分析中壓給水系統(tǒng)，找出中壓給水母管內(nèi)形成水錘的主要原因，根據(jù)運行經(jīng)驗提出解決辦法，為同類型機組解決中壓給水母管水錘問題提供有益借鑒。

2.中壓系統(tǒng)介紹

中壓系統(tǒng)主要包括中壓鍋爐系統(tǒng)和性能加熱器相關(guān)系統(tǒng)，下面進行基本原理介紹。

2.1.中壓鍋爐系統(tǒng)的汽水流程

低壓汽包的水經(jīng)過中壓給水泵進入中壓省煤器，中壓省煤器加熱中壓給水后，一路去性能加熱器，一路經(jīng)過中壓給水調(diào)節(jié)閥后進入中壓汽包。中壓汽包爐水通過一根集中下降管進入分配集箱，在蒸發(fā)器內(nèi)被煙氣加熱，產(chǎn)生的汽水混合物回到中壓汽包。分離出的中壓飽和蒸汽在中壓過熱器中獲得一定的過熱度后，和再熱冷段蒸汽混合，進入再熱器，中壓給水系統(tǒng)如圖1所示。

2.2.性能加熱器系統(tǒng)介紹

性能加熱器系統(tǒng)在天然氣前置模塊內(nèi)，系統(tǒng)圖如圖2所示，該系統(tǒng)由兩臺殼-管式熱交換器串聯(lián)而成。燃料氣從殼側(cè)流過，而管內(nèi)則是給水通道。

性能加熱器系統(tǒng)主要是增加燃料氣體進入燃機的溫度，減少燃料加入量，從而改善燃機效率[2]。在機組啟動過程中，中壓給水溫度高于52℃；性能加熱器放氣閥順控完成；發(fā)電機開關(guān)合閘；控制閥已具備運行條件；加熱器溫度允許已滿足等條件后，性能加熱器將投入運行。

3.中壓給水母管水錘現(xiàn)象分析

在機組START之前，中壓給水泵處于運行狀態(tài)，出口閥打開，連鎖投入。中壓汽包水位在開機水位，中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥在關(guān)閉狀態(tài)。性能加熱器進水側(cè)通風(fēng)閥和出水側(cè)通風(fēng)閥打開，電磁閥FV-4205、電磁閥FV-4211、電磁閥FV-4212、電磁閥FV-4217和溫度控制閥FV-4233在關(guān)閉狀態(tài)。

機組START之后，中壓系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備及閥門狀態(tài)沒有變化，性能加熱器自動投入，進水側(cè)通風(fēng)閥和出水側(cè)通風(fēng)閥關(guān)閉，電磁閥FV-4205和電磁閥FV-4211打開。

初步懷疑性能加熱器的啟動是造成中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象的主要原因，做以下試驗進行驗證。

啟動單臺中壓給水泵，啟動性能加熱器，檢查發(fā)現(xiàn)，在性能加熱器啟動過程中，中壓給水母管壓力下降至2.6MPa左右，后立即上升至7MPa左右，給水泵電流由14A左右上升至25A左右，壓力最高值與中壓給水電動閥后安全閥設(shè)定值相近。

性能加熱器投用時，調(diào)取各相關(guān)管道內(nèi)壓力變化曲線。在圖3中可以看出，當投入性能加熱器后，中壓給水母管壓力急劇上升，隨后又下降趨于正常。

上圖可知，性能加熱器啟動瞬間，中壓給水母管壓力急劇升高。在性能加熱器啟動前，管道內(nèi)是空管，當電磁閥FV4205、FV4211開啟時，這些閥門是氣動閥，開啟時間短，水流動的慣性和水不可壓縮性，進入熱交換器的熱水壓力極速升高，致使中壓給水母管壓力升高，在中壓給水母管內(nèi)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。

4.解決方案

在上述分析中，找到了中壓給水母管產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的根本原因，針對原因，制定在機組啟動時，開啟中壓給水調(diào)節(jié)閥一定開度策略，并進行試驗驗證。

在機組start之前，打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，可以對中壓給水母管進行有效泄壓，防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生。圖4是機組啟動時，沒有打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，中壓給水母管壓力變化曲線，圖5是機組啟動時，打開一定開度的中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥，中壓給水母管壓力變化曲線。

由上圖可知，隨著中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度的逐漸增加，中壓給水母管壓力在逐漸下降，下降趨勢趨于平緩。

在機組啟動之前，中壓汽包水位一般在-250至-200mm之間，可以保證機組在開機過程中一直處于一個安全水位。如果采用打開中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度來降低中壓給水母管壓力，就要綜合考慮，水位和壓力的變化。在中壓給水母管上，中壓給水安全閥的動作值是6.65MPa，把中壓給水母管壓力降到這個壓力值以下，并能保證中壓汽包水位不影響正常開機，根據(jù)圖6所示，選取中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥開度為20%，作為降低中壓給水母管壓力的安全措施。

通過上述措施，我們隨機選取在試驗前后母管壓力值，其對比如下圖所示。

上圖我們可以看出，試驗前，母管壓力最大值平均為6.9MPa，試驗后，母管壓力平均下降到5.7 MPa，效果明顯。

5.結(jié)論

通過中壓鍋爐系統(tǒng)的分析研究，發(fā)現(xiàn)性能加熱器的啟動是造成中壓給水母管發(fā)生水錘現(xiàn)象的主要原因。本文根據(jù)機組的實際運行情況，給出在性能加熱器啟動前開啟中壓汽包給水調(diào)節(jié)閥20%開度的建議，并通過驗證，該方法有效的降低了中壓給水母管的壓力，解決了中壓給水母管在開機過程中的產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的問題。

參考文獻：

[1]中國華電集團.大型燃氣―蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書設(shè)備及系統(tǒng)分冊[M].北京：中國電力出版社，2009.9，247-250.

[2]董建剛.燃氣輪機燃燒技術(shù)探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（11）：7

（作者單位：杭州華電半山發(fā)電有限公司）