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汽輪機軸封蒸汽溫度波動的原因

發布時間:2019-07-09  發布作者:

摘要: 就某電廠汽輪機軸封蒸汽溫度的異常波動問題加以分析,找出了造成溫度異常變化的原因,主要是減溫水因素和測點因素造成的,并提出相應的改善方案。建議對壓力測點的引出位置進行改善,將壓力變送器引出管接入到引壓管的端部,在低壓軸封進汽壓力的設定上將數值降低,減少供汽量,使用霧化效果更佳的減溫水噴嘴,以期穩定汽輪機軸封蒸汽溫度,確保汽輪機的正常有序運行。
1 相關資料
已知某電廠的汽輪機軸封系統的氣源是由輔助蒸汽母管提供的,該氣源在正常運行條件下,基本壓力始終保持在 0. 35 MPa ~ 0. 65 MPa,溫度在 150℃ ~160℃,并利用加熱器對其進行加熱,直至溫度達到280℃以后,才可以分別為高、中、低壓軸封進行供給。在汽輪機的運行過程中,高、中壓軸封氣源為了實現自密封,會切換成為高壓缸漏氣,低壓軸封則依舊使用輔助蒸汽。高、中壓軸封蒸汽參數為 3. 5 kPa/280℃,低壓軸封蒸汽參數為 3. 5 kPa/150℃ ~170℃。
該電廠從 2018 年初至今,低壓軸封的蒸汽溫度為110℃ ~170℃,并且呈現出規律性波動狀態,減溫水調節閥開度波動為 0% ~100%,見圖 1。
由圖 1 可知,在 1 min 內,低壓軸封蒸汽溫度從170℃迅速降低至 110℃,這會對汽輪機的安全穩定運行造成巨大威脅,但此時減溫水開度與供應量仍處于連續的線性調整狀態,不是導致蒸汽溫度劇烈變化的低壓軸封蒸汽溫度波動曲線主要原因。所以,需要找出造成蒸汽平均溫度劇烈下降的確切原因。
2 蒸汽溫度異常波動的原因
2. 1 減溫水因素
通過對現場進行實際測量得到以下對應關系: 減溫水噴嘴流量 ( 100%,0. 76 L/min) 、調節閥開度( 50%,0. 70 L/min) 、流量( 10%,0. 66 L/min) 。在實際計算過程中,以較為理想化的熱能轉換關系作為實施計算的前提條件。已知所有的減溫水都用在了降低蒸汽溫度上,那么此時的質量、熱平衡方程式應該為:
q V1 h 1 + q Vj h j = q V2 h 2
q V1 = ( q V2 h 2 - q Vj h j ) /h 1
式中,q V1 為氣流量,q Vj 為減溫水流量,q V2 為經減溫器后的蒸汽流量,h 1 為汽比焓,h j 為減溫水比焓,h 2 為經減溫器后的蒸汽比焓。
根據計算,可以獲得蒸汽流量,蒸汽流量等于7. 40 kg/min ~8. 52 kg/min。但在實際測量過程中,得到的實際低壓軸封蒸汽流量往往要小于計算所得出的數值。因此,可以進一步斷定,減溫水并不能完全轉變成蒸汽,絕大多數是以汽液共存的形式存在于減溫水噴嘴后的管道中。所以,在下游管道中的氣流通常都攜帶著大量小水珠。在下游管道中,減溫減壓的蒸汽會先對 10MAW24CT002 測點中的熱電偶套管進行沖擊,之后再繼續沖擊 10MAW24CT001 測點。因為此時的蒸汽中攜帶了大量小水珠,所以在局部較為密集的區域內,小水珠會附著在熱電偶套管表面,并且會受到水的氣化潛熱特點影響,使套管上的熱量被水膜吸收,電熱偶溫度降低。此時,若因為蒸汽流量而導致蒸汽混流不均勻區域發生前后移動,那么該區域與溫度測點相互接觸時,就會導致溫度測點中的測量值迅速下降。
在實際反復試驗過程中可以清楚地看到,當蒸汽調節閥本身的開度在 40% ~ 45% 時,調節線性不佳。例如,在 0. 48 MPa 的供汽壓力下,相應的蒸汽調節閥開度為 40. 4%、44. 4%,測得的蒸汽壓力為 1. 19 kPa、4. 30 kPa。但在實際設計過程中,低壓軸封蒸汽壓力往往為 3. 50 kPa,說明此時的調節閥調節線性正處于不佳區間內,任何微小的波動都會對下游蒸汽流量產生較大影響,會給溫度測量工作帶來巨大干擾。若采取手動模式對蒸汽調節閥加以調控,在不改變調節閥開度的前提下,下游蒸汽壓力會隨著起源壓力發生變化,但蒸汽溫度不會出現大幅度波動,進一步證明了蒸汽調節線性不佳和汽源壓力所造成的波動不會導致蒸汽混流不均勻區域內出現大范圍移動。
2. 2 測點因素
對 10MAW24CP001 與 P002 這兩個壓力測點實施校準、調整,并將壓力引出口放在同一水平高度上,避免因高度差而引發測量偏差。通常情況下,在系統穩定運行與停運過程中,兩個測點的數據十分相近,變化趨勢基本一致,但測量偏差仍然存在,而且會隨著工況的變化而增大,偏差會進一步被放大。
蒸汽調節閥使用的是單沖量調節,負責調節壓力數值,基本上就是兩個測點的綜合計算值。當一個測點測量數值準確,而另一個測點測量數值偏差較大時,計算機數值勢必會與實際值相偏離,致使調節閥設定值偏離實際需求。若測點測量得到的數值相對偏小,計算機數值也勢必偏小,就會造成調節閥的實際開度大于需求開度,待測點與波動恢復正常后,還需再次關小調節閥。反復調節勢必會導致混流不均勻區域出現前后移動,會使蒸汽溫度出現大幅度波動。
3 改善方案
第一,可以嘗試對壓力測點的引出位置加以改善,使氣壓與氣流的變化能夠對壓力變送器產生同等影響,避免測量出現較大波動。第二,將壓力變送器引出管接入到引壓管的端部,以降低測量偏差。第三,在低壓軸封進汽壓力的設定上將數值降低,減少供汽量,使下游管道中混流不均勻區域出現前移,從而與溫度測點區間相互脫離。第四,為了進一步降低噴出水滴的直徑和出現混流不均勻區域的可能性,可以使用霧化效果更佳的減溫水噴嘴。
4 結語
防止蒸汽外泄是汽輪機軸封系統較為主要的功能之一,也是確保汽輪機運行效率的關鍵,軸封蒸汽溫度穩定對汽輪機的安全穩定運行具有重要意義。因此,要不斷尋求新的有效對策與處理辦法,從而解決汽輪機軸封蒸汽溫度波動問題。
 
 
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