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所属栏目:机电一体化论文
发布时间:2014-07-12 14:48:37 更新时间:2014-07-12 14:58:36
1 引言
电力(火电)生产企业发生事故,尤其是发电设备的严重损坏事故,不但对企业自身造成严重的经济损失,还会对国民经济和人民生活带来重大的损失。作为火电企业的核心设备汽轮机组连续长期在高温、高压、高转速条件下工作,且与众多的辅助设备和复杂的汽、水、油系统有机地联合工作,系统的故障必然会对汽轮机的安全稳定运行带来一定的影响。汽轮机抽汽系统的安全稳定运行,对防止汽轮机超速、振动、叶片损坏等恶性事故起着至关重要的影响。
2 系统设备概述
盘石2×135MW热电厂两台汽轮机组采用东方汽轮机厂生产的CC135-13.2/0.245/535/535型超高压单轴双缸双抽一级可调凝汽式汽轮机,高中压缸合缸,其中高压缸 1个调节级+8个压力级,中压缸10级,低压缸2*6级,回热系统采用二高加、四低加、一除氧器方式。两台机组具有八段非调整抽汽,各段抽汽参数及用途如下表: 汽轮机三抽至除氧器管道系统见图1。
图1 汽轮机三抽至除氧器系统图
3 三抽管道壁温异常下降故障及原因分析
3.1 三抽管道壁异常下降故障现象
为满足电网运行需要,机组在运行过程中需及时对负荷的做调整,盘石石2×135MW热电厂两台机组在由高负荷下调过程中及停机过程中,降负荷速率在1MW/min时三段抽汽温度下降过快,监测数据显严重时曾发生三段抽汽管道下壁温度3秒钟下降150℃。某次因负荷调整需,机组负荷由110MW以1MW/min的下降速率降至70MW过程中,三段抽汽管道壁温7秒钟内从342℃降至154℃,由于壁温下降速度过快,运行人员没有及时发现,对运行参数没有进行调整,导致汽轮机上下壁缸温超限,汽轮机2号瓦x向轴振由0.04mm增大至0.25mm,达到汽轮机轴振保护动作跳机值,汽轮机组ETS保护动作跳机,发电机组解列,造成了比较严重的后果。
3.2 三抽管道壁温异常下降原因分析
汽轮机三段抽汽管道现场布置为:在汽轮机三段抽汽口附近汽机房标高3.5米位置安装一气动逆止阀,位于汽机房标高16米高位置安装一电动闸阀,而除氧水箱中心标高18.8米,除氧头标高21米,除氧水箱在运行过程的蓄水量约100吨,其内部存有大量的饱和水和饱和蒸汽,除氧器在正常运行方式为滑压运行,在汽轮机降负荷过时,由于除氧器本身的蓄热,其压力下降速度小于三段抽汽管道压力下降速度,导致部分饱和水蒸发为饱和蒸汽,造成除氧器内部分蒸汽倒流至三段管道,在三段抽汽管首内蒸汽倒流过程中,由于抽汽管道的散热,导致三段抽汽管道内的微量饱和蒸汽凝结成水,凝结过程放热,又使部分凝结水蒸发,形成一个蒸汽凝结总体趋势。由于此过程持续时间不会太长,且三抽汽逆止阀作为汽轮机超速阀门会在蒸汽倒流时动作以便保护汽轮机超速,同时运行人员监视调整,会对蒸汽凝结的总体趋势减缓至停止,以保证汽轮机的安全稳定运行。
汽轮机上下壁温的超限原因分析:三段抽汽管道的蒸汽倒流导致三段抽汽逆止阀前管道部分饱和压力下蒸汽滞流,由于温度的下降凝结成水,特别是汽轮机三段抽汽口附近饱和蒸汽由于受到温度的下降影响会有凝结水出现,凝结水遇到高温缸体蒸发,蒸发吸热致使上缸壁温下降。
4 壁温异常下降处理措施
通过分析可知,造成汽轮机三段抽汽管道甚至汽轮机上下壁温超限的根本原因在于汽轮机在降负荷过程中由于除氧器本身的蓄热惯性,其压力下降速度小于汽轮机降负荷过程中三段抽汽下降速度导致三段抽汽滞流,严重时可能引起除氧器内的饱和水闪蒸,所产生的蒸汽倒流入汽轮机造成超速。解决三段抽汽管道壁温异常下降可采取系统技术改进和运行操作两方面进行,具体方案措施如下。
4.1 系统技术改进
为保证汽轮机安全运行,特别是防止汽轮机运行超速,在汽轮机抽汽管道靠近汽轮机附近加装气动逆止阀,而三段抽汽是用于除氧器的加热,除氧器不同于其它表面式加热器,运行时其内部有大量的饱和蒸汽,当机组甩负荷以及停机时,会发生闪蒸,所产生的蒸汽会产生倒流至汽轮机的严重危险性。针对除氧器和三抽管道系统的特性,盘石2×135MW热电厂采取在靠近除氧器附近的三段抽管道上各安装一台H44H机械式止回阀,以防止蒸汽倒流。
4.2运行操作改进
在汽轮机降负荷及停机过程中,针对三段抽汽逆止阀后可能出现的蒸汽滞流凝结现象,要及时开启三段抽汽逆止阀前、后疏水至疏扩电动门,以便消除蒸汽滞流凝结,保证汽机轮机组的安全稳定运行。
5 改进后效果
盘石2×135MW热电厂两台机组在对三段抽汽管道技术改进后,以降负荷速率3MW/min对汽轮机组进行降负荷实验,实验过程中没有发现三段抽汽管道壁温发生剧烈变化,负荷由120MW降至70MW过程中三抽管壁温度只有15℃温降。在降负荷实验过程中,打开了三抽逆止门前、后疏水至疏扩电动门,没有发现汽轮机壁温有波动现象发生。
通过两项措施的改进,完全可以阻止汽轮机组在降负荷及停机时除氧器内的饱和水闪蒸产生蒸汽倒流入汽轮机以发生汽轮机超速,同时了避免三抽管道逆止阀前蒸汽凝结积水现象出现导致汽轮机上下缸壁温超限事故发生,提高了机组变工况运行的稳定性,保证了机组的安全稳定运行。
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