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汽轮机轴封蒸汽温度波动的原因

发布时间:2019-07-09  发布作者:

摘要: 就某电厂汽轮机轴封蒸汽温度的异常波动问题加以分析,找出了造成温度异常变化的原因,主要是减温水因素和测点因素造成的,并提出相应的改善方案。建议对压力测点的引出位置进行改善,将压力变送器引出管接入到引压管的端部,在低压轴封进汽压力的设定上将数值降低,减少供汽量,使用雾化效果更佳的减温水喷嘴,以期稳定汽轮机轴封蒸汽温度,确保汽轮机的正常有序运行。
1 相关资料
已知某电厂的汽轮机轴封系统的气源是由辅助蒸汽母管提供的,该气源在正常运行条件下,基本压力始终保持在 0. 35 MPa ~ 0. 65 MPa,温度在 150℃ ~160℃,并利用加热器对其进行加热,直至温度达到280℃以后,才可以分别为高、中、低压轴封进行供给。在汽轮机的运行过程中,高、中压轴封气源为了实现自密封,会切换成为高压缸漏气,低压轴封则依旧使用辅助蒸汽。高、中压轴封蒸汽参数为 3. 5 kPa/280℃,低压轴封蒸汽参数为 3. 5 kPa/150℃ ~170℃。
该电厂从 2018 年初至今,低压轴封的蒸汽温度为110℃ ~170℃,并且呈现出规律性波动状态,减温水调节阀开度波动为 0% ~100%,见图 1。
由图 1 可知,在 1 min 内,低压轴封蒸汽温度从170℃迅速降低至 110℃,这会对汽轮机的安全稳定运行造成巨大威胁,但此时减温水开度与供应量仍处于连续的线性调整状态,不是导致蒸汽温度剧烈变化的低压轴封蒸汽温度波动曲线主要原因。所以,需要找出造成蒸汽平均温度剧烈下降的确切原因。
2 蒸汽温度异常波动的原因
2. 1 减温水因素
通过对现场进行实际测量得到以下对应关系: 减温水喷嘴流量 ( 100%,0. 76 L/min) 、调节阀开度( 50%,0. 70 L/min) 、流量( 10%,0. 66 L/min) 。在实际计算过程中,以较为理想化的热能转换关系作为实施计算的前提条件。已知所有的减温水都用在了降低蒸汽温度上,那么此时的质量、热平衡方程式应该为:
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 为气流量,q Vj 为减温水流量,q V2 为经减温器后的蒸汽流量,h 1 为汽比焓,h j 为减温水比焓,h 2 为经减温器后的蒸汽比焓。
根据计算,可以获得蒸汽流量,蒸汽流量等于7. 40 kg/min ~8. 52 kg/min。但在实际测量过程中,得到的实际低压轴封蒸汽流量往往要小于计算所得出的数值。因此,可以进一步断定,减温水并不能完全转变成蒸汽,绝大多数是以汽液共存的形式存在于减温水喷嘴后的管道中。所以,在下游管道中的气流通常都携带着大量小水珠。在下游管道中,减温减压的蒸汽会先对 10MAW24CT002 测点中的热电偶套管进行冲击,之后再继续冲击 10MAW24CT001 测点。因为此时的蒸汽中携带了大量小水珠,所以在局部较为密集的区域内,小水珠会附着在热电偶套管表面,并且会受到水的气化潜热特点影响,使套管上的热量被水膜吸收,电热偶温度降低。此时,若因为蒸汽流量而导致蒸汽混流不均匀区域发生前后移动,那么该区域与温度测点相互接触时,就会导致温度测点中的测量值迅速下降。
在实际反复试验过程中可以清楚地看到,当蒸汽调节阀本身的开度在 40% ~ 45% 时,调节线性不佳。例如,在 0. 48 MPa 的供汽压力下,相应的蒸汽调节阀开度为 40. 4%、44. 4%,测得的蒸汽压力为 1. 19 kPa、4. 30 kPa。但在实际设计过程中,低压轴封蒸汽压力往往为 3. 50 kPa,说明此时的调节阀调节线性正处于不佳区间内,任何微小的波动都会对下游蒸汽流量产生较大影响,会给温度测量工作带来巨大干扰。若采取手动模式对蒸汽调节阀加以调控,在不改变调节阀开度的前提下,下游蒸汽压力会随着起源压力发生变化,但蒸汽温度不会出现大幅度波动,进一步证明了蒸汽调节线性不佳和汽源压力所造成的波动不会导致蒸汽混流不均匀区域内出现大范围移动。
2. 2 测点因素
对 10MAW24CP001 与 P002 这两个压力测点实施校准、调整,并将压力引出口放在同一水平高度上,避免因高度差而引发测量偏差。通常情况下,在系统稳定运行与停运过程中,两个测点的数据十分相近,变化趋势基本一致,但测量偏差仍然存在,而且会随着工况的变化而增大,偏差会进一步被放大。
蒸汽调节阀使用的是单冲量调节,负责调节压力数值,基本上就是两个测点的综合计算值。当一个测点测量数值准确,而另一个测点测量数值偏差较大时,计算机数值势必会与实际值相偏离,致使调节阀设定值偏离实际需求。若测点测量得到的数值相对偏小,计算机数值也势必偏小,就会造成调节阀的实际开度大于需求开度,待测点与波动恢复正常后,还需再次关小调节阀。反复调节势必会导致混流不均匀区域出现前后移动,会使蒸汽温度出现大幅度波动。
3 改善方案
第一,可以尝试对压力测点的引出位置加以改善,使气压与气流的变化能够对压力变送器产生同等影响,避免测量出现较大波动。第二,将压力变送器引出管接入到引压管的端部,以降低测量偏差。第三,在低压轴封进汽压力的设定上将数值降低,减少供汽量,使下游管道中混流不均匀区域出现前移,从而与温度测点区间相互脱离。第四,为了进一步降低喷出水滴的直径和出现混流不均匀区域的可能性,可以使用雾化效果更佳的减温水喷嘴。
4 结语
防止蒸汽外泄是汽轮机轴封系统较为主要的功能之一,也是确保汽轮机运行效率的关键,轴封蒸汽温度稳定对汽轮机的安全稳定运行具有重要意义。因此,要不断寻求新的有效对策与处理办法,从而解决汽轮机轴封蒸汽温度波动问题。
 
 
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