汽液兩相流疏水器在鋁電機(jī)組上的改造技術(shù)分析

       汽液兩相流疏水器在鋁電機(jī)組上的改造技術(shù)分析，橋鋁電5臺125MW汽輪機(jī)高、低壓加熱器所用的是電動式疏水調(diào)節(jié)閥,其工作可靠性差,而時常處于低水位運(yùn)行的現(xiàn)象。文章針對此問題,結(jié)合橋鋁電二廠1#汽輪機(jī)高、低壓加熱器疏水裝置進(jìn)行了改造,改造中應(yīng)用了汽液兩相流疏水器,并對其的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹,具有一定的參考價值。
       橋鋁電5臺125MW汽輪機(jī)高、低壓加熱器所用的是電動式疏水調(diào)節(jié)閥,其工作原理是熱工控制水位計(jì)接受高、低壓加熱器水位的變化,經(jīng)過壓差變送器、比例積分單元、操作單元,后由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱疏水調(diào)節(jié)閥的搖桿、杠桿帶動閥桿,閥桿則帶動滑閥上下移動,改變滑閥套窗口通流面積來實(shí)現(xiàn)控制水位的目的。
       通過實(shí)際觀察,高、低壓加熱器時常出現(xiàn)較低的水位,甚至有無水位運(yùn)行的現(xiàn)象。加熱器無水位運(yùn)行會使本級抽汽隨疏水串入下一級加熱器,它不僅將高能級抽汽貶為低能級使用,大幅度降低機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性,而且還會使管壁、閥門遭受汽蝕和沖擊,致使管壁、閥體很快變薄,在運(yùn)行中,發(fā)生破裂,造成事故。這種情況曾在二廠1#、2#、5#機(jī)上發(fā)生過多次。
       機(jī)組運(yùn)行中疏水調(diào)節(jié)閥常出現(xiàn)搖桿、杠桿、心軸、閥桿斷裂,滑閥卡澀、電動執(zhí)行器故障、熱工控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈等,不得不將加熱器退出運(yùn)行進(jìn)行檢修,降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
       二廠1#汽輪機(jī)高、低壓加熱器疏水裝置改造中應(yīng)用了汽液兩相流疏水器,從而在1#汽輪機(jī)上解決了上述問題。
1汽液兩相流疏水器工作原理、功能及特點(diǎn)
1.1工作原理
       汽液兩相流疏水器其主要組成部件如圖1所示,它由信號筒、進(jìn)口閥、調(diào)節(jié)器、旁路閥所組成。隨加熱器汽側(cè)內(nèi)疏水水位的不同,信號筒內(nèi)通道面積發(fā)生變化,以控制調(diào)節(jié)汽量。加熱器內(nèi)的疏水先經(jīng)過進(jìn)口閥,然后進(jìn)入調(diào)節(jié)器和信號筒來的調(diào)節(jié)汽相混合經(jīng)喉部排出。當(dāng)加熱器內(nèi)疏水水位下降時,由信號筒進(jìn)入調(diào)節(jié)器的汽量則增加,排擠疏水的流動,使疏水的流動能力下降,保證加熱器內(nèi)疏水水位穩(wěn)定在正常的位置。反之,當(dāng)加熱器內(nèi)疏水水位上升時,通過信號筒的調(diào)節(jié)汽量則減少,疏水經(jīng)過調(diào)節(jié)器的流動能力增大,以滿足工況變化要求,實(shí)現(xiàn)水位的自動控制。
1.2功能
       1)能根據(jù)加熱器疏水水位的變化,及時自動調(diào)節(jié)水位至正常值。
圖1汽液兩相流疏水器系統(tǒng)示意圖
       2)其疏水調(diào)節(jié)適應(yīng)加熱器疏水量隨機(jī)組負(fù)荷、蒸汽參數(shù)變化而變化的運(yùn)行狀況(加熱器疏水排出量從無到大),調(diào)節(jié)水位在正常值范圍之內(nèi)。
       3)加熱器在任何疏水方式、機(jī)組任何負(fù)荷下,調(diào)節(jié)水位至正常值范圍內(nèi)。
       4)在各加熱器設(shè)計(jì)(大)輸出疏水量時,能夠及時調(diào)節(jié)加熱器水位至正常值。
1.3主要特點(diǎn)
       汽液兩相流疏水器無任何機(jī)械部件,無電氣、熱工控制元件,運(yùn)行安全可靠,檢修維護(hù)量小。一次調(diào)試后,在以后的機(jī)組啟停及運(yùn)行中,無須再人為調(diào)整水位工作,實(shí)現(xiàn)水位的自動調(diào)節(jié)。
2系統(tǒng)改造
2.1高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)
       高低壓加熱器正常運(yùn)行時,低壓加熱器疏水自4#低壓加熱器逐級自流,經(jīng)5#低壓加熱器后至6#低壓加熱器,再經(jīng)多級水封至凝結(jié)器(也可直通凝結(jié)器)或經(jīng)低加疏水泵升壓后打入主凝結(jié)水管。高壓加熱器疏水自1#高壓加熱器逐級自流至2#高壓加熱器后至除氧器(2#高壓加熱器汽側(cè)壓力≤0.7MPa時流入4#低壓加熱器)。高低壓加熱器疏水系統(tǒng)示意圖見圖2。
圖2高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)示意圖
       各加熱器水位值要求:機(jī)組啟停期間各加熱器正常水位值為100～500mm;機(jī)組額定工況時加熱器水位值為高壓加熱器450～550mm、低壓加熱器250～350mm。
2.2汽液兩相流疏水器安裝臺數(shù)及相對安裝位置
       在原高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)1#高壓加熱器至2#高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥、4#低壓加熱器至5#低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥,5#低壓加熱器至6#低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥原相對位置安裝汽液兩相流疏水器。在此基礎(chǔ)上,增加2#高壓加熱器至除氧器的疏水器1臺。原2#高壓加熱器至4#低壓加熱器疏水管上有1臺疏水調(diào)節(jié)閥,此閥只在2#高壓加熱器汽側(cè)壓力≤0.7MPa時使用,改造為汽液兩相流疏水器的的意義不大。為此確定安裝臺數(shù)共為4臺。
2.3汽液兩相流疏水器參數(shù)選取
選取的相關(guān)參數(shù)見表1。為生產(chǎn)廠家提供汽液兩相流疏水器的相關(guān)參數(shù)應(yīng)按以下原則確定。
       1)各加熱器的疏水量,按照加熱器對應(yīng)抽汽段的抽汽量,具體按機(jī)組在各工況運(yùn)行中大的相應(yīng)抽汽量數(shù)值計(jì)取。5#低壓加熱器的疏水量按五段抽汽供五抽聯(lián)箱門關(guān)閉時的數(shù)值計(jì)取,6#加熱器疏水量按六段抽汽量加高壓缸后軸封二檔漏汽量的總和值計(jì)取。
       2)各加熱器壓力按各自汽側(cè)壓力的大工作壓力值選取,汽側(cè)溫度則按加熱器汽側(cè)工作溫度值選取。汽液兩相流疏水器、信號筒制造時壓力級按原系統(tǒng)疏水調(diào)節(jié)閥等級選取。1#、2#高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥壓力等級6.4MPa,4#、5#、6#低壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥壓力等級2.5MPa。
2.4高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)布置及安裝原則
       汽液兩相流疏水器系統(tǒng)各閥門、管道、汽液兩相流疏水器及其附件安裝位置符合易檢修、易操作的要求。不妨礙通道、不對周圍設(shè)備的檢修、操作產(chǎn)生不利影響。
       原系統(tǒng)中,1#、2#高壓加熱器給水為大旁路,4#低壓加熱器凝結(jié)水為小旁路,5#、6#低壓加熱器凝結(jié)水為大旁路。上述加熱器構(gòu)成三組,在加熱器故障時按組解列停運(yùn)檢修,為此在疏水系統(tǒng)布置時各組間要設(shè)置門可靠的關(guān)斷閥門,不能用汽液兩相流疏水器進(jìn)口閥及其旁路閥代替。各疏水器信號筒出口至調(diào)節(jié)器的汽管上加裝可靠的關(guān)斷閥門(即汽閥)。
       安裝信號筒時,注意其中心位置的高度對應(yīng)加熱器的正常水位,1#、2#高壓加熱器的正常水位在距加熱器底座下平面1070mm處,4#、5#、6#低壓加熱器正常水位在距加熱器疏水出口法蘭550mm處。信號筒的進(jìn)汽管和進(jìn)水管分別安裝在正常水位150mm的位置和加熱器連通,并使進(jìn)汽管的位置至少低于加熱器報警信號100mm。調(diào)節(jié)器的安裝位置可平行或垂直于地面,信號筒至調(diào)節(jié)器的汽管道應(yīng)盡量短,少用彎頭,以減少阻力。
       改造汽液兩相流疏水器疏水閥時附加的閥門、管道及其附件等的規(guī)格、材質(zhì)、等級不低于原系統(tǒng)等級。
2.5調(diào)試驗(yàn)收
       汽液兩相流疏水器調(diào)試工作必須從汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時開始,直至機(jī)組滿負(fù)荷后穩(wěn)定運(yùn)行72h。保證機(jī)組不同負(fù)荷下加熱器水位在正常值范圍內(nèi)。調(diào)試順序由高壓力加熱器往低壓力加熱器進(jìn)行。
       調(diào)整每臺加熱器水位時,先關(guān)閉調(diào)節(jié)器旁路閥、進(jìn)口閥,待水位緩慢上升到正常水位后,再開啟進(jìn)口閥。觀測水位情況繼續(xù)用進(jìn)口閥進(jìn)行關(guān)閉漸調(diào),直到水位能夠自動維持穩(wěn)定狀態(tài)。在調(diào)試過程中若水位上升過高,可適當(dāng)開啟旁路閥,然后再調(diào)進(jìn)口閥。調(diào)整時,要防止水位忽高忽低的現(xiàn)象發(fā)生。
       汽液兩相流疏水器調(diào)試完畢后,在機(jī)組負(fù)荷變化時,疏水器能及時自動調(diào)整加熱器水位至正常值。調(diào)整結(jié)束后加熱器水位保持穩(wěn)定(機(jī)組負(fù)荷維持不變),其波動值為±50mm。
3結(jié)束語
       將疏水調(diào)節(jié)閥改為汽液兩相流疏水器近2年來,二廠1#汽輪機(jī)高、低壓加熱器水位始終保持在規(guī)定的范圍值內(nèi),杜絕了加熱器的無水位運(yùn)行現(xiàn)象。從現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)踐表明,該汽液兩相流疏水器一次調(diào)整到位后再不需進(jìn)一步調(diào)整,可做到不用隨機(jī)啟停,變工況時不必調(diào)整,減輕了運(yùn)行人員的維護(hù)管理工作量。
       汽液兩相流疏水器同原疏水調(diào)節(jié)閥相比,無機(jī)械運(yùn)行部件、無電氣、熱工控制元件,近2年來的故障率實(shí)現(xiàn)了零的突破,沒有進(jìn)行過一次維護(hù)檢修。原有疏水調(diào)節(jié)閥的熱工控制系統(tǒng)和電動執(zhí)行器全部取消,免除了熱工人員的維護(hù)管理。鑒于上述,公司現(xiàn)正準(zhǔn)備在二廠2#汽輪機(jī)高、低壓加熱器上加裝該汽液兩相流疏水器疏水閥,以提高機(jī)組的安全性及經(jīng)濟(jì)性。