汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器在高加疏水器改造中的應(yīng)用

      針對電廠3#高加疏水器存在的問題,采用新型汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器,成功進(jìn)行了技術(shù)改造,達(dá)到了環(huán)保、節(jié)能、安全運(yùn)行的目的。
1.汽液兩相流疏水器設(shè)備概況
      礦電廠3#機(jī)組型號為C12-3.43/0.49,系單缸、中溫、中壓、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。配置高壓加熱器一臺,型號為JG-80,型式是立式表面式,雙流程設(shè)計,加熱面積80㎡,管程設(shè)計壓力8.5Mpa,管程設(shè)計溫度200℃。水側(cè)工作介質(zhì)為凝結(jié)水。殼程工作介質(zhì)為汽輪機(jī)一級抽汽,操作壓力1.57MPa,操作溫度270～320℃。高加疏水器為機(jī)械浮球式。
2.汽液兩相流疏水器改造原因
      礦電廠3#高加疏水器自2001年12投運(yùn)以來經(jīng)常出故障。主要表現(xiàn)在:由于設(shè)計原因,水位不易控制,一直無法正常運(yùn)行。為了防止加熱器汽側(cè)滿水,運(yùn)行人員經(jīng)常全開旁路門,致使加熱器處于無水位狀態(tài),造成本級抽汽進(jìn)入下一級回?zé)峒訜崞?排擠了下級抽汽量,增加了高品質(zhì)蒸汽的消耗,大大降低了回?zé)嵫�環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。另外,由于疏水器無法正常工作,導(dǎo)致加熱器長期處于低水位甚至無水位運(yùn)行,蒸汽進(jìn)入疏水管道和下級加熱器,形成蒸汽和疏水兩相流動,容積流量增加,流速增大,造成管道振動。同時,兩相流動造成疏水管道、彎頭和加熱器管沖蝕減薄,多次導(dǎo)致管道、加熱器泄漏事故,影響加熱器的安全運(yùn)行。因此,對原機(jī)械浮球式高加疏水器改造勢在必行。
3.汽液兩相流疏水器改造技術(shù):采用新型汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器對3#高加疏水器進(jìn)行了改造
3.1汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器工作原理及特點(diǎn)
      汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器是基于流體力學(xué)理論,采用汽液兩相流自平衡原理,利用汽液變化的自調(diào)節(jié)特性控制容器出口液體而設(shè)計的一種新型水位控制器。擯棄了傳統(tǒng)水位控制器的機(jī)械運(yùn)動部件和電氣控制系統(tǒng),無須外力驅(qū)動,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力來自本級加熱器的蒸汽,所須汽量約為加熱器疏水量的3‰。疏水調(diào)節(jié)器主要由傳感器(信號管)和調(diào)節(jié)器兩部分組成,如圖1所示。傳感器是1加熱器;2傳感器(信號管);3汽閥;4調(diào)節(jié)器;5入口閥;6旁路閥。一根信號管,它的作用是采集、發(fā)送加熱器水位信號(液相)和調(diào)節(jié)用汽量信號(汽相),進(jìn)入調(diào)節(jié)器,完成常規(guī)自動控制中測量、變送、給定值設(shè)定、偏差比較、放大運(yùn)算等功能。
      調(diào)節(jié)器由殼體、噴嘴、擴(kuò)壓段組成(見圖2),噴嘴和擴(kuò)壓段組成縮放型通道。疏水進(jìn)入調(diào)節(jié)器后,先在噴嘴中收縮加速,來自信號管的一定量的調(diào)節(jié)汽體由喉部縫隙進(jìn)入,與疏水相互作用后流出調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的作用是控制出口水量,相當(dāng)于常規(guī)自動控制機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其調(diào)節(jié)原理是:當(dāng)加熱器水位上升時,傳感器(信號管)內(nèi)水位也隨之上升,導(dǎo)致發(fā)送的調(diào)節(jié)汽量減少,因而通過調(diào)節(jié)器中的兩相流中的汽量減少,喉部有效通流面積增加,疏水量增加,加熱器水位隨之下降。反之亦然。在整個系統(tǒng)內(nèi)存在一種動態(tài)平衡,從而實(shí)現(xiàn)加熱器水位的自動控制。1殼體;2噴嘴;3擴(kuò)壓段
3.2汽液兩相流疏水器改造方案。
      2006年8月份,利用停產(chǎn)檢修機(jī)會進(jìn)行了改造。先,由汽機(jī)運(yùn)行人員負(fù)責(zé)關(guān)閉3#高加進(jìn)汽及高加疏水至除氧器閥門,打開高加疏水排地溝閥門,將疏水系統(tǒng)可靠隔離并將殘留疏水排凈。由檢修人員負(fù)責(zé)將原有的疏水器及部分管閥拆除,并根據(jù)改造示意圖結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,安裝新型疏水閥。
3.3汽液兩相流疏水器安裝注意事項(xiàng)
      3.3.1調(diào)節(jié)器安裝時,本體上所標(biāo)箭頭方向應(yīng)與疏水流動方向一致,水平或垂直安裝均可。
      3.3.2安裝位置的確定,安裝時應(yīng)盡量靠近加熱器本體(使信號管盡量短)。
      3.3.3安裝入口閥前應(yīng)有100mm以上的直管段。閥后可直接與調(diào)節(jié)器法蘭相連,也可有≤250mm的直管段連接。
      3.3.4調(diào)節(jié)器入口閥、旁路閥及汽閥均需用閘板閥,嚴(yán)禁使用截止閥。
      3.3.5安裝調(diào)節(jié)器前后不應(yīng)有其他設(shè)備。
      3.3.6在整個安裝過程中,應(yīng)清除加熱器及管道內(nèi)的焊渣、雜物。
      3.3.7信號管的安裝可使用原3#高加疏水器汽平衡管路。信號管設(shè)計為Φ40mm。
      3.3.8加熱器引出信號管應(yīng)加裝一汽閥,用于控制蒸汽流量。
      3.3.9信號管應(yīng)盡量短,彎頭盡量少,避免壓損太大。
      3.3.10旁路管上加裝相應(yīng)的閘板閥,要求閘閥必須嚴(yán)密無內(nèi)漏,閘閥規(guī)格選用DN100,PN1.6。
4.汽液兩相流疏水器運(yùn)行調(diào)試:在大負(fù)荷下進(jìn)行調(diào)試
總體要求:由汽機(jī)運(yùn)行班長匯報當(dāng)值值長同意,由3#機(jī)司機(jī)進(jìn)行操作。若遇機(jī)組發(fā)生異常,則應(yīng)停止試驗(yàn)。
      4.1將入口閘閥5及汽閥3全開,旁路閥6全關(guān),正常時應(yīng)水位緩緩上升到信號管2接口處。水位穩(wěn)定,說明符合運(yùn)行參數(shù),若水位較低,可進(jìn)行以下操作。
      4.2緩慢關(guān)閉入口閘門5,使水位升到正常水位時,停止操作。若水位較高時,可進(jìn)行以下操作。
      4.3逐漸打開旁路閥6,當(dāng)水位慢慢下降到正常水位位置時,停止操作,觀察水位上下波動情況,并做適當(dāng)調(diào)整。
      4.4調(diào)節(jié)特性及低負(fù)荷實(shí)驗(yàn):逐漸降低負(fù)荷到機(jī)組投高加的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行低點(diǎn)為止,觀察水位保持情況:如長時間無水,適量關(guān)閉旁路閥6(或入口閘閥5)至有水位,漸升至高負(fù)荷時,水位上升不超報警上限即試驗(yàn)通過,否則再做適當(dāng)調(diào)整。(開旁路閥6或入口閥5,找出平衡點(diǎn))
      4.5調(diào)試完成后,運(yùn)行正常,一般啟停機(jī)不需要操作。維護(hù)簡單。
5.汽液兩相流疏水器改造后的運(yùn)行情況
5.1加熱器水位穩(wěn)定
      現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)踐表明,該疏水調(diào)節(jié)器投運(yùn)后,當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在50%-100%范圍內(nèi)變動時加熱器水位在100—300mm范圍內(nèi)波動,并能全自動調(diào)節(jié)。而且,在一次調(diào)整到位后不再需要調(diào)整,即可隨機(jī)啟停,大大減輕了運(yùn)行人員的的操作調(diào)整工作。
5.2減少了檢修維護(hù)量
      由于新型疏水調(diào)節(jié)器無機(jī)械運(yùn)動部件和電氣元件,采用全封閉結(jié)構(gòu),裝置密封性好。疏水器故障率大幅降低,減輕了現(xiàn)場檢修人員的維修工作量。
5.3加熱器可靠性明顯提高
      新型疏水調(diào)節(jié)器投運(yùn)后,解決了加熱器水位調(diào)整困難的問題,減少了高加泄漏次數(shù),提高了高加投入率,同時還降低了疏水管道兩相流沖蝕爆破的危險。
5.4提高了給水溫度,具有明顯的節(jié)能效果
      加熱器疏水水位的合理調(diào)整與維持,有效地提高了加熱器熱效率,同時還提高了高加投入率,使機(jī)組年平均給水溫度提高了約3.5°C,機(jī)組的回?zé)嵝�率有了很大提高�?/span>
      經(jīng)過近8個月的運(yùn)行證明,該汽液兩相流疏水器調(diào)節(jié)器運(yùn)行良好,調(diào)節(jié)性能優(yōu)良,很好地解決了原疏水器存在的問題。對同類型機(jī)組高加疏水器技術(shù)改造具有很好的借鑒和示范作用。