凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥故障的處理與分析

張帆，朱太春

(神華國(guó)華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥故障的處理與分析

張帆，朱太春

(神華國(guó)華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

Treatment and analysis of condensate water system recirculating control valve fault

根據(jù)某電廠2號(hào)機(jī)組在660MW滿負(fù)荷運(yùn)行中凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥突然故障全開造成除氧器水位、汽泵機(jī)械密封水等異常問題，分析凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥突然故障全開對(duì)機(jī)組其它系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見和建議。

再循環(huán)；凝結(jié)水；密封水；除氧器水位

凝結(jié)水系統(tǒng)在軸封冷卻器之后設(shè)置一路凝汽器并帶調(diào)節(jié)閥和旁路閥的再循環(huán)管路，稱之為凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)或凝結(jié)水泵再循環(huán)。在機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行期間，當(dāng)主凝結(jié)水系統(tǒng)流量較少時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)流量，保證有一定的凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵和軸封冷卻器，以帶走凝結(jié)水泵機(jī)械功轉(zhuǎn)化的熱量，防止凝結(jié)水泵發(fā)生汽蝕，并保證軸封漏氣在軸封冷卻器內(nèi)正常凝結(jié)〔1〕。機(jī)組正常運(yùn)行期間，凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥處于自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)，凝結(jié)水不通過再循環(huán)管路，凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)需控制凝結(jié)水流量不低于最小流量。機(jī)組正常運(yùn)行期間，尤其是滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)若因其他原因?qū)е履Y(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥全開，勢(shì)必會(huì)引起除氧器上水流量減少、除氧器水位下降、凝汽器水位大幅波動(dòng)等一系列異常，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來威脅。文中分析了凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥突然故障全開對(duì)機(jī)組其它系統(tǒng)和設(shè)備帶來的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見，對(duì)提高該類異常事件的處理能力有一定的幫助和借鑒性。

1 凝結(jié)水系統(tǒng)介紹

某電廠一期裝機(jī)為2×660MW超超臨界機(jī)組，凝結(jié)水系統(tǒng)為單元制中壓凝結(jié)水系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)配備2臺(tái)100%容量凝結(jié)水泵、1臺(tái)軸封加熱器、4臺(tái)低壓加熱器。凝汽器熱井內(nèi)的凝結(jié)水依次流經(jīng)2臺(tái)互為備用的凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、軸封冷卻器、凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管、除氧器上水調(diào)節(jié)閥(并聯(lián)旁路閥)、4臺(tái)低壓加熱器，最后進(jìn)入除氧器。凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管路從軸加后引出進(jìn)入凝汽器，如圖1所示。凝結(jié)水泵為上海某公司生產(chǎn)，型號(hào)為NLT500－570X5S，流量1 509 t/h，出口壓力4.4MPa，揚(yáng)程377 m，轉(zhuǎn)速1480 r/min，最小流量330 t/h。

圖1 凝結(jié)水系統(tǒng)示意圖

主凝結(jié)水管路引出多路分支用戶，凝結(jié)水向各有關(guān)用戶提供水源，如給水泵密封水、減溫器的減溫水、各有關(guān)系統(tǒng)的補(bǔ)給水以及低壓缸噴水等。為了回收低壓加熱器疏水熱量，該電廠的凝結(jié)水系統(tǒng)在6號(hào)低加正常疏水管道安裝低加疏水泵，將低壓加熱器疏水打入6號(hào)低加出口的凝結(jié)水母管。

該電廠自投產(chǎn)以來多次發(fā)生凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥開度異常情況，其中一次機(jī)組660MW運(yùn)行時(shí)凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥突然全開故障，具有很強(qiáng)的代表性，對(duì)其它系統(tǒng)和設(shè)備影響較大，所以對(duì)這起故障進(jìn)行了詳細(xì)分析和總結(jié)。

2 異常及處理

事發(fā)前工況，機(jī)組負(fù)荷660MW，AGC方式，單臺(tái)凝結(jié)水泵、2臺(tái)汽泵、2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、5臺(tái)磨煤機(jī)及其他主輔機(jī)運(yùn)行正常，各備用輔機(jī)聯(lián)鎖投入。凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥開度突然由0開度增加到100%，凝結(jié)水母管壓力由3.9MPa突降至2.4MPa，備用凝結(jié)水泵聯(lián)啟正常，凝結(jié)水流量由1200 t/h升至2000 t/h，除氧器上水流量由1440 t/h突降至1000 t/h，除氧器水位開始快速下降；在DCS上嘗試立即手動(dòng)關(guān)閉凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥無效，解除機(jī)組AGC方式，降負(fù)荷至600MW，就地關(guān)閉凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥前隔離門。待凝結(jié)水母管壓力、除氧器水位、凝汽器水位等恢復(fù)正常后停運(yùn)聯(lián)啟的凝結(jié)水泵，機(jī)組恢復(fù)AGC方式運(yùn)行。就地檢查確認(rèn)凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)閥全開原因?yàn)闅鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣囊破裂漏氣所致。

3 異常情況分析

凝結(jié)水系統(tǒng)故障時(shí)對(duì)機(jī)組相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)影響較大，特別是給水泵機(jī)械密封、除氧器水位、凝汽器水位、低壓加熱器和化學(xué)精處理等設(shè)備及系統(tǒng)。

3.1 對(duì)除氧器水位的影響

機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)除氧器上水流量1 440 t/h，除氧器正常水位維持在0附近。此次因凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)閥突然全開，引起凝結(jié)水母管壓力快速下降，除氧器上水流量由1 440 t/h突降至1 000 t/h，除氧器水位由0降至－202 mm水位，低Ⅰ值報(bào)警發(fā)生(水位低Ⅰ報(bào)警值:－200 mm)。在這期間因發(fā)現(xiàn)并處理及時(shí)，機(jī)組快速降低了60MW負(fù)荷，同時(shí)備用凝結(jié)水泵正常聯(lián)啟，減緩了除氧器水位下降速率。若故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、降負(fù)荷不夠快、備用凝結(jié)水泵未正常聯(lián)啟時(shí)，除氧器水位將會(huì)降低的更多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起給水泵跳閘，從而對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

3.2 對(duì)給水泵密封水的影響

該廠每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵，為防止給水泵汽蝕，每臺(tái)給水泵前都安裝1臺(tái)低速前置泵。汽泵及前置泵機(jī)械密封水均由凝結(jié)水系統(tǒng)提供。汽泵機(jī)械密封水中斷或流量不足會(huì)導(dǎo)致給水泵跳閘。該廠汽泵跳閘邏輯之一是機(jī)械密封水進(jìn)回水溫差大于45℃且密封水回水溫度大于80℃時(shí)汽泵跳閘。在因凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)閥全開導(dǎo)致凝結(jié)水母管壓力突降的28 s時(shí)間內(nèi)，2臺(tái)給水泵密封水進(jìn)回水溫差均由14℃上升至36℃，回水溫度由56℃漲至75℃。因備用凝結(jié)水泵聯(lián)啟后，凝結(jié)水母管壓力恢復(fù)以后給水泵密封水進(jìn)回水溫差逐漸降低，密封水調(diào)閥開度也逐漸減少。同年，南方某電廠1臺(tái)1 000MW機(jī)組的汽泵就因?yàn)槟Y(jié)水泵運(yùn)行異常凝結(jié)水壓力變化較大導(dǎo)致汽動(dòng)給水泵密封水回水溫度升至保護(hù)值而跳閘。所以在當(dāng)凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)注給水泵密封水溫度上升情況，必要時(shí)采取措施調(diào)整，避免因密封水溫度高引起給水泵跳閘，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。

3.3 對(duì)凝汽器水位的影響

在凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥全開后，部分凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵再循環(huán)調(diào)閥返回到凝汽器，凝結(jié)水母管壓力由3.9MPa突降至2.4MPa，除氧器上水流量減少，凝汽器水位開始較快上漲，由730 mm升至880 mm(凝汽器水位高Ⅰ值870 mm)；通過采取降低機(jī)組負(fù)荷、關(guān)閉凝汽器補(bǔ)水調(diào)閥、打開凝汽器高水位溢流調(diào)節(jié)閥等措施，使凝汽器水位止升趨穩(wěn)。若凝汽器熱井水位控制不當(dāng)上升過高，淹沒凝汽器銅管或者真空系統(tǒng)的抽氣口，會(huì)導(dǎo)致凝汽器的內(nèi)部工況發(fā)生變化，造成凝汽器真空下降〔2〕。

3.4 對(duì)于低壓加熱器水位的影響

除氧器上水流量由1 440 t/h突降至1 000 t/h時(shí)，流經(jīng)低壓加熱器的水量減少，雖然5號(hào)低加疏水調(diào)閥由51%關(guān)至48%，5號(hào)低壓加熱器疏水水位還是由－10 mm迅速降低至－48 mm。6號(hào)低壓加熱器水位由－6 mm迅速降低至－68 mm。該電廠低加疏水泵跳閘條件之一是6號(hào)低加水位低于－100 mm時(shí)疏水泵跳閘。若除氧器上水流量突降量較多的話，凝結(jié)水母管壓力降低，相當(dāng)于低加疏水泵出口背壓降低壓力也會(huì)瞬間加劇低加水位的降低，可能會(huì)導(dǎo)致低加疏水泵跳閘。

3.5 對(duì)化學(xué)精處理設(shè)備和水質(zhì)的影響

該電廠的凝結(jié)水精處理裝置采用中壓系統(tǒng)的連接方式，直接將凝結(jié)水精處理裝置串聯(lián)在凝結(jié)水泵出口，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置3×50%球形高速混床，正常時(shí)2臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。每臺(tái)混床出力為凝結(jié)水量的50%，2臺(tái)混床通過流量為100%凝結(jié)水量，凝結(jié)水量在1 700 m3/h，正常壓力在2.8～3.6MPa之間。凝結(jié)水精處理裝置的進(jìn)、出口管道上各裝有1個(gè)電動(dòng)隔離閥，同時(shí)與之并聯(lián)一條旁路管道，裝有電動(dòng)旁路閥。當(dāng)單個(gè)混床的凝結(jié)水流量達(dá)900 t/h或壓力超限至4.4MPa時(shí)精處理會(huì)自動(dòng)切為旁路以保護(hù)設(shè)備。本次故障發(fā)生時(shí)2臺(tái)凝結(jié)水泵并列運(yùn)行凝結(jié)水量達(dá)到2 000 t/h，嚴(yán)重超限高速混床的限值，導(dǎo)致精處理自動(dòng)切除。另外當(dāng)凝結(jié)水量大幅波動(dòng)時(shí)凝結(jié)水加藥裝置自動(dòng)跟蹤不良，也會(huì)影響凝結(jié)水水質(zhì)。

4 結(jié)論和建議

1)運(yùn)行中凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥開度突然增加或全開時(shí)，會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)有很大的影響。在處理此類異常情況時(shí)，既要維持除氧器水位，還要考慮到凝結(jié)水母管壓力，否則，會(huì)加劇對(duì)其他設(shè)備、系統(tǒng)的不利影響，甚至導(dǎo)致事故擴(kuò)大，所以必須在故障的第一時(shí)間通過降負(fù)荷來緩解除氧器水位的下降速度，關(guān)小除氧器上水調(diào)閥或節(jié)流凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥前后手動(dòng)門保障凝結(jié)水母管壓力，以減少對(duì)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的影響。

2)凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)閥全開后，應(yīng)及時(shí)調(diào)整凝汽器水位，避免因水位過高淹沒凝汽器銅管或真空系統(tǒng)的抽氣口，造成凝汽器真空下降，同時(shí)應(yīng)注意凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)管道振動(dòng)情況檢查，避免因振動(dòng)大損壞設(shè)備〔3〕。另外，當(dāng)凝結(jié)水母管壓力恢復(fù)正常后，因除氧器上水流量的增加將會(huì)引起凝汽器水位的較快下降，應(yīng)注意調(diào)整。

3)凝結(jié)水壓力突降后對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的最大危險(xiǎn)就是給水泵密封水的問題。除氧器和凝汽器的有效容量?jī)?chǔ)水量可以維持機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行5～7 min，而汽動(dòng)給水泵封密封水進(jìn)回水溫差要上漲到給水泵保護(hù)動(dòng)作值只需要幾十秒鐘時(shí)間，如果發(fā)生汽泵跳閘很有可能導(dǎo)致機(jī)組跳閘。建議運(yùn)行中給水泵機(jī)械密封水進(jìn)回水溫差設(shè)定留有一定裕度，可以爭(zhēng)取更多時(shí)間來恢復(fù)汽泵密封水。

4)通過低壓加熱器的凝結(jié)水量突變必將導(dǎo)致加熱器疏水水位劇烈變化，發(fā)生此類異常時(shí)需要特別關(guān)注低加的危急疏水調(diào)閥能否快速調(diào)節(jié)以及低加疏水泵的運(yùn)行情況，必要時(shí)提前手動(dòng)干預(yù)，盡量避免低壓加熱器因水位保護(hù)動(dòng)作和低加疏水泵跳閘。

5)直流鍋爐對(duì)水質(zhì)要求非常嚴(yán)格，水質(zhì)惡化后果也是非常嚴(yán)重的。凝結(jié)水精處理裝置需要在線運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生精處理退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)設(shè)法盡快恢復(fù)其運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生凝結(jié)水流量超量時(shí)盡快停運(yùn)一臺(tái)凝結(jié)水泵，縮短精處理退出時(shí)間。

6)異常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)于設(shè)備安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是至關(guān)重要的，必須盡量縮短故障狀態(tài)運(yùn)行時(shí)間。

〔1〕華東六省一市電機(jī)工程(電力)學(xué)會(huì).汽輪機(jī)設(shè)備及其系統(tǒng)(第2版)〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2006.

〔2〕李建剛，汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社.2010.

〔3〕李春偉，唐璐.600MW機(jī)組凝結(jié)水再循環(huán)管道振動(dòng)原因分析及處理〔J〕.內(nèi)蒙古電力技術(shù).2012，30(1):117-119.

TK264.1

B

1008-0198(2016)05-0077-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.021

2016-03-03

張帆(1983)，河南商丘人，助理工程師，從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行工作。