真空泵切換過程中真空度突降的原因分析及應(yīng)對措施

萬志勇

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州　213011)

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真空泵切換過程中真空度突降的原因分析及應(yīng)對措施

萬志勇

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州213011)

摘要：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組真空泵切換操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)真空度突降現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。通過分析真空泵切換操作過程中的危險點(diǎn)，指出了真空度突降的原因，對運(yùn)行邏輯與操作票進(jìn)行優(yōu)化后，消除了真空度突降現(xiàn)象，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

關(guān)鍵詞：水環(huán)式真空泵；真空泵切換；真空度突降；邏輯修改；操作票

0引言

某公司2套390 MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組是國家天然氣“西氣東輸”配套工程，通過捆綁招標(biāo)方式引進(jìn)了美國GE公司生產(chǎn)的9FA型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。

該型機(jī)組為國內(nèi)首次引進(jìn)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，存在運(yùn)行盲點(diǎn)。如運(yùn)行中進(jìn)行真空泵切換操作時經(jīng)常出現(xiàn)真空度突降現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，因此，應(yīng)盡快找到真空度突降的原因并采取正確的應(yīng)對措施，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。

1機(jī)組抽空系統(tǒng)概況

9FA燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組抽空系統(tǒng)由2臺水環(huán)式真空泵組并聯(lián)組成，其作用為：機(jī)組啟動過程中，抽出凝汽器內(nèi)的空氣，建立啟動真空；機(jī)組運(yùn)行中，連續(xù)不斷地抽出凝汽器內(nèi)漏入的空氣等不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器內(nèi)的真空度，保證凝汽器工作效率并提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

真空泵組由進(jìn)口抽空門、真空泵、氣水分離器、閉式冷卻交換器、密封水電磁閥、補(bǔ)水電磁閥及分離器消音器等組成。真空泵采用GE公司配套的NASH_elmo TC11E型真空泵。凝汽器抽空系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　凝汽器抽真空系統(tǒng)

2存在的問題

真空泵作為機(jī)組的重要設(shè)備，每月需進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)及調(diào)泵2次，以考察聯(lián)備泵的可靠性。在切換操作中，啟動聯(lián)備泵后，停原運(yùn)行泵時發(fā)現(xiàn)有真空度突降現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。表1為3個月內(nèi)真空泵切換時凝汽器排汽壓力及真空泵電流變化情況。

從表1可以看出，真空泵切換操作過程中，聯(lián)備泵啟動正常后，原運(yùn)行泵停泵瞬間出現(xiàn)凝汽器真空度突降的現(xiàn)象，而后凝汽器真空度又恢復(fù)正常。

眾所周知，在蒸汽流量和各參數(shù)不變時，凝汽器真空度越高，蒸汽在汽輪機(jī)中的可用焓降越大，就會相應(yīng)增加發(fā)電機(jī)的輸出功率。真空度作為機(jī)組運(yùn)行的一個重要參數(shù)，有其限值，GE公司規(guī)定凝汽器排汽壓力至25 kPa，機(jī)組就會保護(hù)動作而跳閘，因此，切換真空泵時發(fā)生凝汽器真空度大幅波動是十分危險的。

3真空泵切換過程中真空度突降原因分析

3.1抽空系統(tǒng)分析

水環(huán)式真空泵啟動后，補(bǔ)水電磁閥與密封水電磁閥帶電打開，凝結(jié)水注入，進(jìn)行真空泵補(bǔ)水和密封，真空泵在電機(jī)的帶動下旋轉(zhuǎn)，形成水環(huán)后開始抽吸與壓出。先將凝汽器空氣冷卻區(qū)內(nèi)的空氣抽出，由于空氣區(qū)內(nèi)氣體夾雜著少許氣-汽混合物，而在相同壓力下蒸汽的體積大大超過了水的體積，所以在真空泵抽吸管進(jìn)口設(shè)置了一級噴霧減溫裝置，以冷凝抽吸到的蒸汽，提高真空泵運(yùn)行效率；冷凝下來的水與空氣的混合物由真空泵吸入后再泵出到氣水分離器內(nèi)進(jìn)行氣水分離，分離后的空氣由排氣管排出，水則經(jīng)過閉式冷卻器冷卻后進(jìn)入真空泵內(nèi)循環(huán)使用。

表1　真空泵切換時凝汽器排汽壓力及真空泵電流

3.2水環(huán)式真空泵工作原理及特點(diǎn)[1]

水環(huán)式真空泵啟動前，在工作室內(nèi)注入一定量的水作為工作液體，當(dāng)電機(jī)帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，水在離心力的作用下被甩出，形成一個緊貼工作室內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)水環(huán)。真空泵葉輪偏心布置在泵殼內(nèi)，水環(huán)上部內(nèi)表面與輪轂相切，兩相鄰葉片與水環(huán)內(nèi)表面形成一周期性擴(kuò)大與收縮的月牙形空間。在漸擴(kuò)空間，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)方向，空間容積逐漸增大，壓力降低，此空間與吸氣口想通，由此將氣體吸入；在漸縮空間，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)方向，空間容積逐漸縮小，壓力增加，此空間與排氣口想通，由此將氣體壓出。葉輪每旋轉(zhuǎn)1周，月牙形空間容積周期性變化1次，連續(xù)完成吸氣與排氣的工作過程，由此不斷地抽吸與壓出氣體。

水環(huán)式真空泵工作時，必須從外部連續(xù)地向泵內(nèi)注入一定量的閉式冷卻水，以補(bǔ)充隨氣體被帶走的水。閉式冷卻水除了起到傳遞能量的作用外，還起到密封工作室與冷卻氣體的作用。

水環(huán)式真空泵具有設(shè)計(jì)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，無需對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，而且磨損很??；轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成；吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。但其缺點(diǎn)是過載能力差，當(dāng)吸氣量過大、真空泵水環(huán)破壞或未形成時，真空泵工作會惡化、失效。

3.3切換操作危險點(diǎn)分析

運(yùn)行中真空泵正常切換過程：(1)解除真空泵聯(lián)鎖；(2)啟動備用真空泵，檢查確認(rèn)備用真空泵啟動后其進(jìn)口抽空門自開正常；(3)檢查確認(rèn)備用泵啟動正常、凝汽器真空度正常后停用原運(yùn)行泵，檢查確認(rèn)原運(yùn)行真空泵停用后其進(jìn)口抽空門自關(guān)正常；(4)投用真空泵聯(lián)鎖。

整個切換過程中，真空度突降現(xiàn)象發(fā)生在第3步，即停原運(yùn)行泵步驟。檢查運(yùn)行邏輯，進(jìn)口抽空門自關(guān)邏輯為：真空泵停止后，延時2 s自動關(guān)真空泵進(jìn)口門。

現(xiàn)場檢查分析發(fā)現(xiàn)，在真空泵的氣水分離器與排氣管間有一個逆止閥，閥后管道連通大氣，該逆止閥的關(guān)閉動力為閥前、后壓差。切換過程中，在停用原運(yùn)行真空泵的瞬間，出口壓力降低，逆止閥由于存在關(guān)閉時間差還未關(guān)閉或閥門卡澀時，大氣會流經(jīng)排氣口→逆止閥→氣水分離器→真空泵泵體內(nèi)→真空泵進(jìn)口抽空母管，導(dǎo)致聯(lián)備泵內(nèi)工作環(huán)境被破壞，聯(lián)備真空泵出力下降，影響凝汽器真空度，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。在原運(yùn)行泵分離器逆止閥完全關(guān)閉或原運(yùn)行泵進(jìn)口抽空門經(jīng)延時關(guān)閉后，真空度逐步恢復(fù)。

4邏輯優(yōu)化及檢驗(yàn)

根據(jù)以上分析，通過修改運(yùn)行邏輯與優(yōu)化運(yùn)行操作票來保證切換操作安全、可行。

運(yùn)行邏輯修改：(1)將“真空泵停止后延時2 s自動關(guān)真空泵進(jìn)口抽空門”邏輯改為“真空泵停止無延時自關(guān)”；(2)取消“真空泵進(jìn)口抽空門不允許手動關(guān)”邏輯。

真空泵切換操作票修改。

(1)檢查備用真空泵，確保滿足運(yùn)行條件。

(2)在分散控制系統(tǒng)(DCS)畫面上，開備用真空泵補(bǔ)水電磁閥，補(bǔ)水至氣水分離器高報警后關(guān)閉。

(3)在DCS畫面上，退出“聯(lián)鎖”，按鈕變灰色。

(4)在DCS畫面上，啟動備用真空泵，檢查真空泵電流至正常運(yùn)行值(150 A左右)，檢查確認(rèn)備用真空泵進(jìn)口門自開正常，凝汽器真空度正常。

(5)就地檢查確認(rèn)備用真空泵運(yùn)行正常(水泵聲響、軸承振動、軸封漏水、分離器水位等)。

(6)在DCS畫面上，關(guān)原運(yùn)行真空泵進(jìn)口門，檢查確認(rèn)閥門狀態(tài)為“允許”，檢查確認(rèn)凝汽器真空度正常。

(7)在DCS畫面上，停原運(yùn)行真空泵，檢查確認(rèn)電流至零，進(jìn)口門狀態(tài)為“不允許”。

(8)在DCS畫面上，投入“聯(lián)鎖”，按鈕變橙色。

在進(jìn)行運(yùn)行邏輯修改及操作票優(yōu)化后，進(jìn)行真空泵切換操作檢驗(yàn)，切換過程中的真空度突降現(xiàn)象完全消除。

5結(jié)束語

真空泵切換操作過程中發(fā)生的真空度突降，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。通過運(yùn)行分析找到造成操作過程中真空度突降的原因并采取正確的應(yīng)對措施，完全消除了切換過程中的真空度突降現(xiàn)象，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉衡.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:中國電力出版社，2004.

(本文責(zé)編：劉芳)

收稿日期:2016-03-07；修回日期:2016-05-18

中圖分類號：TM 611.31

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)05-0052-02

作者簡介：

萬志勇(1975—)，男，江蘇常州人，助理工程師，從事燃機(jī)運(yùn)行管理工作(E-mail:1064551436@qq.com)。