下文主要介紹了某聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)蒸汽管道系統(tǒng)用的潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶,并對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)暖管時(shí)間過長的主要情況進(jìn)行了說明。針對(duì)存在的問題進(jìn)行研究,對(duì)潛在的影響因素進(jìn)行分析并提出改進(jìn)措施和應(yīng)對(duì)方案。通過具體實(shí)施驗(yàn)證,取得了良好的效果,具有明顯的節(jié)能與環(huán)保效益。
北京某電廠建設(shè)1套300MW級(jí)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)抽汽供熱發(fā)電機(jī)組,潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶機(jī)組配置1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)+1臺(tái)余熱鍋爐+1臺(tái)蒸汽輪機(jī)+2臺(tái)發(fā)電機(jī),布置類型為多軸布置。汽輪機(jī)是由上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)的LZC(B)81-7.8/0.65/0.3型81MW汽輪發(fā)電機(jī)組,額定功率:(純凝)81.550MW,冬季供熱工況功率:(性能保證)57.354MW。
機(jī)組默認(rèn)啟動(dòng)方式為高壓缸啟動(dòng)。從燃機(jī)點(diǎn)火到汽機(jī)沖車時(shí)間為131分鐘,對(duì)電廠汽機(jī)并網(wǎng)時(shí)間有一定影響。通過采取針對(duì)性措施,在滿足啟動(dòng)前蒸汽管道升溫升壓的要求的同時(shí),縮短汽輪機(jī)暖管時(shí)間以及在達(dá)到啟動(dòng)過程中汽輪機(jī)金屬溫升、溫差、缸脹及脹差等暖機(jī)參數(shù)要求的同時(shí),縮短汽輪機(jī)暖機(jī)的沖轉(zhuǎn)時(shí)間能夠同時(shí)滿足降低啟機(jī)能耗和電網(wǎng)快速并網(wǎng)的要求(黃小軍.600MW汽輪機(jī)的優(yōu)化啟動(dòng)[J].華電技術(shù),2016,38(7):20-24)。
1 汽輪機(jī)蒸汽管道系統(tǒng)潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶概況
來自鍋爐的高壓主蒸汽分成兩路,一路通過高壓旁路閥減溫減壓后進(jìn)入凝汽器,另一路一分為二,從位于高中壓缸兩側(cè)的主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥通過導(dǎo)汽管道從下部兩個(gè)蒸汽入口進(jìn)入到高中壓缸內(nèi)。來自鍋爐的低壓補(bǔ)汽分為兩路,一路通過低壓旁路閥減溫減壓后進(jìn)入凝汽器,另一路則通過補(bǔ)汽閥和相應(yīng)的導(dǎo)汽管進(jìn)入高中壓缸第10級(jí)后。高壓蒸汽在高中壓缸內(nèi)做功后從中壓排汽口處排出,中壓排汽口有上、下兩個(gè)排汽口,當(dāng)汽輪機(jī)以凝汽方式運(yùn)行時(shí),蒸汽由上排汽口排出經(jīng)過中低壓聯(lián)通管進(jìn)入低壓缸。當(dāng)汽輪機(jī)以純背壓方式運(yùn)行時(shí),低壓缸解列,中壓排汽由下排汽口排出以供熱。
2 潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶問題研究分析
汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)前暖管過程中,主汽閥體蒸汽溫度和高壓過熱器出口蒸汽溫度偏差逐漸增大,最大相差97℃,機(jī)組沖轉(zhuǎn)至3000r/min后溫度偏差逐漸減少至10℃以內(nèi)。
主汽閥體蒸汽溫度與高壓過熱器出口位置處的蒸汽溫度在暖管時(shí)偏差太大,自2017年5月開始分析查找原因。
在機(jī)組啟動(dòng)過程中用點(diǎn)溫槍測量高壓主汽閥溫度數(shù)值,通過實(shí)測數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),遠(yuǎn)傳主汽閥蒸汽溫度測量數(shù)值與閥體外壁溫度接近,閥前管道外壁溫度與高壓過熱器出口位置處的蒸汽溫度接近。由此可確定問題發(fā)生在主汽閥體區(qū)域。
對(duì)此從以下幾方面著手進(jìn)行分析:
(1)潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶主汽閥疏水
主蒸汽管道末端疏水主要為主汽閥體疏水。主汽閥體疏水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為:兩臺(tái)主汽閥的疏水(接管φ48X5mm)通過一個(gè)等徑三通匯合后依次連接DN40的手動(dòng)疏水閥、電動(dòng)疏水閥、氣動(dòng)疏水閥,在氣動(dòng)閥后連接一個(gè)DN40/DN50的異徑管后,通過φ60X5.5mm的管道接至凝汽器的疏水?dāng)U容器。
兩主汽閥的疏水管(φ48X5mm)合并后進(jìn)入疏水?dāng)U容器,可能會(huì)導(dǎo)致疏水不暢。分析如下:
疏水管的蒸汽流量=管道截面積×流速×蒸汽密度×3600=3.14×0.0192×30×0.12795×3600=15.66Kg/h(q-質(zhì)量流量Kg/h d-管道內(nèi)徑38mm w-蒸汽流速(30m/s)ρ-工作狀態(tài)下的密度(壓力2.037MPa,溫度318.57℃,密度0.12795m3/Kg)合并至φ60X5.5mm蒸汽管路后流量=管道截面積×流速×蒸汽密度×3600=3.14×0.02452×30×0.12795×3600=26.05Kg/h
兩根疏水管單獨(dú)接入疏水?dāng)U容器的流量為15.66×2=31.32Kg/h因此兩臺(tái)主汽閥底部疏水流量單獨(dú)接入疏水?dāng)U容器比合并后的流量增大31.32-26.05=5.27Kg/h對(duì)疏水閥門進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)閥門的通流直徑為12mm,疏水管道內(nèi)徑為38mm,疏水閥門有節(jié)流效應(yīng)。因此閥門通流孔徑是疏水不暢的影響因素。
(2)主汽閥蒸汽溫度潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶測量問題
主汽閥蒸汽溫度測量熱電偶設(shè)計(jì)型號(hào)WRN2-621 L=450 I=100。
固定螺紋錐形保護(hù)管熱電偶參數(shù)如下:
(1) 潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶測溫部分采用的是陶瓷絕緣保護(hù)管,陶瓷絕緣保護(hù)管一般用在真空爐,冶煉爐,玻璃,煉鋼爐及陶瓷及工業(yè)鹽浴爐等高溫場合(王魁漢,黃明旭.真空爐專用熱電偶及其選擇[J].真空,2014,51(6):43-48),雖有溫度遲滯情況,但時(shí)長很短,即使通過調(diào)研更換為金屬潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶,上述問題并未得到改善。(2)對(duì)補(bǔ)償導(dǎo)線通過加載信號(hào)與DCS顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),顯示正常。(3) 潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶測溫元件測量保護(hù)套檢查,檢查發(fā)現(xiàn),潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶?保護(hù)套管插入深度不足以滿足測量蒸汽溫度需求。3 解決方案3.1 對(duì)主汽閥疏水管道潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶改造通過比對(duì)分析,為增大暖管過程中疏水流量,對(duì)疏水系統(tǒng)進(jìn)行了改造:將原設(shè)計(jì)的等徑三通去除,變更為直管道連接,其中一臺(tái)主汽閥的疏水(接管φ48X5mm)沿原管道(依次連接手動(dòng)疏水閥、電動(dòng)疏水閥、氣動(dòng)疏水閥,在氣動(dòng)閥后連接一個(gè)DN40/DN50的異徑管后,通過φ60X5.5mm的管道,疏水至凝汽器的疏水?dāng)U容器進(jìn)行疏水。另一臺(tái)主汽閥閥體的疏水(φ48X5mm)依次連接三個(gè)新增的DN40 的手動(dòng)疏水閥、電動(dòng)疏水閥、氣動(dòng)疏水閥,在氣動(dòng)閥后連接一個(gè)DN40/DN60的異徑管后,通過φ76X7mm的管道及等徑三通連接至該主汽門前的主蒸汽管道疏水系統(tǒng)氣動(dòng)閥后管道,疏水至凝汽器的疏水?dāng)U容器。同時(shí)將原通流直徑12mm的疏水閥門,更換為通流直徑為25mm的疏水閥;流量增大8.68倍。3.2 對(duì)主汽閥蒸汽溫度熱電偶保護(hù)套管進(jìn)行更換利用機(jī)組檢修時(shí)間,拆解了原潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶保護(hù)套管,實(shí)測主汽閥壁厚108mm,套管長度100mm,實(shí)際未漏出管壁,嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確性。實(shí)測套管螺紋上端面距閥內(nèi)濾網(wǎng)距離235mm,決定增加套管插入深度由原設(shè)計(jì)100mm增加至200mm,富余量為35mm,滿足安全運(yùn)行需求。更換新潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶型號(hào)為:WRN2-621 L=550 I=200,安裝后對(duì)端面進(jìn)行了密封焊。4潮汐水電站錐形保護(hù)管熱電偶取得的效果2018年4月3日機(jī)組啟動(dòng)情況,6:58燃機(jī)點(diǎn)火,燃機(jī)并網(wǎng)后升負(fù)荷至30MW,汽機(jī)暖管。9:09高壓過熱蒸汽溫度360.9℃,高壓過熱蒸汽壓力2.55Mpa,主汽閥前蒸汽溫度268.8℃,汽機(jī)開始沖車。從燃機(jī)點(diǎn)火到汽機(jī)沖車時(shí)間為131分鐘。2020年3月5日機(jī)組啟動(dòng)情況,4:15燃機(jī)點(diǎn)火,燃機(jī)并網(wǎng)后升負(fù)荷至30MW,汽機(jī)暖管。5:17高壓過熱蒸汽溫度361.4℃,高壓過熱蒸汽壓力2.61Mpa,主汽閥前蒸汽溫度313.3℃,汽機(jī)開始沖車。從燃機(jī)點(diǎn)火到汽機(jī)沖車時(shí)間為62分鐘,本次機(jī)組啟動(dòng)比2020年1月3日啟機(jī)節(jié)約時(shí)間69分鐘。5 結(jié)論通過對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)暖管時(shí)間長的影響因素進(jìn)行分析,并逐步進(jìn)行排查,最終找到癥結(jié)點(diǎn),問題得以解決,有效的縮短了汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間,節(jié)約了能耗,提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。本文由上海自動(dòng)化儀表有限公司上自儀三廠提供,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明文章出處