汽液兩相流疏水器在鋁電機組上的改造技術分析

       汽液兩相流疏水器在鋁電機組上的改造技術分析，橋鋁電5臺125MW汽輪機高、低壓加熱器所用的是電動式疏水調節(jié)閥,其工作可靠性差,而時常處于低水位運行的現(xiàn)象。文章針對此問題,結合橋鋁電二廠1#汽輪機高、低壓加熱器疏水裝置進行了改造,改造中應用了汽液兩相流疏水器,并對其的實際應用進行了詳細介紹,具有一定的參考價值。
       橋鋁電5臺125MW汽輪機高、低壓加熱器所用的是電動式疏水調節(jié)閥,其工作原理是熱工控制水位計接受高、低壓加熱器水位的變化,經過壓差變送器、比例積分單元、操作單元,后由電動執(zhí)行機構操縱疏水調節(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現(xiàn)控制水位的目的。
       通過實際觀察,高、低壓加熱器時常出現(xiàn)較低的水位,甚至有無水位運行的現(xiàn)象。加熱器無水位運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,大幅度降低機組熱經濟性,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,在運行中,發(fā)生破裂,造成事故。這種情況曾在二廠1#、2#、5#機上發(fā)生過多次。
       機組運行中疏水調節(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、熱工控制調節(jié)系統(tǒng)失靈等,不得不將加熱器退出運行進行檢修,降低了機組的經濟性。
       二廠1#汽輪機高、低壓加熱器疏水裝置改造中應用了汽液兩相流疏水器,從而在1#汽輪機上解決了上述問題。
1汽液兩相流疏水器工作原理、功能及特點
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、進口閥、調節(jié)器、旁路閥所組成。隨加熱器汽側內疏水水位的不同,信號筒內通道面積發(fā)生變化,以控制調節(jié)汽量。加熱器內的疏水先經過進口閥,然后進入調節(jié)器和信號筒來的調節(jié)汽相混合經喉部排出。當加熱器內疏水水位下降時,由信號筒進入調節(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,保證加熱器內疏水水位穩(wěn)定在正常的位置。反之,當加熱器內疏水水位上升時,通過信號筒的調節(jié)汽量則減少,疏水經過調節(jié)器的流動能力增大,以滿足工況變化要求,實現(xiàn)水位的自動控制。
1.2功能
       1)能根據加熱器疏水水位的變化,及時自動調節(jié)水位至正常值。
圖1汽液兩相流疏水器系統(tǒng)示意圖
       2)其疏水調節(jié)適應加熱器疏水量隨機組負荷、蒸汽參數(shù)變化而變化的運行狀況(加熱器疏水排出量從無到大),調節(jié)水位在正常值范圍之內。
       3)加熱器在任何疏水方式、機組任何負荷下,調節(jié)水位至正常值范圍內。
       4)在各加熱器設計(大)輸出疏水量時,能夠及時調節(jié)加熱器水位至正常值。
1.3主要特點
       汽液兩相流疏水器無任何機械部件,無電氣、熱工控制元件,運行安全可靠,檢修維護量小。一次調試后,在以后的機組啟停及運行中,無須再人為調整水位工作,實現(xiàn)水位的自動調節(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行時,低壓加熱器疏水自4#低壓加熱器逐級自流,經5#低壓加熱器后至6#低壓加熱器,再經多級水封至凝結器(也可直通凝結器)或經低加疏水泵升壓后打入主凝結水管。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:機組啟停期間各加熱器正常水位值為100～500mm;機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#高壓加熱器疏水調節(jié)閥、4#低壓加熱器至5#低壓加熱器疏水調節(jié)閥,5#低壓加熱器至6#低壓加熱器疏水調節(jié)閥原相對位置安裝汽液兩相流疏水器。在此基礎上,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臺疏水調節(jié)閥,此閥只在2#高壓加熱器汽側壓力≤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
選取的相關參數(shù)見表1。為生產廠家提供汽液兩相流疏水器的相關參數(shù)應按以下原則確定。
       1)各加熱器的疏水量,按照加熱器對應抽汽段的抽汽量,具體按機組在各工況運行中大的相應抽汽量數(shù)值計取。5#低壓加熱器的疏水量按五段抽汽供五抽聯(lián)箱門關閉時的數(shù)值計取,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取。
       2)各加熱器壓力按各自汽側壓力的大工作壓力值選取,汽側溫度則按加熱器汽側工作溫度值選取。汽液兩相流疏水器、信號筒制造時壓力級按原系統(tǒng)疏水調節(jié)閥等級選取。1#、2#高壓加熱器疏水調節(jié)閥壓力等級6.4MPa,4#、5#、6#低壓加熱器疏水調節(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、不對周圍設備的檢修、操作產生不利影響。
       原系統(tǒng)中,1#、2#高壓加熱器給水為大旁路,4#低壓加熱器凝結水為小旁路,5#、6#低壓加熱器凝結水為大旁路。上述加熱器構成三組,在加熱器故障時按組解列停運檢修,為此在疏水系統(tǒng)布置時各組間要設置門可靠的關斷閥門,不能用汽液兩相流疏水器進口閥及其旁路閥代替。各疏水器信號筒出口至調節(jié)器的汽管上加裝可靠的關斷閥門(即汽閥)。
       安裝信號筒時,注意其中心位置的高度對應加熱器的正常水位,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。信號筒的進汽管和進水管分別安裝在正常水位150mm的位置和加熱器連通,并使進汽管的位置至少低于加熱器報警信號100mm。調節(jié)器的安裝位置可平行或垂直于地面,信號筒至調節(jié)器的汽管道應盡量短,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、等級不低于原系統(tǒng)等級。
2.5調試驗收
       汽液兩相流疏水器調試工作必須從汽輪機沖轉時開始,直至機組滿負荷后穩(wěn)定運行72h。保證機組不同負荷下加熱器水位在正常值范圍內。調試順序由高壓力加熱器往低壓力加熱器進行。
       調整每臺加熱器水位時,先關閉調節(jié)器旁路閥、進口閥,待水位緩慢上升到正常水位后,再開啟進口閥。觀測水位情況繼續(xù)用進口閥進行關閉漸調,直到水位能夠自動維持穩(wěn)定狀態(tài)。在調試過程中若水位上升過高,可適當開啟旁路閥,然后再調進口閥。調整時,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試完畢后,在機組負荷變化時,疏水器能及時自動調整加熱器水位至正常值。調整結束后加熱器水位保持穩(wěn)定(機組負荷維持不變),其波動值為±50mm。
3結束語
       將疏水調節(jié)閥改為汽液兩相流疏水器近2年來,二廠1#汽輪機高、低壓加熱器水位始終保持在規(guī)定的范圍值內,杜絕了加熱器的無水位運行現(xiàn)象。從現(xiàn)場運行實踐表明,該汽液兩相流疏水器一次調整到位后再不需進一步調整,可做到不用隨機啟停,變工況時不必調整,減輕了運行人員的維護管理工作量。
       汽液兩相流疏水器同原疏水調節(jié)閥相比,無機械運行部件、無電氣、熱工控制元件,近2年來的故障率實現(xiàn)了零的突破,沒有進行過一次維護檢修。原有疏水調節(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管理。鑒于上述,公司現(xiàn)正準備在二廠2#汽輪機高、低壓加熱器上加裝該汽液兩相流疏水器疏水閥,以提高機組的安全性及經濟性。