1 相關(guān)資料

已知某電廠的汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的氣源是由輔助蒸汽母管提供的，該氣源在正常運(yùn)行條件下，基本壓力始終保持在 0. 35 MPa ～ 0. 65 MPa，溫度在 150℃ ～160℃，并利用加熱器對(duì)其進(jìn)行加熱，直至溫度達(dá)到280℃以后，才可以分別為高、中、低壓軸封進(jìn)行供給。在汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，高、中壓軸封氣源為了實(shí)現(xiàn)自密封，會(huì)切換成為高壓缸漏氣，低壓軸封則依舊使用輔助蒸汽。高、中壓軸封蒸汽參數(shù)為 3. 5 kPa/280℃，低壓軸封蒸汽參數(shù)為 3. 5 kPa/150℃ ～170℃。

該電廠從 2018 年初至今，低壓軸封的蒸汽溫度為110℃ ～170℃，并且呈現(xiàn)出規(guī)律性波動(dòng)狀態(tài)，減溫水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度波動(dòng)為 0% ～100%，見(jiàn)圖 1。

由圖 1 可知，在 1 min 內(nèi)，低壓軸封蒸汽溫度從170℃迅速降低至 110℃，這會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大威脅，但此時(shí)減溫水開(kāi)度與供應(yīng)量仍處于連續(xù)的線性調(diào)整狀態(tài)，不是導(dǎo)致蒸汽溫度劇烈變化的主要原因。所以，需要找出造成蒸汽平均溫度劇烈下降的確切原因。

2 蒸汽溫度異常波動(dòng)的原因

2. 1 減溫水因素

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量得到以下對(duì)應(yīng)關(guān)系: 減溫水噴嘴流量 ( 100%，0. 76 L/min) 、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度( 50%，0. 70 L/min) 、流量( 10%，0. 66 L/min) 。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，以較為理想化的熱能轉(zhuǎn)換關(guān)系作為實(shí)施計(jì)算的前提條件。已知所有的減溫水都用在了降低蒸汽溫度上，那么此時(shí)的質(zhì)量、熱平衡方程式應(yīng)該為:

q V1 h 1 + q Vj h j = q V2 h 2

q V1 = ( q V2 h 2 － q Vj h j ) /h 1

式中，q V1 為氣流量，q Vj 為減溫水流量，q V2 為經(jīng)減溫器后的蒸汽流量，h 1 為汽比焓，h j 為減溫水比焓，h 2 為經(jīng)減溫器后的蒸汽比焓。

根據(jù)計(jì)算，可以獲得蒸汽流量，蒸汽流量等于7. 40 kg/min ～8. 52 kg/min。但在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，得到的實(shí)際低壓軸封蒸汽流量往往要小于計(jì)算所得出的數(shù)值。因此，可以進(jìn)一步斷定，減溫水并不能完全轉(zhuǎn)變成蒸汽，絕大多數(shù)是以汽液共存的形式存在于減溫水噴嘴后的管道中。所以，在下游管道中的氣流通常都攜帶著大量小水珠。在下游管道中，減溫減壓的蒸汽會(huì)先對(duì) 10MAW24CT002 測(cè)點(diǎn)中的熱電偶套管進(jìn)行沖擊，之后再繼續(xù)沖擊 10MAW24CT001 測(cè)點(diǎn)。因?yàn)榇藭r(shí)的蒸汽中攜帶了大量小水珠，所以在局部較為密集的區(qū)域內(nèi)，小水珠會(huì)附著在熱電偶套管表面，并且會(huì)受到水的氣化潛熱特點(diǎn)影響，使套管上的熱量被水膜吸收，電熱偶溫度降低。此時(shí)，若因?yàn)檎羝�流量而�?dǎo)致蒸汽混流不均勻區(qū)域發(fā)生前后移動(dòng)，那么該區(qū)域與溫度測(cè)點(diǎn)相互接觸時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溫度測(cè)點(diǎn)中的測(cè)量值迅速下降。

在實(shí)際反復(fù)試驗(yàn)過(guò)程中可以清楚地看到，當(dāng)蒸汽調(diào)節(jié)閥本身的開(kāi)度在 40% ～ 45% 時(shí)，調(diào)節(jié)線性不佳。例如，在 0. 48 MPa 的供汽壓力下，相應(yīng)的蒸汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為 40. 4%、44. 4%，測(cè)得的蒸汽壓力為 1. 19 kPa、4. 30 kPa。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，低壓軸封蒸汽壓力往往為 3. 50 kPa，說(shuō)明此時(shí)的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)線性正處于不佳區(qū)間內(nèi)，任何微小的波動(dòng)都會(huì)對(duì)下游蒸汽流量產(chǎn)生較大影響，會(huì)給溫度測(cè)量工作帶來(lái)巨大干擾。若采取手動(dòng)模式對(duì)蒸汽調(diào)節(jié)閥加以調(diào)控，在不改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的前提下，下游蒸汽壓力會(huì)隨著起源壓力發(fā)生變化，但蒸汽溫度不會(huì)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，進(jìn)一步證明了蒸汽調(diào)節(jié)線性不佳和汽源壓力所造成的波動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致蒸汽混流不均勻區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大范圍移動(dòng)。

2. 2 測(cè)點(diǎn)因素

對(duì) 10MAW24CP001 與 P002 這兩個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)實(shí)施校準(zhǔn)、調(diào)整，并將壓力引出口放在同一水平高度上，避免因高度差而引發(fā)測(cè)量偏差。通常情況下，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與停運(yùn)過(guò)程中，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)十分相近，變化趨勢(shì)基本一致，但測(cè)量偏差仍然存在，而且會(huì)隨著工況的變化而增大，偏差會(huì)進(jìn)一步被放大。

蒸汽調(diào)節(jié)閥使用的是單沖量調(diào)節(jié)，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)壓力數(shù)值，基本上就是兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的綜合計(jì)算值。當(dāng)一個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)值準(zhǔn)確，而另一個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)值偏差較大時(shí)，計(jì)算機(jī)數(shù)值勢(shì)必會(huì)與實(shí)際值相偏離，致使調(diào)節(jié)閥設(shè)定值偏離實(shí)際需求。若測(cè)點(diǎn)測(cè)量得到的數(shù)值相對(duì)偏小，計(jì)算機(jī)數(shù)值也勢(shì)必偏小，就會(huì)造成調(diào)節(jié)閥的實(shí)際開(kāi)度大于需求開(kāi)度，待測(cè)點(diǎn)與波動(dòng)恢復(fù)正常后，還需再次關(guān)小調(diào)節(jié)閥。反復(fù)調(diào)節(jié)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致混流不均勻區(qū)域出現(xiàn)前后移動(dòng)，會(huì)使蒸汽溫度出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。

3 改善方案

第一，可以嘗試對(duì)壓力測(cè)點(diǎn)的引出位置加以改善，使氣壓與氣流的變化能夠?qū)?a href="http://www.sarahehe.com/ybsq/250.html" target="_blank">壓力變送器產(chǎn)生同等影響，避免測(cè)量出現(xiàn)較大波動(dòng)。第二，將壓力變送器引出管接入到引壓管的端部，以降低測(cè)量偏差。第三，在低壓軸封進(jìn)汽壓力的設(shè)定上將數(shù)值降低，減少供汽量，使下游管道中混流不均勻區(qū)域出現(xiàn)前移，從而與溫度測(cè)點(diǎn)區(qū)間相互脫離。第四，為了進(jìn)一步降低噴出水滴的直徑和出現(xiàn)混流不均勻區(qū)域的可能性，可以使用霧化效果更佳的減溫水噴嘴。

4 結(jié)語(yǔ)

防止蒸汽外泄是汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)較為主要的功能之一，也是確保汽輪機(jī)運(yùn)行效率的關(guān)鍵，軸封蒸汽溫度穩(wěn)定對(duì)汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。因此，要不斷尋求新的有效對(duì)策與處理辦法，從而解決汽輪機(jī)軸封蒸汽溫度波動(dòng)問(wèn)題。

 

 

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