直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行中問題及故障診斷

1、直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行中的問題及故障處理張啟安2013年6月目錄l1、概要l2、空冷島情況介紹l3、直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題l4、直接空冷系統(tǒng)故障診斷與處理概要l隨著直接空冷技術(shù)的日漸成熟，北方干旱地區(qū)的空冷機(jī)組如雨后春筍般大量涌現(xiàn)。l超臨界660MW級直接空冷機(jī)組大量建成，超超臨界1000MW級直接空冷機(jī)組也已投產(chǎn)。l直接空冷機(jī)組在運(yùn)行中遇到的一實(shí)際問題無法避免。l2010年空冷機(jī)組在我國進(jìn)入了快速發(fā)展階段，截止201年底，空冷機(jī)組已突破億萬千瓦時，占火電機(jī)組的1%左右。近年來空冷機(jī)組的容量越來越大，甚至出現(xiàn)了100萬千瓦的超超臨界機(jī)組?？绽錂C(jī)組的特點(diǎn)l1、煤耗高：2012年大機(jī)組競賽空冷機(jī)組的

2、煤耗比同類型濕冷機(jī)組煤耗高18g/kWh左右。l2、耗水率低：2012年大機(jī)組競賽空冷機(jī)的耗水率比同類型濕冷機(jī)組耗水率低.52m3/MWh。l3、機(jī)組的背壓受環(huán)境溫度影響大。直接空冷系統(tǒng)介紹l直接空冷凝汽器俗稱空冷島它是汽輪發(fā)電機(jī)組的凝汽設(shè)備。l直接空冷系統(tǒng)構(gòu)成：抽真空系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、空冷風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)排汽系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。除此之外還有空冷沖洗系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)。l直接空冷系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成：空冷島散熱器、空冷風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)排汽裝置及排汽管道、真空泵、凝結(jié)泵及凝結(jié)水管道等。塔山電廠基本情況l空冷島也就是空冷凝汽器，它的作用是把汽輪機(jī)排出的乏汽凝結(jié)成水的設(shè)備。它的冷卻介質(zhì)是空氣，它的優(yōu)點(diǎn)就是大

3、大節(jié)約了發(fā)電組對水的消耗。幾個弱點(diǎn)l1、就是在冬季空冷島容易結(jié)冰。l2、在夏季又會因機(jī)組背壓太高而造成機(jī)組的出力受阻，甚至引起機(jī)組跳閘。l3、真空系統(tǒng)龐大極容易使真空系統(tǒng)泄漏。l4、操作復(fù)雜。l5、空冷機(jī)組的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于濕冷機(jī)組。因此，空冷機(jī)組的節(jié)能就更顯的重要了。l在正常運(yùn)行中常有因操作不當(dāng)，使機(jī)組啟動延緩、結(jié)冰、出力受阻等現(xiàn)象發(fā)生，這就使機(jī)組的能耗進(jìn)一步增加，這是我們不希望看到的。造成這種現(xiàn)象主要是操作人員對系統(tǒng)不熟悉，對操作過程不熟悉。在這種情況下，能夠熟練操作空冷系統(tǒng)就顯得更加重要、更加緊迫了。系統(tǒng)配置l真空系統(tǒng)配備了容量為3100%的三臺真空泵。在機(jī)組正常運(yùn)行時，1臺泵運(yùn)行。l凝結(jié)

4、水系統(tǒng)配備容量為2100%的兩臺凝結(jié)泵。在機(jī)組正常運(yùn)行時，1臺泵運(yùn)行。同時還配備了兩臺凝補(bǔ)水泵，作為排汽裝置補(bǔ)水、啟動時除氧器上水和定冷水箱補(bǔ)水。l空冷風(fēng)機(jī)配備56臺空冷風(fēng)機(jī)，根據(jù)環(huán)境溫度及背壓情況進(jìn)行投退。保護(hù)配置l1、排汽壓力超過上限汽機(jī)跳閘，并且關(guān)閉低壓旁路和其他向空冷凝汽器供汽的閥門。不然會導(dǎo)致防爆膜爆裂。l2、排汽溫度超過上限汽機(jī)跳閘，并且關(guān)閉低壓旁路和其他向空冷凝汽器供汽的閥門。不然空冷凝汽器材料因過熱而損毀。l3、抽真空過冷保護(hù)：當(dāng)汽機(jī)排汽溫度與所有非隔離段的抽真空的平均溫度之差超過15(過冷) 并持續(xù)10 分鐘以上，第二臺真空泵自動啟動。當(dāng)上述兩溫度之差小于6并持續(xù)5 分鐘以上

5、，第二臺真空泵自動停止。 真空系統(tǒng)保護(hù)l1、排汽裝置熱井水位達(dá)到最高水位汽機(jī)跳閘，并且關(guān)閉低壓旁路和其他向空冷凝汽器供汽的閥門。不然會使排汽管道進(jìn)水，振動，管道（件）損壞，管道支撐系統(tǒng)損壞。l2、凝結(jié)水差壓開關(guān)動作，汽機(jī)跳閘，并且關(guān)閉低壓旁路和其他向空冷凝汽器供汽的閥門，不然會使空冷凝汽器管束充水，管束以及鋼絎架倒塌。凝結(jié)水系統(tǒng)保護(hù)風(fēng)機(jī)保護(hù)1、電機(jī)繞組溫度超過上限，風(fēng)機(jī)跳閘，否則電機(jī)燒毀。l2、齒輪箱油壓低超過20s，風(fēng)機(jī)跳閘，否則齒輪箱軸承損毀。l3、振動大風(fēng)機(jī)跳閘，否則整個風(fēng)機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)損毀。變頻器保護(hù)l溫度高保護(hù)跳l過流保護(hù)l過負(fù)荷真空泵的保護(hù)l1、電機(jī)繞組溫度超過上限，真空泵跳閘，否則電

6、機(jī)燒毀。l2、分離器液位低，真空泵跳閘，否則泵損壞。l3、泵出口閥門在接到開啟命令后，在規(guī)定時間內(nèi)沒有開啟，真空泵跳閘，否則泵損壞。說明l1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力（絕對壓力）1.45bar，溫度120 。如果運(yùn)行中，蒸汽參數(shù)超過上限，材料將會被損壞。l2、正常運(yùn)行中整個空冷系統(tǒng)充滿蒸汽。而支吊的強(qiáng)度在設(shè)計(jì)時沒有考慮承受水的重量。因此，排氣管道以及空冷凝汽器必須避免充水。l3、凝結(jié)水管道與排汽管道的差壓，反映了排汽管道內(nèi)的液位。當(dāng)液位過高時會使排汽裝置內(nèi)的噴淋裝置堵塞，可能導(dǎo)致空冷凝汽器滿水。l4、空冷風(fēng)機(jī)的振動開關(guān)，是為了防止發(fā)生空冷風(fēng)機(jī)葉片斷裂和軸承損壞。并防止風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)損害。振動開關(guān)動作后，檢修

7、人員必須現(xiàn)場進(jìn)行檢查，查明原因后才能復(fù)位該開關(guān)。直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題l1、空冷系統(tǒng)冬季防凍l2、空冷系統(tǒng)度夏l3、空冷島翅片臟污和分隔間密封不嚴(yán)l4、空冷島真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差空冷系統(tǒng)冬季防凍l當(dāng)空冷凝汽器內(nèi)的空氣被真空泵抽走后，就可以通過風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和列的投切來控制空冷凝汽器的壓力, 空冷凝汽器可以帶負(fù)荷了。當(dāng)環(huán)境溫度低于2 , 空冷凝汽器的運(yùn)行需要同時考慮列的投切和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。l當(dāng)環(huán)境溫度低于2，所投各列的逆流風(fēng)機(jī)，逐列反轉(zhuǎn)（15Hz）一定的時間，以防止逆流換熱器抽氣口結(jié)冰堵塞。l如果運(yùn)行列的抽氣溫度低于排汽壓力下的飽和溫度15 以上，持續(xù)時間10min以上，起一臺備用真空泵。當(dāng)抽氣溫度

8、小于排汽壓力下的飽和溫度6 以內(nèi)，且持續(xù)時間5min以上. 可以停備用真空泵。l在冬季為了防凍，背壓的設(shè)定值設(shè)下限值。而在夏季，實(shí)際背壓高于設(shè)定背壓，所以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速總在100%及以上運(yùn)行。出于節(jié)能方面的考慮，應(yīng)選擇合適的背壓，既能但證機(jī)組的正常出力，也要保證空冷風(fēng)機(jī)最低電耗。l整個空冷凝汽器的慣性比較大, 因此每一次操作完成后，需要一定穩(wěn)定的時間，以觀察調(diào)整后的效果。l凝結(jié)水設(shè)過冷保護(hù)的目的，是防止冬季抽真空泵在低背壓下抽吸能力下降或嚴(yán)重漏氣時而致使凝結(jié)水過冷而結(jié)冰。采用提升背壓，起備用真空泵來驅(qū)除空氣。l當(dāng)環(huán)境溫度降到0 以下時，如果進(jìn)入空冷島的蒸汽流量很小，即使風(fēng)機(jī)不運(yùn)行，也可能因?yàn)樽匀粨Q熱

9、而結(jié)冰。特別是機(jī)組啟動時間長，而蒸汽流量小的冷態(tài)啟動。要防凍必須保證空冷凝汽器有一定的進(jìn)汽量，且在該進(jìn)汽量以下的時間要短（不應(yīng)超過2小時），并且在連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下，也不能低于這個流量。該蒸汽量是隨著空冷凝汽器的換熱面積的降低和環(huán)境溫度的升高而降低的。l冬季冷態(tài)啟動時，應(yīng)確?？绽淠髡羝髁看笥谧钚≌羝髁坎⒖刂茊訒r間，以滿足防凍的要求。連續(xù)運(yùn)行時，應(yīng)保證空冷凝汽器的蒸汽流量不低于最小流量。l管束的清潔程度對空冷凝汽器的性能影響很大。入夏前必須對管束進(jìn)行清洗，否則可能導(dǎo)致高背壓從而使機(jī)組不能帶滿負(fù)。 l回暖的目的，是為了防止在冬季抽氣口被凝華的冰絮堵塞，導(dǎo)致空氣在空冷凝汽器內(nèi)聚集?；嘏瘯r逆流

10、風(fēng)機(jī)先停止，然后低速反轉(zhuǎn)，抽吸周邊的熱空氣，來融化可能形成的冰絮。l回暖功能投入的條件：1. 環(huán)境溫度低于2 。 2、空冷凝汽器要有一定的熱負(fù)荷。如果熱負(fù)荷過小，風(fēng)機(jī)雖逆轉(zhuǎn)但不能吸入熱風(fēng)。l1、當(dāng)環(huán)境溫度小于2時，啟動回暖程序，順序?yàn)?1排02排03排04排04排06排07排08排，反復(fù)進(jìn)行自動回暖運(yùn)行。 l2、 先停止選定排的逆流風(fēng)機(jī)運(yùn)行,再開始以15Hz 反轉(zhuǎn)運(yùn)行5min。停止風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，改為正傳運(yùn)行。l3、上排回暖結(jié)束30min后才開始下一排的回暖操作；當(dāng)環(huán)境溫度15時，回暖間隔時間修改為15min。l4、手動進(jìn)行回暖操作時，最多允許兩排四個逆流風(fēng)機(jī)同時反轉(zhuǎn)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)運(yùn)行時間可取152

11、5min，并將反轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)置于手動位運(yùn)行，反轉(zhuǎn)順序?yàn)?、82、73、64、5。l現(xiàn)在塔山發(fā)電公司在空冷島換熱面上安裝了在線溫度監(jiān)視系統(tǒng)，減少了結(jié)冰，降低了機(jī)組背壓?？绽鋶u度夏l夏季是考驗(yàn)空冷機(jī)組的又一難關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到35時，如果機(jī)組出力為滿出力時，空冷機(jī)組的背壓常接近50KPa左右，這時機(jī)組經(jīng)濟(jì)性可想而知。為了保證機(jī)組正常出力，避免機(jī)組出力受阻，有的空冷機(jī)組被迫對空冷島進(jìn)行24小時沖洗，還有許多空冷機(jī)組都被迫裝上空冷噴淋裝置。l夏季由于機(jī)組背壓升高，造成凝結(jié)水溫升高，這時極容易造成精處理樹脂粉裂解，從而威脅到機(jī)組運(yùn)行安全。l背壓太高最直接的后果就是造成機(jī)組出力受阻。這時所有空冷風(fēng)機(jī)全部超頻運(yùn)行

12、。l在夏季當(dāng)機(jī)組出力受到影響時，最常用的方法就是投入空冷噴淋系統(tǒng)和空冷沖洗系統(tǒng)。但隨著投入時間的增加，會在空冷翅片上形成一層膜，造成換熱效果下降?？绽鋶u翅片臟污和分隔間密封不嚴(yán)l如果發(fā)現(xiàn)翅片臟污，在夏季來臨之前進(jìn)行徹底沖洗。l如果發(fā)現(xiàn)分隔間的密封損壞及時進(jìn)行修補(bǔ)。如果分隔間門壞或密封不嚴(yán)及時進(jìn)行處理?？绽鋶u真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差l如果真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差，及時進(jìn)行查找。真空系統(tǒng)如果有大的真空泄漏點(diǎn)，應(yīng)盡快消除。l真空系統(tǒng)泄漏會排擠空冷島內(nèi)蒸汽空間，造成經(jīng)濟(jì)性下降，在冬季還容易結(jié)冰。此外還造成凝結(jié)水過冷卻度大。凝結(jié)水過冷在加熱過程中就會多消耗蒸汽，造成經(jīng)濟(jì)性下降。l會造成凝結(jié)水過冷度大，會造成凝結(jié)水溶氧量

13、升高，對管材或受熱面造成腐蝕。真空系統(tǒng)查漏l1、汽輪機(jī)軸封蒸汽量供給不足。l2、真空破壞閥的嚴(yán)密性；所有與大氣連接的閥門；排汽裝置、凝結(jié)水箱附近，所有與大氣連接的閥門；低壓加熱器上所有與大氣連接的閥門；法蘭連接；人孔等。l3、真空系統(tǒng)的所有安全閥或防爆膜的嚴(yán)密性。4、真空系統(tǒng)閥門的嚴(yán)密性，檢查所有凝結(jié)水泵、真空泵和疏水泵吸入側(cè)閥門的嚴(yán)密性。檢查所有疏水閥的嚴(yán)密性。5、檢查真空泵的運(yùn)行情況，進(jìn)行性能試驗(yàn)。關(guān)閉真空泵吸入側(cè)閥門，讀取就地壓力計(jì)上的壓力。打開閥門重新投入真空泵運(yùn)行。用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和讀取到的值進(jìn)行比較分析。l現(xiàn)在查找真空嚴(yán)密性一般用氦氣或聲譜進(jìn)行查找，很少用塑料膜、肥皂等。直接空冷系統(tǒng)故障

14、診斷l(xiāng)1、空冷風(fēng)機(jī)振動大l2、真空泵汽化l3、空冷風(fēng)機(jī)跳閘 l4、變速箱故障 l5、空冷風(fēng)機(jī)變頻器故障l6、低真空處理空冷風(fēng)機(jī)振動大l空冷風(fēng)機(jī)電機(jī)噪聲大，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)l 軸承中油脂太多或太少； 變速箱有拉力或推力；電機(jī)安裝不正確或不牢固；電機(jī)對中不好。l 當(dāng)振動過大引起振動開關(guān)動作應(yīng)自動停止該風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。否則應(yīng)手動緊停。 真空泵汽化l真空泵水溫高造成真空泵內(nèi)工作水汽化，使真空泵出力下降或失效，對機(jī)組背壓影響極大 。l一般情況下由于失去冷卻水或氣水分離器水位太低造成。設(shè)水溫高保護(hù)和水位低保護(hù)。l低真空保護(hù)60KPa報(bào)警，65KPa跳機(jī)。空冷風(fēng)機(jī)跳閘 l 風(fēng)機(jī)過載，導(dǎo)致開關(guān)跳閘；風(fēng)機(jī)保護(hù)動作； 變頻器故障；電氣故障。l如為單個風(fēng)機(jī)跳閘，將其自動退出，同時注意機(jī)組的運(yùn)行情況，必要時手動增加其它風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以維持真空正常；l如由于電氣故障導(dǎo)致風(fēng)機(jī)部分或全部跳閘，應(yīng)立即降負(fù)荷，以維持排汽壓力正常，防止保護(hù)動作跳機(jī)，必要時可啟動備用真空泵。同時積極查找跳閘原因，盡快恢復(fù)供電；l 電氣恢復(fù)正常后，可逐步投入風(fēng)機(jī)，增加風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，機(jī)組可根據(jù)真空，增加負(fù)荷。變速箱故障 l變速箱內(nèi)的聲音異常；變速箱內(nèi)油溫升高，油質(zhì)惡化，有泡沫存在； 變速箱外部有漏油現(xiàn)象；潤滑油壓下降。l變速箱齒輪或軸承損壞