直接空冷系統(tǒng)運行中的問題及故障診斷

1、直接空冷系統(tǒng)運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隨著直接空冷技術的日漸成熟，北方干旱地區(qū)的空冷機組如雨后春筍般大量涌現(xiàn)。l超臨界660MW級直接空冷機組大量建成，超超臨界1000MW級直接空冷機組也已投產。l直接空冷機組在運行中遇到的一實際問題無法避免。l2010年空冷機組在我國進入了快速發(fā)展階段，截止201年底，空冷機組已突破億萬千瓦時，占火電機組的1%左右。近年來空冷機組的容量越來越大，甚至出現(xiàn)了100萬千瓦的超超臨界機組。空冷機組的特點l1、煤耗高：2012年大機組競賽空冷機組的

2、煤耗比同類型濕冷機組煤耗高18g/kWh左右。l2、耗水率低：2012年大機組競賽空冷機的耗水率比同類型濕冷機組耗水率低.52m3/MWh。l3、機組的背壓受環(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)電機組的凝汽設備。l直接空冷系統(tǒng)構成：抽真空系統(tǒng)、凝結水系統(tǒng)、空冷風機、汽輪機排汽系統(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)設備構成：空冷島散熱器、空冷風機、汽輪機排汽裝置及排汽管道、真空泵、凝結泵及凝結水管道等。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排出的乏汽凝結成水的設備。它的冷卻介質是空氣，它的優(yōu)點就是大

3、大節(jié)約了發(fā)電組對水的消耗。幾個弱點l1、就是在冬季空冷島容易結冰。l2、在夏季又會因機組背壓太高而造成機組的出力受阻，甚至引起機組跳閘。l3、真空系統(tǒng)龐大極容易使真空系統(tǒng)泄漏。l4、操作復雜。l5、空冷機組的能耗要遠遠大于濕冷機組。因此，空冷機組的節(jié)能就更顯的重要了。l在正常運行中常有因操作不當，使機組啟動延緩、結冰、出力受阻等現(xiàn)象發(fā)生，這就使機組的能耗進一步增加，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。在機組正常運行時，1臺泵運行。l凝結

4、水系統(tǒng)配備容量為2100%的兩臺凝結泵。在機組正常運行時，1臺泵運行。同時還配備了兩臺凝補水泵，作為排汽裝置補水、啟動時除氧器上水和定冷水箱補水。l空冷風機配備56臺空冷風機，根據環(huán)境溫度及背壓情況進行投退。保護配置l1、排汽壓力超過上限汽機跳閘，并且關閉低壓旁路和其他向空冷凝汽器供汽的閥門。不然會導致防爆膜爆裂。l2、排汽溫度超過上限汽機跳閘，并且關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：當汽機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l1、排汽裝置熱井水位達到最高水位汽機跳閘，并且關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水，振動，管道（件）損壞，管道支撐系統(tǒng)損壞。l2、凝結水差壓開關動作，汽機跳閘，并且關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。凝結水系統(tǒng)保護風機保護1、電機繞組溫度超過上限，風機跳閘，否則電機燒毀。l2、齒輪箱油壓低超過20s，風機跳閘，否則齒輪箱軸承損毀。l3、振動大風機跳閘，否則整個風機驅動系統(tǒng)損毀。變頻器保護l溫度高保護跳l過流保護l過負荷真空泵的保護l1、電機繞組溫度超過上限，真空泵跳閘，否則電

6、機燒毀。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)定時間內沒有開啟，真空泵跳閘，否則泵損壞。說明l1、系統(tǒng)設計壓力（絕對壓力）1.45bar，溫度120 。如果運行中，蒸汽參數(shù)超過上限，材料將會被損壞。l2、正常運行中整個空冷系統(tǒng)充滿蒸汽。而支吊的強度在設計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、凝結水管道與排汽管道的差壓，反映了排汽管道內的液位。當液位過高時會使排汽裝置內的噴淋裝置堵塞，可能導致空冷凝汽器滿水。l4、空冷風機的振動開關，是為了防止發(fā)生空冷風機葉片斷裂和軸承損壞。并防止風機支撐結構損害。振動開關動作后，檢修

7、人員必須現(xiàn)場進行檢查，查明原因后才能復位該開關。直接空冷系統(tǒng)運行中存在的問題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l4、空冷島真空系統(tǒng)嚴密性差空冷系統(tǒng)冬季防凍l當空冷凝汽器內的空氣被真空泵抽走后，就可以通過風機的運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荷了。當環(huán)境溫度低于2 , 空冷凝汽器的運行需要同時考慮列的投切和風機的運行。l當環(huán)境溫度低于2，所投各列的逆流風機，逐列反轉（15Hz）一定的時間，以防止逆流換熱器抽氣口結冰堵塞。l如果運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。當抽氣溫度

8、小于排汽壓力下的飽和溫度6 以內，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，背壓的設定值設下限值。而在夏季，實際背壓高于設定背壓，所以風機轉速總在100%及以上運行。出于節(jié)能方面的考慮，應選擇合適的背壓，既能但證機組的正常出力，也要保證空冷風機最低電耗。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，以觀察調整后的效果。l凝結水設過冷保護的目的，是防止冬季抽真空泵在低背壓下抽吸能力下降或嚴重漏氣時而致使凝結水過冷而結冰。采用提升背壓，起備用真空泵來驅除空氣。l當環(huán)境溫度降到0 以下時，如果進入空冷島的蒸汽流量很小，即使風機不運行，也可能因為自然換熱

9、而結冰。特別是機組啟動時間長，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汽量，且在該進汽量以下的時間要短（不應超過2小時），并且在連續(xù)運行的狀態(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)運行時，應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行清洗，否則可能導致高背壓從而使機組不能帶滿負。 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，導致空氣在空冷凝汽器內聚集。回暖時逆流

10、風機先停止，然后低速反轉，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荷。如果熱負荷過小，風機雖逆轉但不能吸入熱風。l1、當環(huán)境溫度小于2時，啟動回暖程序，順序為01排02排03排04排04排06排07排08排，反復進行自動回暖運行。 l2、 先停止選定排的逆流風機運行,再開始以15Hz 反轉運行5min。停止風機反轉運行，改為正傳運行。l3、上排回暖結束30min后才開始下一排的回暖操作；當環(huán)境溫度15時，回暖間隔時間修改為15min。l4、手動進行回暖操作時，最多允許兩排四個逆流風機同時反轉運行，反轉運行時間可取152

11、5min，并將反轉風機置于手動位運行，反轉順序為1、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)，減少了結冰，降低了機組背壓?？绽鋶u度夏l夏季是考驗空冷機組的又一難關，當環(huán)境溫度達到35時，如果機組出力為滿出力時，空冷機組的背壓常接近50KPa左右，這時機組經濟性可想而知。為了保證機組正常出力，避免機組出力受阻，有的空冷機組被迫對空冷島進行24小時沖洗，還有許多空冷機組都被迫裝上空冷噴淋裝置。l夏季由于機組背壓升高，造成凝結水溫升高，這時極容易造成精處理樹脂粉裂解，從而威脅到機組運行安全。l背壓太高最直接的后果就是造成機組出力受阻。這時所有空冷風機全部超頻運行

12、。l在夏季當機組出力受到影響時，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l如果發(fā)現(xiàn)翅片臟污，在夏季來臨之前進行徹底沖洗。l如果發(fā)現(xiàn)分隔間的密封損壞及時進行修補。如果分隔間門壞或密封不嚴及時進行處理?？绽鋶u真空系統(tǒng)嚴密性差l如果真空系統(tǒng)嚴密性差，及時進行查找。真空系統(tǒng)如果有大的真空泄漏點，應盡快消除。l真空系統(tǒng)泄漏會排擠空冷島內蒸汽空間，造成經濟性下降，在冬季還容易結冰。此外還造成凝結水過冷卻度大。凝結水過冷在加熱過程中就會多消耗蒸汽，造成經濟性下降。l會造成凝結水過冷度大，會造成凝結水溶氧量

13、升高，對管材或受熱面造成腐蝕。真空系統(tǒng)查漏l1、汽輪機軸封蒸汽量供給不足。l2、真空破壞閥的嚴密性；所有與大氣連接的閥門；排汽裝置、凝結水箱附近，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密性。4、真空系統(tǒng)閥門的嚴密性，檢查所有凝結水泵、真空泵和疏水泵吸入側閥門的嚴密性。檢查所有疏水閥的嚴密性。5、檢查真空泵的運行情況，進行性能試驗。關閉真空泵吸入側閥門，讀取就地壓力計上的壓力。打開閥門重新投入真空泵運行。用設計數(shù)據和讀取到的值進行比較分析。l現(xiàn)在查找真空嚴密性一般用氦氣或聲譜進行查找，很少用塑料膜、肥皂等。直接空冷系統(tǒng)故障

14、診斷l(xiāng)1、空冷風機振動大l2、真空泵汽化l3、空冷風機跳閘 l4、變速箱故障 l5、空冷風機變頻器故障l6、低真空處理空冷風機振動大l空冷風機電機噪聲大，電機運轉不平穩(wěn)l 軸承中油脂太多或太少； 變速箱有拉力或推力；電機安裝不正確或不牢固；電機對中不好。l 當振動過大引起振動開關動作應自動停止該風機的運行。否則應手動緊停。 真空泵汽化l真空泵水溫高造成真空泵內工作水汽化，使真空泵出力下降或失效，對機組背壓影響極大 。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。設水溫高保護和水位低保護。l低真空保護60KPa報警，65KPa跳機?？绽滹L機跳閘 l 風機過載，導致開關跳閘；風機保護動作； 變頻器故障；電氣故障。l如為單個風機跳閘，將其自動退出，同時注意機組的運行情況，必要時手動增加其它風機的轉速以維持真空正常；l如由于電氣故障導致風機部分或全部跳閘，應立即降負荷，以維持排汽壓力正常，防止保護動作跳機，必要時可啟動備用真空泵。同時積極查找跳閘原因，盡快恢復供電；l 電氣恢復正常后，可逐步投入風機，增加風機的轉速，機組可根據真空，增加負荷。變速箱故障 l變速箱內的聲音異常；變速箱內油溫升高，油質惡化，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