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      某600 MW機(jī)組預(yù)防凝結(jié)水泵汽蝕的措施及分析

      2017-04-11 10:56:25文大綴
      電站輔機(jī) 2017年4期
      關(guān)鍵詞:電動(dòng)門汽蝕真空度

      文大綴

      0 概述

      在發(fā)電機(jī)組中,水泵出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象較為普遍。當(dāng)水泵發(fā)生汽蝕后,不僅出力下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成泵體材料的破壞。凝結(jié)水泵是汽輪機(jī)系統(tǒng)中的重要輔機(jī),對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。凝結(jié)水泵工作在高負(fù)壓工況下,極易吸入空氣,而一旦吸入大量空氣,便會(huì)造成嚴(yán)重的汽蝕現(xiàn)象,使水泵的流量大幅擺動(dòng),產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲和劇烈振動(dòng),直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1-5]。在某型機(jī)組中,雖然采取雙吸式首級(jí)葉輪、加裝誘導(dǎo)輪,并將水泵安裝在零米以下泵坑等措施,但仍時(shí)常發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。現(xiàn)以兩起凝結(jié)水泵的汽蝕事故為例,分析了發(fā)生事故的原因,并提出了防止凝結(jié)水泵汽蝕的措施。

      1 系統(tǒng)配置及參數(shù)

      某型機(jī)組的4號(hào)機(jī)為600 MW亞臨界純凝濕冷機(jī)組,配置2臺(tái)立式長(zhǎng)軸凝結(jié)水泵。水泵的主要參數(shù),如表1所示。每臺(tái)凝結(jié)水泵的參數(shù),均可滿足機(jī)組BMCR工況下的出力要求。通常工況下,采用一運(yùn)一備的運(yùn)行方式。凝結(jié)水泵的出、入口管道及閥門布置,如圖1所示。為降低廠用電率,對(duì)凝結(jié)水泵系統(tǒng)進(jìn)行了變頻改造,采用了“一拖二”的設(shè)計(jì)方案。在系統(tǒng)中,增設(shè)了1臺(tái)高壓變頻器。運(yùn)行時(shí),凝結(jié)水泵采用變頻運(yùn)行方式,備用凝結(jié)水泵則采用工頻運(yùn)行方式。根據(jù)設(shè)備定期試驗(yàn)和輪換制度的要求,每月進(jìn)行1次備用凝結(jié)水泵的啟停試驗(yàn),每季度進(jìn)行1次輪換水泵的操作,輪換凝結(jié)水泵時(shí),需同時(shí)切換水泵的電氣控制系統(tǒng)。凝結(jié)水泵的電氣控制圖,如圖2所示。

      表1 凝結(jié)水泵主要參數(shù)

      圖1 凝結(jié)水泵的系統(tǒng)布置

      圖2 凝結(jié)水泵的電氣控制圖

      2 事故過程及分析

      2.1 檢修后凝結(jié)水泵發(fā)生汽蝕

      2.1.1事故過程

      當(dāng)時(shí),4號(hào)機(jī)組的負(fù)荷為300 MW,2號(hào)凝結(jié)水泵為變頻運(yùn)行。1號(hào)凝結(jié)水泵檢修后,在試運(yùn)行時(shí),發(fā)現(xiàn)在泵體與出口管道連接法蘭處,有大量漏水。此時(shí),出口電動(dòng)門正在聯(lián)鎖開啟,需待完全開啟后再聯(lián)鎖關(guān)閉(開與關(guān)的時(shí)間均為3 min)。在此期間,機(jī)組真空度及2號(hào)凝結(jié)水泵的入口負(fù)壓開始下降。2號(hào)凝結(jié)水泵的入口負(fù)壓及凝汽器真空度的變化曲線,如圖3所示。發(fā)現(xiàn)真空度降低后,立即采取了措施,關(guān)閉1號(hào)凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門,并就地關(guān)閉了1號(hào)凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門前的手動(dòng)門、出口電動(dòng)門旁路手動(dòng)門、抽真空的2個(gè)手動(dòng)門。經(jīng)27 s后,凝結(jié)水的流量產(chǎn)生了劇烈波動(dòng)并下降(流量變化為0~767 t/h)。2號(hào)凝結(jié)水泵的電流從162 A下降為57A。除氧器水位在快速下降。2號(hào)凝結(jié)水泵的電流、流量及除氧器水位的變化曲線,如圖4所示。因此,只能快速降低機(jī)組負(fù)荷,但系統(tǒng)真空度仍在持續(xù)下降。判斷入口電動(dòng)門及電動(dòng)門前的手動(dòng)門未能嚴(yán)密隔絕系統(tǒng),立即關(guān)閉入口電動(dòng)門后的手動(dòng)門,機(jī)組真空度不再下降,2號(hào)凝結(jié)水泵也恢復(fù)了出力。

      圖3 2號(hào)凝結(jié)水泵入口負(fù)壓及凝汽器真空度的變化曲線

      圖4 2號(hào)凝結(jié)水泵電流與流量及除氧器水位的變化曲線

      在此過程中,機(jī)組負(fù)荷最低下降至151 MW。凝汽器高壓側(cè)的真空度,降至-80.7 kPa(停機(jī)值為-79.7 kPa),低壓側(cè)的真空度,降至-90.1 kPa。除氧器的水位,最低至1 334.7 mm。當(dāng)水位降至1 450 mm時(shí),觸發(fā)了保護(hù)動(dòng)作,使2臺(tái)汽動(dòng)給水泵跳閘,聯(lián)鎖啟動(dòng)了電動(dòng)給水泵。事故后,隔絕了1號(hào)凝結(jié)水泵。檢修水泵時(shí)發(fā)現(xiàn),拆出的水泵出口法蘭墊片,在局部區(qū)域已被嚴(yán)重?fù)p壞。

      2.1.2事故分析

      發(fā)現(xiàn)1號(hào)凝結(jié)水泵的出口法蘭大量漏水后,立即停泵,泵出口管道的壓力快速下降,大量空氣通過損壞的法蘭墊片漏入凝汽器和1號(hào)凝結(jié)水泵入口管道,并通過入口聯(lián)絡(luò)母管,進(jìn)入了運(yùn)行中的2號(hào)凝結(jié)水泵,導(dǎo)致凝汽器真空度下降,也使2號(hào)凝結(jié)水泵發(fā)生了汽蝕現(xiàn)象。機(jī)組最終被迫降負(fù)荷,引發(fā)2臺(tái)汽動(dòng)給水泵跳閘,并險(xiǎn)些造成“凝汽器真空低”保護(hù)停機(jī)的事故。通過該事例,分析了引發(fā)事故的原因。

      (1)停泵時(shí),凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門處于正在打開狀態(tài),至完全關(guān)閉,約耗時(shí)6 min。所以,應(yīng)待出口電動(dòng)門完全開啟后,再停泵,可減少凝汽器真空度下降以及2號(hào)凝結(jié)水泵的汽蝕時(shí)間,約3 min。

      (2)就地手動(dòng)關(guān)閉1號(hào)凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門前的手動(dòng)門、出口電動(dòng)門旁路手動(dòng)門、抽真空手動(dòng)門,需要較長(zhǎng)時(shí)間。最終判斷入口電動(dòng)門及電動(dòng)門前手動(dòng)門不能嚴(yán)密隔絕系統(tǒng)后,再關(guān)閉入口電動(dòng)門后的手動(dòng)門,耗時(shí)約10 min。因隔絕故障設(shè)備的時(shí)間較長(zhǎng),造成機(jī)組被迫降負(fù)荷。

      2.2 備用凝結(jié)水泵漏入空氣

      2.2.1事故過程

      事故前,4號(hào)機(jī)組的負(fù)荷為600 MW,2號(hào)凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行。按系統(tǒng)要求,需對(duì)凝結(jié)水泵進(jìn)行定期的輪換操作,轉(zhuǎn)換1號(hào)凝結(jié)水泵為變頻運(yùn)行。停運(yùn)2號(hào)凝結(jié)水泵后,發(fā)現(xiàn)1號(hào)凝結(jié)水泵入口負(fù)壓有波動(dòng)(幅度為3 kPa),同時(shí),凝結(jié)水流量也發(fā)生了變化(幅度為140 t/h)。1號(hào)凝結(jié)水泵的入口負(fù)壓與流量的變化曲線,如圖5所示。檢查發(fā)現(xiàn),2號(hào)凝結(jié)水泵有泄漏,密封盤根已破損。為防止泄漏增大,決定隔絕2號(hào)凝結(jié)水泵。首先,關(guān)閉了2號(hào)凝結(jié)水泵抽真空的2個(gè)手動(dòng)門,將2號(hào)凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門前、后手動(dòng)門,關(guān)至開度的60%(確??焖訇P(guān)閉入口手動(dòng)門隔絕2號(hào)凝結(jié)水泵)。2號(hào)凝結(jié)水泵停運(yùn)后,出口電動(dòng)門開始聯(lián)鎖關(guān)閉,就地人員快速關(guān)閉了入口電動(dòng)門前、后手動(dòng)門。此時(shí),2號(hào)凝結(jié)水泵出口管道有撞擊聲,并發(fā)現(xiàn)入口法蘭處漏水,立即開啟入口手動(dòng)門,關(guān)閉出口電動(dòng)門旁路手動(dòng)門,法蘭不再漏水。3 min后,2號(hào)凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門被完全關(guān)閉,再次關(guān)閉入口手動(dòng)門,完成了2號(hào)凝結(jié)水泵的隔絕操作。經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)2號(hào)凝結(jié)水泵出口逆止門的閥瓣緊固螺栓已松動(dòng)、盤根磨損、入口濾網(wǎng)法蘭墊片已損壞。

      圖5 1號(hào)凝結(jié)水泵入口負(fù)壓及流量變化曲線

      2.2.2事故分析

      因2號(hào)凝結(jié)水泵盤根磨損,空氣被吸入泵體,造成1號(hào)凝結(jié)水泵汽蝕。空氣通過連接管道,進(jìn)入了運(yùn)行中的1號(hào)凝結(jié)水泵。但盤根的磨損程度較輕,吸入空氣量較少,所以,水泵的汽蝕程度較小,而后續(xù)的處置操作不當(dāng),導(dǎo)致事故被擴(kuò)大。

      (1)當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水系統(tǒng)的參數(shù)異常并就地檢查后,確認(rèn)了2號(hào)凝結(jié)水泵盤根漏水,但未能及時(shí)判斷異常的原因。吸入的空氣造成1號(hào)凝結(jié)水泵汽蝕,不是及時(shí)將2號(hào)凝結(jié)水泵隔絕,而是啟動(dòng)2號(hào)凝結(jié)水泵,停運(yùn)1號(hào)凝結(jié)水泵。2號(hào)凝結(jié)水泵的運(yùn)行,升高了凝結(jié)水的壓力,使漏水量變大。該輪換操作,增加了后續(xù)事故處理的風(fēng)險(xiǎn)。

      (2)對(duì)2號(hào)凝結(jié)水泵的隔絕操作,在預(yù)案上的設(shè)想不充分。對(duì)事故的防范措施,僅考慮了防止凝汽器真空度的下降和1號(hào)凝結(jié)水泵的汽蝕。在2號(hào)凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門未完全關(guān)閉時(shí),便快速關(guān)閉了入口手動(dòng)門,未制訂閥門關(guān)閉不嚴(yán)的防范措施。而2號(hào)凝結(jié)水泵出口逆止門的閥瓣緊固螺栓松動(dòng),造成泵停運(yùn)后,逆止門未完全關(guān)閉,使凝結(jié)水倒流,導(dǎo)致2號(hào)凝結(jié)水泵入口管道壓力超過設(shè)計(jì)值,入口濾網(wǎng)的法蘭墊片被損壞。

      3 防范措施

      分析了事故原因后,為了防止凝結(jié)水泵吸入空氣造成汽蝕、降低凝汽器的真空度,采取了一系列處理措施[2,3,6]。

      (1)操作前,增派就地操作人員。

      (2)試運(yùn)時(shí),發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵發(fā)生泄漏,需待凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門完全開啟后,再停運(yùn)泄漏的凝結(jié)水泵。停泵后,應(yīng)檢查出口電動(dòng)門的聯(lián)鎖關(guān)閉情況。當(dāng)備用凝結(jié)水泵發(fā)生泄漏時(shí),直接關(guān)閉備用凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門。若凝結(jié)水泵發(fā)生泄漏,則啟動(dòng)備用凝結(jié)水泵,待運(yùn)行正常后,再停運(yùn)已泄漏的凝結(jié)水泵,并檢查泵出口電動(dòng)門的聯(lián)鎖關(guān)閉。

      (3)迅速關(guān)閉泄漏凝結(jié)水泵出口的手動(dòng)門。

      (4)隨時(shí)監(jiān)測(cè)凝汽器的真空度和水泵流量,當(dāng)凝汽器的真空度及泵的流量大幅波動(dòng)時(shí),適當(dāng)關(guān)小泄漏的凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門前手動(dòng)門,最大可關(guān)至50°(蝶閥開度為 0~90°)。

      (5)待泄漏凝結(jié)水泵出口電動(dòng)門完全關(guān)閉后,再關(guān)閉泄漏凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門。就地人員應(yīng)快速關(guān)閉泄漏凝結(jié)水泵入口電動(dòng)門前手動(dòng)門。

      (6)關(guān)閉泄漏凝結(jié)水泵抽真空管道的2個(gè)手動(dòng)門。

      4 結(jié)語

      該機(jī)組的其它凝結(jié)水泵也曾出現(xiàn)盤根漏水,因措施到位并投入了預(yù)案,該凝結(jié)水泵未發(fā)生汽蝕現(xiàn)象,表明制訂的措施,可有效避免凝結(jié)水泵發(fā)生汽蝕,并維持了凝汽器的真空度,防止了機(jī)組事故的發(fā)生。

      參考文獻(xiàn):

      [1]何川,郭立君.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

      [2]胡中強(qiáng).600 MW機(jī)組凝結(jié)水泵多次發(fā)生汽蝕的原因分析[J].電站輔機(jī),2015,36(3):27-30.

      [3]邢希東.凝結(jié)水泵進(jìn)空氣事故特例分析[J].電站輔機(jī),2007,28(3):28-31.

      [4]劉家佳,張美芝,任春曉.1 000 MW電廠凝結(jié)水泵的汽蝕研究[J].水泵技術(shù),2016(2):18-19.

      [5]陳湘,譚華.凝結(jié)水泵的汽蝕研究[J].電機(jī)技術(shù),2008(6):42-44.

      [6]洪立.凝結(jié)水泵出力出力突然下降的原因分析及對(duì)策[J].華電技術(shù),2012(10):56-57.

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