中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇 南京 211100

0 引言

汽輪機(jī)真空系統(tǒng)是火電廠的一個(gè)重要系統(tǒng)，其運(yùn)行的好壞直接影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。凝汽器是發(fā)電企業(yè)中冷端真空系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。凝汽器運(yùn)行時(shí)，由于冷卻水不潔凈、熱交換時(shí)伴隨化學(xué)反應(yīng)等原因，致使冷卻管內(nèi)壁積聚了不利于傳熱的污垢，造成凝汽器真空度下降。污垢的存在、凝汽器真空度較低會(huì)引發(fā)一系列危害，如降低火電廠汽輪發(fā)電機(jī)組的效率、增加循環(huán)水泵的能耗、導(dǎo)致冷卻管堵塞甚至造成管壁腐蝕穿孔而引發(fā)事故。

1 影響真空度因素

通過(guò)查閱華能電廠多業(yè)務(wù)平臺(tái)運(yùn)行管理系統(tǒng)中值班記錄對(duì)造成凝汽器真空度低下的因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)表如下：

表1 真空度低下影響因素表

由上表可知，在實(shí)際運(yùn)行中，造成凝汽器真空度低的主要因素是膠球清洗系統(tǒng)異常。

2 膠球清洗系統(tǒng)

目前，膠球清洗是維持凝汽器清潔的常用手段。膠球清洗系統(tǒng)定期正常投用，能及時(shí)清走凝汽器銅管內(nèi)壁污物，使凝汽器管束保持一定的清潔度，對(duì)防止結(jié)垢，提高凝汽器管的傳熱系數(shù)起到重要的作用。然而，在實(shí)踐過(guò)程中常常發(fā)現(xiàn)膠球清洗裝置的收球率很低，這樣不僅無(wú)法保障清洗效果，還會(huì)因膠球流失造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)凝汽器清洗系統(tǒng)的膠球收球率較低，收球效果不明顯，清洗效果較差。有效的祛除凝汽器管道內(nèi)的污垢，提升管道清潔系數(shù)，能夠有助于降低汽輪機(jī)排氣壓力，提高凝汽器的真空度。

3 WSD機(jī)器人清洗系統(tǒng)

3.1 工作原理 WSD凝汽器在線(xiàn)清洗機(jī)器人是對(duì)凝汽器換熱管的在線(xiàn)清洗?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面(觸摸屏)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)在線(xiàn)清洗，PLC控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)定邏輯程序運(yùn)行，伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手臂定位行走，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂上的噴射器對(duì)凝汽器管孔定位高壓水清洗。

原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)凝汽器水室內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和沖洗機(jī)構(gòu)行走，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)確保沖洗機(jī)構(gòu)平穩(wěn)移動(dòng)，供水機(jī)構(gòu)通過(guò)機(jī)械臂向沖洗機(jī)構(gòu)提供高壓水，經(jīng)過(guò)大流量噴嘴排噴出后在換熱管口形成高速?lài)娚渌鳎涌旃軆?nèi)流速和擾動(dòng)，沖走換熱管口堵塞物和內(nèi)壁的泥垢。

3.2 沖洗凝汽器試驗(yàn) 試驗(yàn)采用Rosemount 3051S智能型壓力和差壓變送器測(cè)量壓力。試驗(yàn)采用鉛電阻、超聲波流量計(jì)和DCS配套的水位變送器測(cè)量溫度，循環(huán)水流量及凝汽器熱井水位。新增的測(cè)點(diǎn)，由江蘇方天提供的艾默生無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集。利用電廠原有部分的測(cè)點(diǎn)，由DCS系統(tǒng)同步采集。

圖1 凝汽器在線(xiàn)清洗系統(tǒng)圖

凝汽器試驗(yàn)中機(jī)組負(fù)荷320MW，兩機(jī)四泵方式運(yùn)行，試驗(yàn)前凝汽器嚴(yán)密性符合要求。試驗(yàn)結(jié)果如下表所示：

表2 試驗(yàn)結(jié)果

循環(huán)水進(jìn)水平均壓力 kPa 147.56 132.06循環(huán)水出水平均壓力 kPa 102.15 96.93循環(huán)水壓損 kPa 45.40 35.12端差 ℃ 6.29 4.70過(guò)冷度 ℃ 0.68 0.76傳熱系數(shù)U W/(m2*k)2305.08 2772.87 HEI 基本傳熱系數(shù)Uo 4260.25 4264.93 HEI 冷卻水溫修正系數(shù)βt 1.09 1.15 HEI材料壁厚修正系數(shù)βm 0.91 0.91 HEI清潔系數(shù)βc 0.545 0.622污垢熱阻 0.000197 0.000136修正后壓力 kPa 7.74 7.01修正后端差 ℃ 6.29 4.43

機(jī)器人清洗完畢后，凝汽器管道清潔度大大提升，如圖2。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，清潔后的凝汽器真空度比清潔前提高了0.73kPa，完成了實(shí)施目標(biāo)。

圖2 WSD裝置投運(yùn)后凝汽器管道

4 總結(jié)

機(jī)器人清洗系統(tǒng)是一種技術(shù)較為先進(jìn)的清洗手段，投運(yùn)后凝汽器清潔度要比膠球清洗系統(tǒng)提高約0.15，通過(guò)節(jié)能每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約300萬(wàn)元。機(jī)器人清洗系統(tǒng)與膠球清洗系統(tǒng)相比具有較大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

機(jī)器人清洗系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期保持凝汽器的清潔度，保證了機(jī)組的平穩(wěn)安全運(yùn)行，提高了電力生產(chǎn)的質(zhì)量。