汽液两相流疏水器在铝电机组上的改造技术分析

       汽液两相流疏水器在铝电机组上的改造技术分析，桥铝电5台125MW汽轮机高、低压加热器所用的是电动式疏水调节阀,其工作可靠性差,而时常处于低水位运行的现象。文章针对此问题,结合桥铝电二厂1#汽轮机高、低压加热器疏水装置进行了改造,改造中应用了汽液两相流疏水器,并对其的实际应用进行了详细介绍,具有一定的参考价值。
       桥铝电5台125MW汽轮机高、低压加热器所用的是电动式疏水调节阀,其工作原理是热工控制水位计接受高、低压加热器水位的变化,经过压差变送器、比例积分单元、操作单元,后由电动执行机构操纵疏水调节阀的摇杆、杠杆带动阀杆,阀杆则带动滑阀上下移动,改变滑阀套窗口通流面积来实现控制水位的目的。
       通过实际观察,高、低压加热器时常出现较低的水位,甚至有无水位运行的现象。加热器无水位运行会使本级抽汽随疏水串入下一级加热器,它不仅将高能级抽汽贬为低能级使用,大幅度降低机组热经济性,而且还会使管壁、阀门遭受汽蚀和冲击,致使管壁、阀体很快变薄,在运行中,发生破裂,造成事故。这种情况曾在二厂1#、2#、5#机上发生过多次。
       机组运行中疏水调节阀常出现摇杆、杠杆、心轴、阀杆断裂,滑阀卡涩、电动执行器故障、热工控制调节系统失灵等,不得不将加热器退出运行进行检修,降低了机组的经济性。
       二厂1#汽轮机高、低压加热器疏水装置改造中应用了汽液两相流疏水器,从而在1#汽轮机上解决了上述问题。
1汽液两相流疏水器工作原理、功能及特点
1.1工作原理
       汽液两相流疏水器其主要组成部件如图1所示,它由信号筒、进口阀、调节器、旁路阀所组成。随加热器汽侧内疏水水位的不同,信号筒内通道面积发生变化,以控制调节汽量。加热器内的疏水先经过进口阀,然后进入调节器和信号筒来的调节汽相混合经喉部排出。当加热器内疏水水位下降时,由信号筒进入调节器的汽量则增加,排挤疏水的流动,使疏水的流动能力下降,保证加热器内疏水水位稳定在正常的位置。反之,当加热器内疏水水位上升时,通过信号筒的调节汽量则减少,疏水经过调节器的流动能力增大,以满足工况变化要求,实现水位的自动控制。
1.2功能
       1)能根据加热器疏水水位的变化,及时自动调节水位至正常值。
图1汽液两相流疏水器系统示意图
       2)其疏水调节适应加热器疏水量随机组负荷、蒸汽参数变化而变化的运行状况(加热器疏水排出量从无到大),调节水位在正常值范围之内。
       3)加热器在任何疏水方式、机组任何负荷下,调节水位至正常值范围内。
       4)在各加热器设计(大)输出疏水量时,能够及时调节加热器水位至正常值。
1.3主要特点
       汽液两相流疏水器无任何机械部件,无电气、热工控制元件,运行安全可靠,检修维护量小。一次调试后,在以后的机组启停及运行中,无须再人为调整水位工作,实现水位的自动调节。
2系统改造
2.1高、低压加热器疏水系统
       高低压加热器正常运行时,低压加热器疏水自4#低压加热器逐级自流,经5#低压加热器后至6#低压加热器,再经多级水封至凝结器(也可直通凝结器)或经低加疏水泵升压后打入主凝结水管。高压加热器疏水自1#高压加热器逐级自流至2#高压加热器后至除氧器(2#高压加热器汽侧压力≤0.7MPa时流入4#低压加热器)。高低压加热器疏水系统示意图见图2。
图2高、低压加热器疏水系统示意图
       各加热器水位值要求:机组启停期间各加热器正常水位值为100～500mm;机组额定工况时加热器水位值为高压加热器450～550mm、低压加热器250～350mm。
2.2汽液两相流疏水器安装台数及相对安装位置
       在原高、低压加热器疏水系统1#高压加热器至2#高压加热器疏水调节阀、4#低压加热器至5#低压加热器疏水调节阀,5#低压加热器至6#低压加热器疏水调节阀原相对位置安装汽液两相流疏水器。在此基础上,增加2#高压加热器至除氧器的疏水器1台。原2#高压加热器至4#低压加热器疏水管上有1台疏水调节阀,此阀只在2#高压加热器汽侧压力≤0.7MPa时使用,改造为汽液两相流疏水器的的意义不大。为此确定安装台数共为4台。
2.3汽液两相流疏水器参数选取
选取的相关参数见表1。为生产厂家提供汽液两相流疏水器的相关参数应按以下原则确定。
       1)各加热器的疏水量,按照加热器对应抽汽段的抽汽量,具体按机组在各工况运行中大的相应抽汽量数值计取。5#低压加热器的疏水量按五段抽汽供五抽联箱门关闭时的数值计取,6#加热器疏水量按六段抽汽量加高压缸后轴封二档漏汽量的总和值计取。
       2)各加热器压力按各自汽侧压力的大工作压力值选取,汽侧温度则按加热器汽侧工作温度值选取。汽液两相流疏水器、信号筒制造时压力级按原系统疏水调节阀等级选取。1#、2#高压加热器疏水调节阀压力等级6.4MPa,4#、5#、6#低压加热器疏水调节阀压力等级2.5MPa。
2.4高、低压加热器疏水系统布置及安装原则
       汽液两相流疏水器系统各阀门、管道、汽液两相流疏水器及其附件安装位置符合易检修、易操作的要求。不妨碍通道、不对周围设备的检修、操作产生不利影响。
       原系统中,1#、2#高压加热器给水为大旁路,4#低压加热器凝结水为小旁路,5#、6#低压加热器凝结水为大旁路。上述加热器构成三组,在加热器故障时按组解列停运检修,为此在疏水系统布置时各组间要设置门可靠的关断阀门,不能用汽液两相流疏水器进口阀及其旁路阀代替。各疏水器信号筒出口至调节器的汽管上加装可靠的关断阀门(即汽阀)。
       安装信号筒时,注意其中心位置的高度对应加热器的正常水位,1#、2#高压加热器的正常水位在距加热器底座下平面1070mm处,4#、5#、6#低压加热器正常水位在距加热器疏水出口法兰550mm处。信号筒的进汽管和进水管分别安装在正常水位150mm的位置和加热器连通,并使进汽管的位置至少低于加热器报警信号100mm。调节器的安装位置可平行或垂直于地面,信号筒至调节器的汽管道应尽量短,少用弯头,以减少阻力。
       改造汽液两相流疏水器疏水阀时附加的阀门、管道及其附件等的规格、材质、等级不低于原系统等级。
2.5调试验收
       汽液两相流疏水器调试工作必须从汽轮机冲转时开始,直至机组满负荷后稳定运行72h。保证机组不同负荷下加热器水位在正常值范围内。调试顺序由高压力加热器往低压力加热器进行。
       调整每台加热器水位时,先关闭调节器旁路阀、进口阀,待水位缓慢上升到正常水位后,再开启进口阀。观测水位情况继续用进口阀进行关闭渐调,直到水位能够自动维持稳定状态。在调试过程中若水位上升过高,可适当开启旁路阀,然后再调进口阀。调整时,要防止水位忽高忽低的现象发生。
       汽液两相流疏水器调试完毕后,在机组负荷变化时,疏水器能及时自动调整加热器水位至正常值。调整结束后加热器水位保持稳定(机组负荷维持不变),其波动值为±50mm。
3结束语
       将疏水调节阀改为汽液两相流疏水器近2年来,二厂1#汽轮机高、低压加热器水位始终保持在规定的范围值内,杜绝了加热器的无水位运行现象。从现场运行实践表明,该汽液两相流疏水器一次调整到位后再不需进一步调整,可做到不用随机启停,变工况时不必调整,减轻了运行人员的维护管理工作量。
       汽液两相流疏水器同原疏水调节阀相比,无机械运行部件、无电气、热工控制元件,近2年来的故障率实现了零的突破,没有进行过一次维护检修。原有疏水调节阀的热工控制系统和电动执行器全部取消,免除了热工人员的维护管理。鉴于上述,公司现正准备在二厂2#汽轮机高、低压加热器上加装该汽液两相流疏水器疏水阀,以提高机组的安全性及经济性。