匯合式取樣在提高凝汽器真空度測量準(zhǔn)確性
介紹了凝汽器真空度測量系統(tǒng)取樣管在設(shè)計和施工中存在的一些問題，以四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司600MW機(jī)組真空度測量為例，論證了采用多點匯合式取樣改造方案的可行性，以提高凝汽器真空度測量準(zhǔn)確性。方案實施后，凝汽器測量的準(zhǔn)確性得到了提高，方便了運行人員對機(jī)組效率的調(diào)整，取得了良好的效果。
引言
在凝汽式汽輪機(jī)組中，凝汽器是非常重要的設(shè)備，它是火力發(fā)電廠中實現(xiàn)朗肯循環(huán)最基本的設(shè)備之一。它的工作性能直接影響整個汽輪機(jī)組的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。凝汽器真空度是汽輪機(jī)運行的重要指標(biāo)，也是凝汽器綜合性能的一項主要考核指標(biāo)，它對機(jī)組安全穩(wěn)定運行、節(jié)能降耗有著重要的意義。因此，凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確與可靠，就顯得尤為重要。
1、取樣存在的問題
1.1、常見的問題
由于凝汽器真空度不同于常見的一般壓力，其測量取樣方法也有其特殊性，測壓點和取樣管路的設(shè)計和施工不能等同于常見的壓力測量系統(tǒng)。由于凝汽器是密閉的容器，設(shè)計人員在凝汽器真空度測量系統(tǒng)設(shè)計時，可能會因考慮不周，設(shè)計不夠細(xì)致而出現(xiàn)設(shè)計不完全合理的現(xiàn)象。有的安裝和施工人員可能會認(rèn)為，在密閉容器內(nèi)部，質(zhì)量檢驗難以發(fā)現(xiàn)問題，甚至存在測量儀器只要插入凝汽器內(nèi)就能測量真空度的僥幸心理，以至于發(fā)生不按設(shè)計施工、偷工減料的現(xiàn)象，其中，測點安裝不到位、取樣管路長距離水平布置、測量儀表安裝分布不合理等現(xiàn)象尤為明顯。這些設(shè)計和施工中存在的問題，會直接影響凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確性，而凝汽器真空度在汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)保護(hù)和旁路控制系統(tǒng)(BPS)保護(hù)中，是至關(guān)重要的條件，特別是在表征凝汽器綜合性能和節(jié)能降耗方面，其準(zhǔn)確性要求更高。下面以四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司600MW機(jī)組真空度測量為實例，詳細(xì)分析凝汽器真空度測量中存在的具體問題。
1.2、典型案例分析
四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司三期2×600MW機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N600-16.7/538型亞臨界、中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。在168h滿負(fù)荷試運行中，常出現(xiàn)凝汽器真空度測量值偏低的現(xiàn)象，而排汽溫度和凝結(jié)水溫度未見明顯變化，即凝汽器過冷度未增加，凝汽器端差也無明顯變化。
針對這種現(xiàn)象，首先對真空泵進(jìn)行運行泵和備用泵切換，未發(fā)現(xiàn)原運行真空泵系統(tǒng)有異�，F(xiàn)象。然后分別檢查了循環(huán)水流量和進(jìn)出水壓力、軸封系統(tǒng)工作壓力及狀況、凝汽器水位、凝汽器放水閥、真空破壞閥、低壓旁路閥等與凝汽器真空度相關(guān)的閥門，盡量排除循環(huán)水量不足、凝汽器水位過高以及閥門體內(nèi)漏或破裂對凝汽器真空度的影響。接下來維護(hù)人員對凝汽器真空度測量系統(tǒng)的真空變送器進(jìn)行校驗，未見異常。于是，筆者懷疑可能是軸封系統(tǒng)工作異�；蚺c凝汽器真空度的相關(guān)閥體內(nèi)漏所致，待停機(jī)后進(jìn)一步檢查處理。機(jī)組停運后，進(jìn)入凝汽器檢查真空度測量系統(tǒng)取樣管路和測壓點，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計和施工方面，存在偷工減料、敷衍了事、不遵守相關(guān)規(guī)范的現(xiàn)象。其凝汽器測量系統(tǒng)取樣管施工情況如圖1所示。由圖1可知，凝汽器真空度測量取樣點在凝汽器中上部，2根取樣管從凝汽器內(nèi)部引出后，經(jīng)一次閥、二次閥后分別供給變送器、真空表、真空開關(guān)等測量儀表，雖然測量取樣管路少且簡單，施工方便，但明顯存在取樣點位置未在飽和蒸汽區(qū)、取樣管路易積水、量儀表分布不利于監(jiān)視保護(hù)動作等問題，這些問題會嚴(yán)重影響真空度測量的準(zhǔn)確性，從而影響機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性。
圖1 2×600MW機(jī)組原A/B凝汽器真空度測量系統(tǒng)取樣管安裝示意圖
在圖1、圖2中:PT為真空變送器，供分散控制系統(tǒng)(DCS)畫面顯示；PA為真空表，供就地顯示；PS1/PS2/PS3為開關(guān)，>-79.7kPa，3取2塊關(guān)低壓旁路；PS4為開關(guān)，>-86.5kPa，輔盤光字牌報警；PS5為開關(guān)，>-86.5kPa，真空度低ETS動作選通；PS6/PS7/PS8為開關(guān)，>-74.7kPa，3取2ETS動作。
2、多點匯合式取樣方案
2.1、方案的制訂
針對四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司600MW機(jī)組凝汽器真空度測量系統(tǒng)存在的取樣點位置未在飽和蒸汽區(qū)、取樣管路易積水、測量儀表分布不合理等問題，在凝汽器真空度測量系統(tǒng)取樣改造方案制訂時，著重從以下3個方面入手。
2.1.1、規(guī)范安裝取樣點
凝汽器真空度測量取樣點應(yīng)在凝汽器的喉部，剛好處于機(jī)組排汽的飽和蒸汽區(qū)，不要因為施工麻煩，把取樣點隨便安放在凝汽器內(nèi)，這樣會嚴(yán)重影響凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確性(如圖2所示)。規(guī)范的設(shè)計和施工應(yīng)為:在凝汽器的上部安裝支架，把取樣點固定在凝汽器喉部，以保證測量位置的準(zhǔn)確性，從而避免出現(xiàn)真空度測量值偏低和凝汽器水位影響的問題。
2.1.2、加裝疏水裝置
由于凝汽器測量取樣點在飽和蒸汽區(qū)，真空中帶水嚴(yán)重，若取樣管路中無疏水裝置，易出現(xiàn)取樣管路中積水的現(xiàn)象。真空取樣管路集水后，當(dāng)集水較多時，由于水的張力和水與管壁摩擦力的影響，使得真空度測量產(chǎn)生很大的誤差。由于取樣管路向上傾斜，水在管路中形成的水柱有一向下的重力，故往往會出現(xiàn)測量值比實際值大的現(xiàn)象。當(dāng)機(jī)組真空度實際降低時，由于測量值偏大，會導(dǎo)致機(jī)組在高背壓下運行，造成運行人員誤判斷和保護(hù)的拒動。
因此，在凝汽器外取樣管引出點處加裝疏水裝置，排水管末端插入凝汽器內(nèi)的底部，以防止取樣管路積水對測量結(jié)果造成影響。
2.1.3、優(yōu)化儀表分布
在取樣管路上安裝的熱工測量儀表，集中布了報警和保護(hù)動作開關(guān)，真空表和變送器布置在另一管路上，保護(hù)開關(guān)取樣管路上無數(shù)值監(jiān)視儀表，在保護(hù)開關(guān)取樣管路泄漏時，由于監(jiān)視不力而未得到及時處理，會導(dǎo)致保護(hù)誤動或拒動，進(jìn)而引起汽機(jī)跳閘等嚴(yán)重后果。另外，由于保護(hù)開關(guān)同在一條取樣管路上，單一開關(guān)需要日常維護(hù)和校定，拆裝時存在相互影響的問題，不利于維護(hù)和檢修工作的開展。
為了使測量儀表合理布置，增加取樣輸出管路，把汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)(ETS)跳閘保護(hù)和快關(guān)旁路的各3個開關(guān)分開，布置在不同的輸出管路上，真空變送器和汽輪機(jī)危急跳閘系統(tǒng)(ETS)動作選通開關(guān)并用1根取樣輸出管路，方案設(shè)計如圖2所示。這樣，既方便運行人員對重要保護(hù)的監(jiān)視，也有利于維護(hù)和檢修。
2.2、多點匯合式取樣實施
四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司凝汽器真空度測量改造方案制訂中，充分考慮了上述3個方面的問題，消除了凝汽器真空度測量常出現(xiàn)的測量值偏低的現(xiàn)象。為了進(jìn)一步提高凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確性，在現(xiàn)有改造方案的基礎(chǔ)上，充分考慮凝汽器自身的特點，采用多點匯合式取樣，是非常行之有效的方法。多點匯合式取樣是在真空度測量取樣點(凝汽器喉部)同一水平面上布置多個測點，通過取樣管路引出到凝汽器外加裝的匯合筒中匯合，再經(jīng)過取樣管路從匯合筒中引出真空系統(tǒng)，開關(guān)、變送器和真空表安裝在匯合筒引出的取樣管路上。在四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司600MW機(jī)組改造中采用了該方案，設(shè)計和施工如圖2所示。
為了提高凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確性，除了正確設(shè)計取樣點外，還采用了多點匯合式取樣方案，該方案是在凝汽器喉部的4個角及其同一水平面上分別安裝1個測壓頭，它通過取樣管下降段、三通管及其取樣管引出點，再經(jīng)球閥后，匯入?yún)R合筒。在匯合筒內(nèi)，多個取樣點實現(xiàn)了真空度匯合，從匯合筒中引出真空至熱工測量儀表。在該改造方案中，設(shè)計、修正了凝汽器真空度測量因取樣點位置不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差，提高了凝汽器真空度測量的準(zhǔn)確性。另外，該方案還包括在凝汽器內(nèi)加裝的三通管和下降管，以達(dá)到排放凝汽器內(nèi)部取樣管路疏水的目的，在匯合筒上安裝的排水閥和排水管組成的疏水裝置，能夠收集和排放凝汽器外部取樣管路中形成的疏水，從而避免了真空度取樣管路積水對真空度測量的影響。
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