1 相關資料

已知某電廠的汽輪機軸封系統(tǒng)的氣源是由輔助蒸汽母管提供的，該氣源在正常運行條件下，基本壓力始終保持在 0. 35 MPa ～ 0. 65 MPa，溫度在 150℃ ～160℃，并利用加熱器對其進行加熱，直至溫度達到280℃以后，才可以分別為高、中、低壓軸封進行供給。在汽輪機的運行過程中，高、中壓軸封氣源為了實現自密封，會切換成為高壓缸漏氣，低壓軸封則依舊使用輔助蒸汽。高、中壓軸封蒸汽參數為 3. 5 kPa/280℃，低壓軸封蒸汽參數為 3. 5 kPa/150℃ ～170℃。

該電廠從 2018 年初至今，低壓軸封的蒸汽溫度為110℃ ～170℃，并且呈現出規(guī)律性波動狀態(tài)，減溫水調節(jié)閥開度波動為 0% ～100%，見圖 1。

由圖 1 可知，在 1 min 內，低壓軸封蒸汽溫度從170℃迅速降低至 110℃，這會對汽輪機的安全穩(wěn)定運行造成巨大威脅，但此時減溫水開度與供應量仍處于連續(xù)的線性調整狀態(tài)，不是導致蒸汽溫度劇烈變化的主要原因。所以，需要找出造成蒸汽平均溫度劇烈下降的確切原因。

2 蒸汽溫度異常波動的原因

2. 1 減溫水因素

通過對現場進行實際測量得到以下對應關系: 減溫水噴嘴流量 ( 100%，0. 76 L/min) 、調節(jié)閥開度( 50%，0. 70 L/min) 、流量( 10%，0. 66 L/min) 。在實際計算過程中，以較為理想化的熱能轉換關系作為實施計算的前提條件。已知所有的減溫水都用在了降低蒸汽溫度上，那么此時的質量、熱平衡方程式應該為:

q V1 h 1 + q Vj h j = q V2 h 2

q V1 = ( q V2 h 2 － q Vj h j ) /h 1

式中，q V1 為氣流量，q Vj 為減溫水流量，q V2 為經減溫器后的蒸汽流量，h 1 為汽比焓，h j 為減溫水比焓，h 2 為經減溫器后的蒸汽比焓。

根據計算，可以獲得蒸汽流量，蒸汽流量等于7. 40 kg/min ～8. 52 kg/min。但在實際測量過程中，得到的實際低壓軸封蒸汽流量往往要小于計算所得出的數值。因此，可以進一步斷定，減溫水并不能完全轉變成蒸汽，絕大多數是以汽液共存的形式存在于減溫水噴嘴后的管道中。所以，在下游管道中的氣流通常都攜帶著大量小水珠。在下游管道中，減溫減壓的蒸汽會先對 10MAW24CT002 測點中的熱電偶套管進行沖擊，之后再繼續(xù)沖擊 10MAW24CT001 測點。因為此時的蒸汽中攜帶了大量小水珠，所以在局部較為密集的區(qū)域內，小水珠會附著在熱電偶套管表面，并且會受到水的氣化潛熱特點影響，使套管上的熱量被水膜吸收，電熱偶溫度降低。此時，若因為蒸汽流量而導致蒸汽混流不均勻區(qū)域發(fā)生前后移動，那么該區(qū)域與溫度測點相互接觸時，就會導致溫度測點中的測量值迅速下降。

在實際反復試驗過程中可以清楚地看到，當蒸汽調節(jié)閥本身的開度在 40% ～ 45% 時，調節(jié)線性不佳。例如，在 0. 48 MPa 的供汽壓力下，相應的蒸汽調節(jié)閥開度為 40. 4%、44. 4%，測得的蒸汽壓力為 1. 19 kPa、4. 30 kPa。但在實際設計過程中，低壓軸封蒸汽壓力往往為 3. 50 kPa，說明此時的調節(jié)閥調節(jié)線性正處于不佳區(qū)間內，任何微小的波動都會對下游蒸汽流量產生較大影響，會給溫度測量工作帶來巨大干擾。若采取手動模式對蒸汽調節(jié)閥加以調控，在不改變調節(jié)閥開度的前提下，下游蒸汽壓力會隨著起源壓力發(fā)生變化，但蒸汽溫度不會出現大幅度波動，進一步證明了蒸汽調節(jié)線性不佳和汽源壓力所造成的波動不會導致蒸汽混流不均勻區(qū)域內出現大范圍移動。

2. 2 測點因素

對 10MAW24CP001 與 P002 這兩個壓力測點實施校準、調整，并將壓力引出口放在同一水平高度上，避免因高度差而引發(fā)測量偏差。通常情況下，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行與停運過程中，兩個測點的數據十分相近，變化趨勢基本一致，但測量偏差仍然存在，而且會隨著工況的變化而增大，偏差會進一步被放大。

蒸汽調節(jié)閥使用的是單沖量調節(jié)，負責調節(jié)壓力數值，基本上就是兩個測點的綜合計算值。當一個測點測量數值準確，而另一個測點測量數值偏差較大時，計算機數值勢必會與實際值相偏離，致使調節(jié)閥設定值偏離實際需求。若測點測量得到的數值相對偏小，計算機數值也勢必偏小，就會造成調節(jié)閥的實際開度大于需求開度，待測點與波動恢復正常后，還需再次關小調節(jié)閥。反復調節(jié)勢必會導致混流不均勻區(qū)域出現前后移動，會使蒸汽溫度出現大幅度波動。

3 改善方案

第一，可以嘗試對壓力測點的引出位置加以改善，使氣壓與氣流的變化能夠對壓力變送器產生同等影響，避免測量出現較大波動。第二，將壓力變送器引出管接入到引壓管的端部，以降低測量偏差。第三，在低壓軸封進汽壓力的設定上將數值降低，減少供汽量，使下游管道中混流不均勻區(qū)域出現前移，從而與溫度測點區(qū)間相互脫離。第四，為了進一步降低噴出水滴的直徑和出現混流不均勻區(qū)域的可能性，可以使用霧化效果更佳的減溫水噴嘴。

4 結語

防止蒸汽外泄是汽輪機軸封系統(tǒng)較為主要的功能之一，也是確保汽輪機運行效率的關鍵，軸封蒸汽溫度穩(wěn)定對汽輪機的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。因此，要不斷尋求新的有效對策與處理辦法，從而解決汽輪機軸封蒸汽溫度波動問題。

 

 

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