1、1汽轮机冷凝单元末级保护报警原因探析及处理摘 要：本文就汽轮机冷凝单元的构成及其工作原理做简要介绍，并对冷凝单元末级保护工作点上移和右移这两种异常情况进行分析论证并针对问题提出处理措施，保证机组的排汽压力在可控范围内，确保机组的安全运行。 关键词：汽轮机 冷凝单元 末级保护 真空度 排气压力 一、系统简介 目前，鹤煤化工分公司 69000Nm3/h 空分装置采用的是汽轮机拖动空压机组的形式。鹤煤化工分公司空分装置于 2012 年 11 投产，采用的空压机组是德国曼透平生产的。汽轮机 C01C05ST 是 MANturbo 公司生产的DK080/190R 型凝汽式汽轮机，它是作为空压机 C01
2、和增压机 C05 两台压缩机的驱动设备，它以高温高压蒸汽作为动力汽，使高能蒸汽降压，然后将热能转化为机械能。由汽轮机产生的机械能用于驱动压缩机组。 二、冷凝单元构成 凝汽式汽轮机的排汽在冷凝单元凝汽器内经过循环水降温受冷凝结为水的过程中，体积骤然缩小，因而原来充满蒸汽的密闭空间形成真空，这降低了汽轮机的排汽压力，使蒸汽的理想焓降增大，从而提高了装置的热效率。汽轮机排汽中的非凝结气体（主要是空气）则由抽气器抽出，以维持必要的真空度。 冷凝单元包含有下列组件： 2 带有冷凝器热井的冷凝器 C01.STE2 冷凝器把从汽轮机排出的蒸汽转换成冷凝液。冷凝器热井收集所产生的冷凝液。 液位控制 液位控制器
3、 LIC-7920C（排液/循环控制）用于保证冷凝器热井中所要求的冷凝液液位。循环控制阀 LV-7925 和冷凝液排放控制阀 LV-7926用于对冷凝液回路进行控制。 冷凝液泵 两台冷凝液泵 P-7926/ P-7927（C01.STP1/C01.STP2）保证到蒸汽喷射器冷凝器的冷凝液回路。 喷射器蒸汽冷凝器（C01.STE1） 喷射器蒸汽冷凝器用于把喷射器中的蒸汽转化为冷凝液。喷射器蒸汽冷凝器上有两个冷凝液收集器可自动排出冷凝水。 蒸汽喷射器（C01.J2-1-2-3-4） 蒸汽喷射器用于在冷凝器和蒸汽喷射器冷凝器中产生真空。 带消音器的开工喷射器（C01.J1/C01.S3） 在汽轮机开
4、工前，开工喷射器用于在冷凝器中产生真空，开工喷射器上的消音器用于降低开工时蒸汽排放发出的噪音。 破真空阀 破真空阀 PV-7920 用于快速破坏真空。 紧急排放阀（排汽安全阀） 紧急排放阀 PSV-7920 用作过压保护。如果出现紧急情况，通过该紧3急排放阀将整个蒸汽量的 30%蒸汽可排放到大气中。 闪蒸罐 闪蒸罐是用于对抽真空和排放管线中来的冷凝液进行收集的一种收集容器。 三、末级保护系统 凝汽器的真空度对机组运行的安全性和经济性有很大影响。在运行中，凝汽器工作状态的恶化将直接引起汽轮机能耗的增加和空压机组的运行负荷。另外，真空下降会使汽轮机排汽缸温度升高，引起汽机轴承中心偏移，严重时还引起
5、汽轮机组振动。为保证空压机组的负荷不变，真空降低时应增加蒸汽流量，这样导致了轴向推力增大，使推力轴承过负荷，影响机组安全运行。理论上当然是排汽压力越低越好，因为这样说明工质做功越完全，排汽损失越小。但在实际中，如果排汽压力过低，可能导致末级叶片进入湿蒸汽区，对机组的安全运行很不利。所以 MAN透平机组设置了汽轮机的末级保护系统。 汽轮机末级保护主要跟以下因素有关：1.汽轮机内壳下游压力PI7905A/B 与汽轮机排气压力 PI7920 的比值；2.汽轮机排气流量与排气压力的比值。他们的比值必须维持在一定的范围内，若超出此范围将会影响汽轮机的安全稳定运行。末级保护主要分为 ABCD 四个范围，A
6、 为正常操作范围；B 为报警范围；C 为危险范围，启动操作最多允许 90 分钟，超过 90 分钟以后，将连锁跳车。如果启动后蒸气透平从范围 A 转到范围C，每天最多累计 30 分钟，超过 30 分钟则连锁跳车。如果每年累计超过5 个小时也将连锁跳车。D 为禁用范围。在达到 50%速度之前，不启动末4级叶片保护。 四、末级保护程序报警原因分析及处理 1.末级保护工作点上移 2012 年 10 月底试车时，发现汽轮机末级保护处于报警状态，调出末级保护进行检查发现，工作点向上进行了偏移，进入了 B 报警范围，经检查发现排气压力没有变化，而汽轮机内壳下游压力与之前相比上升了0.2MPa。于是就推断可能
7、是有以下原因所导致： 1.1 高压蒸汽压力有点高。于是就通过调度协调稍微降低了蒸气压力，但是问题没有得到解决。 1.2 机组负荷增大。因为膨胀机的启动，负荷相应增大而高压蒸汽的流量没有增加，所以稍微降低 C01 和 C05 负荷，随后气轮机内壳下游压力虽然有些降低，但是为了机组的安全稳定运行，不能过度降负荷，所以此效果不是很明显。 1.3 汽轮机排气压力低。现场关小了真空抽气器的低压蒸汽阀门，减小了真空抽气器的做功能力。同时关小了表面冷凝器循环水的回水，通过减少循环水量，提高表面冷凝器温度，提升汽轮机排气压力。很快排气压力又 10KPa 升到了 13KPa，汽轮机末级保护报警恢复正常。保证了汽
8、轮机的稳定运行。 2.末级保护工作点右移 2013 年 4 月，空分装置运行半年左右时，发现汽轮机排气压力逐渐上涨，从平时 23Kpa 逐渐上涨到 57Kpa。汽轮机末级保护处于报警状态，调出末级保护检查发现，工作点右侧偏移，进入 B 报警范围。观察汽轮5机其他参数，发现虽然汽轮机排气压力较高，但是汽轮机的轴振动、轴位移、轴温度等参数都没有大的变化，只是在空压机组空气负荷没有变化的情况下，汽轮机高压蒸汽用量由 145t/h，上涨到 160t/h，汽轮机效率下降了；并且排气温度及冷凝器温度上升。由于是排气压力升高引发的报警，于是估计是以下原因所导致并做出相应处理措施： 2.1 抽气器蒸汽压力低、
9、效率低 检查真空抽气器蒸汽管线压力表，压力显示正常，真空抽气器蒸汽阀门全开后，真空度无明显变化，将备用真空抽气器打开后，真空度下降 23kpa，效果不明显。 2.2 冷凝单元存在漏气情况 停车后，将凝汽器冲脱盐水至汽封以下 100mm 位置，灌水前临时装接用透明塑料软管制作的水位计以观测水位高度。对冷凝单元进行查漏，没有发现有漏水情况，判断没有漏点。 2.3 排气温度过高 排气温度过高可能造成冷凝器冷凝能力不够，无法将蒸汽完全冷凝，造成真空度降低，向冷凝器内补充脱盐水，降低冷凝器温度，增加蒸汽冷凝量，加水后发现排气压力降低 12Kpa，但是效果不明显 2.4 热井液位过高 如果液位控制系统失效
10、，可能导致热井液位过高，冷凝器换热面积减少，造成冷凝器冷凝效果降低，检查液位计及液位控制阀门，工作良好，排除此原因 2.5 循环水换热效率 6如果冷凝器循环水温度高，或者流量不够，或者冷凝器内结垢，都能造成换热效果降低，现场测量循环水水温正常在 25左右，循环水压力 0.4Mpa，符合设计值。待停车后，将冷凝器打开后发现，冷凝器内铜管结垢严重，并且在冷凝器进水端发现有石块、钳子等杂物，清理后开车，汽轮机末级排气压力恢复到 21Kpa 左右，因此本次排气压力升高主要是由于冷凝器结垢、循环水量低造成换热效率降低。 五、结论 通过对两种末级保护报警情况研究，汽轮机末级保护报警主要由排气压力不正常引起，发现后应及时对冷凝单元气密性、抽气器工作能力、冷凝器换热效果等方面进行检查，同时要密切注意系统循环水质量，减少冷凝器结垢，在有条件时对冷凝器结垢现象及时处理。
