给水泵汽轮机轴封压力低的问题研究与解决方法

朱 君 张志清

江苏阚山发电有限公司 江苏徐州 221134

本文针对某电厂NK63/71/0型单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽给水泵汽轮机轴封压力低的问题进行研究和分析,并制订合理的解决方案,彻底解决给水泵汽轮机轴封压力低的问题,防止空气漏入给水泵汽轮机汽缸内,提高机组的真空度,保证机组安全运行。给水泵汽轮机的作用是使用主汽轮机四级抽汽的部分蒸汽进行做功,带动汽动给水泵,向锅炉上水,为整个机组提供水源。

1 轴封压力低问题分析

自2021年3月起,某电厂2号机组2A、2B两台NK63/71/0型单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽给水泵汽轮机的轴封压力分别约为3.90KPa和14.03KPa,可以看出2A给水泵汽轮机(以下简称小机)轴封压力长期比2B小机低约9.99KPa,此现象将可能导致空气通过2A小机的轴封漏入汽缸,影响2号机组整体的真空度,降低2号机组运行的经济性,同时在2号机组运行的过程中将有较大安全隐患。通过分析设备和系统状况后发现,2A、2B两台小机的机型完全相同,而且两台小机的轴封蒸汽来自同一供汽母管,轴封压力应该基本一致,现在两台小机的轴封压力出现约9.99KPa的偏差,表明2A小机轴封压力偏低。本文将逐一排查验证,找出2A小机轴封压力低的真正原因。

1.1 验证轴封压力测量是否准确

2号机组停运后,将2A小机轴封压力变送器拆下,同时为防止轴封压力取样管道堵塞或存在积水,使用0.6MPa的压缩空气对轴封压力取样管道进行吹扫疏通,未发现有异物堵塞轴封压力取样管道,只有部分积水被压缩空气被吹出管道。疏通后重新回装2A小机轴封压力变送器,发现压力变送器显示的压力值无法回归零位。因此,确定2A小机轴封压力变送器测量异常,无法准确显示2A小机轴封压力,此因素将影响2A小机轴封压力的测量。

1.2 验证轴封供汽管道及其附件是否被异物堵塞

若2A小机轴封供汽管道及其附件被异物堵塞,将直接减少2A小机的轴封进汽量,从而降低2A小机的轴封压力。通过查阅2A小机轴封供汽系统图,如图1所示,并结合现场2A小机轴封管道的实际布置,可以初步判断造成2A小机轴封管道堵塞的原因是轴封供汽调整阀及前、后手动阀阀芯脱落造成堵塞和轴封供汽滤网被异物堵塞以及轴封管道被异物堵塞。

图1 2A小机轴封供汽系统图

首先,对2A小机轴封供汽调整阀及前、后手动阀进行解体检查,发现三只阀门内部的各部件均完好,阀芯安装状态正常,均无阀芯脱落的迹象,表明2A小机轴封供汽调整阀及前、后手动阀未发生阀芯脱落堵塞轴封管道的现象。其次,取出2A小机轴封供汽滤网检查,发现轴封供汽滤网干净,无异物堵塞供汽滤网。最后,使用内窥镜检查2A小机轴封供汽管道,发现2A小机轴封供汽管道内无异物堵塞。因此,确定2A小机轴封供汽管道及其附件未被异物堵塞,此因素不影响2A小机的轴封压力。

1.3 验证轴封供汽调整阀实际开度与反馈值是否有偏差

当2A小机轴封供汽调整阀的实际开度与反馈值不一致时,如果反馈为全开状态,而轴封供汽调整阀并未全开,将直接降低2A小机轴封的供汽量,造成2A小机轴封压力低的现象。因此,将2号机组2A小机轴封供汽调整阀进行解体检查,之后重新确定轴封供汽调整阀的全开和全关位置,并在调整阀的阀杆上做好开关标记。在机组运行后,将2A小机轴封供汽调整阀的就地实际开度与DCS盘上反馈的开度进行比较,确认两者是一致的,在运行过程中,2A小机轴封供汽调整阀始终保持全开状态,如图2所示,此时2A小机轴封压力为3.95KPa,轴封压力没有任何升高的迹象。因此,确定2A小机轴封供汽调整阀实际开度与DCS盘上的反馈值是一致的,此因素不影响2A小机轴封压力。

图2 轴封供汽调整阀全开状态

1.4 验证轴封回汽手动阀开度是否过大

2A小机轴封回汽手动阀的开度如果过大,将大大增加2A小机的轴封回汽量,不利于轴封压力的保持,从而降低2A小机的轴封压力。为了验证这一猜想,在2A、2B小机运行的过程中,逐步关小2A小机轴封回汽手动阀,同时为了增强对比性,控制2B小机轴封回汽手动阀开度保持不变,并时刻监视2A、2B小机的轴封压力有无明显变化。当2A小机轴封回汽手动阀全关后,2A小机轴封压力仅由6.89KPa上升至8.57KPa,但是此时2B小机轴封压力约为16.168KPa,没有明显变化,如图3所示。因此,确定2A小机轴封回汽手动阀开度正常,此因素不影响2A小机的轴封压力。

(a)手动阀开启

(b)手动阀关闭图3 2A小机轴封回汽手动阀开关前后压力对比

1.5 验证轴封管道是否存在漏点

2A小机轴封供汽和回汽管道如果存在泄漏点,同样会影响2A小机轴封的供汽量,不利于轴封压力的保持,进而造成2A小机的轴封压力降低。为了验证这一猜想,在2号机组停运后,对2A小机轴封供汽和回汽管道进行渗透检测,发现2A小机排汽缸内轴封回汽管道存在多处长度不均、方向不一的细纹和裂痕缺陷,而供汽管道有2处焊缝存在砂眼缺陷,如图4所示,这些裂痕和沙眼,都是造成轴封蒸汽泄漏的问题点,进而使得2A小机轴封压力降低。因此,确定2A小机轴封管道存在漏点,此因素是造成2A小机轴封压力降低的主要因素。

图4 2A小机轴封管道裂纹和砂眼

2 提高轴封压力解决方案

通过上述分析可知,2A小机轴封压力低的原因主要是轴封压力变送器测量不准确和轴封供汽及回汽管道存在泄漏点。针对上述两个主要因素,以提高2A小机轴封压力为主要目标,制订有针对性的解决方案。

对于2A小机轴封压力变送器测量不准确的问题,先使用0.6MPa的压缩空气疏通2A小机轴封压力取样管道,保证轴封压力取样管道畅通,管道内部没有异物、没有积水。然后在2A小机停运时,重新调零并校准2A小机轴封压力变送器,使压力变送器在无压时可以归零,保证压力变送器测量的准确性。

对于2A小机轴封供汽及回汽管道存在泄漏点的问题,首先切除有裂纹缺陷的轴封管道,更换符合材质要求的新管道;然后将焊缝中存在砂眼的位置,重新打磨并焊接,消除砂眼缺陷;最后对所有更换的管道和焊缝进行渗透检测,保证没有砂眼、裂纹等缺陷。

2A小机轴封压力变送器重新调零并校准,并且消除2A小机轴封管道存在的漏点后,2A小机的轴封压力有了明显的提高,在2A小机运行工况与之前相同的情况下,2A小机的轴封压力有了明显的提高,约为20.9KPa,如图5所示。通过此方案的实施,彻底解决了该电厂NK63/71/0型单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽给水泵汽轮机轴封压力低的问题,防止了空气漏入给水泵汽轮机汽缸内,提高了机组的真空度,保证了机组安全运行。

图5 2A小机修后轴封压力

3 结论

本文通过对某电厂NK63/71/0型单缸、单流、单轴、反动式、纯凝汽给水泵汽轮机轴封压力低的问题进行研究和分析,并制订合理的解决方案,提高了给水泵汽轮机的轴封压力,得出以下结论:

造成该电厂给水泵汽轮机轴封压力低的原因主要有五个方面。(1)轴封压力测量不准确;(2)轴封供汽管道及附件被异物堵塞;(3)轴封供汽调整阀实际开度与反馈值有偏差;(4)轴封回汽手动阀开度偏大;(5)轴封供汽及回汽管道存在泄漏点。经过排查发现:轴封压力测量不准确和轴封供汽及回汽管道存在泄漏点是造成轴封压力低的主要因素。

通过重新调零并校准轴封压力变送器和消除轴封供汽及回汽管道存在的泄漏点后,给水泵汽轮机的轴封压力提高到20.9KPa,提高给水泵汽轮机的轴封压力效果明显。