国产600MW机组闭冷水系统进空气原因分析.doc

国产600MW 机组闭冷水系统进空气原因分析蔡安亮（神华广东国华粤电台山发电有限公司 广东 台山 529228）【摘 要】广东国华粤电台山发电公司的一期1、2 号机组的闭冷水系统经常发生闭冷水系统进入空气，闭冷水系统的最高点氢冷器温度经常波动，需要经常性的进行排气，对此现象进行原因分析，并提出相应对策。【关键词】闭冷水 空气 空压机1 概述广东国华粤电台山发电公司一期1、2 号机组为上海汽轮机有限公司生产的600MW 亚临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式汽轮机，发电机冷却方式为水氢氢。单元制闭冷水系统由两台各100%容量闭冷水泵、两台水-水交换器、一只10 m3 高位布置的缓冲水箱、各辅助设备的供回水母管、支管以及关断阀、控制阀等组成。1、2 号机闭式水设计流量是3800t/h，以满足各冷却器用户需求，闭冷水以除盐水（凝补水）作为冷却介质，以海水为闭冷水的冷却介质。闭冷水泵正常一台运行，一台备用，闭冷泵电机额定电流74.6A，闭冷水母管压力通过旁路手动门保持0.6Mpa。2 闭冷水进空气情况发电机氢冷器是闭冷水系统的最高点，汽、励侧由一个电动调门跟踪励侧温度调节氢冷器温度，2 号机氢冷器汽侧氢温经常波动（如下图中的绿色曲线），需要经常性的对氢冷器进行排空气，但闭冷水系统中的空气量不大，闭冷泵电流、压力都还比较平稳，自2010 年10 月中旬开始闭冷泵电流开始出现波动（如下图中的蓝色曲线），10 月27 日开始波动明显，有5A 左右的波动，闭冷水系统中的空气量明显增多。检修人员就地检查电机内部声音正常，轴承温度稳定正常，轴端漏水正常，可排除轴系润滑不良造成阻力周期性变化问题。运行人员微开启2A 闭冷泵入口滤网排空门、闭冷水母管排空门，有大量气水混合物排出，连续小流量排空2 小时后关闭，2B 闭冷泵电流只能稳定一段时间，闭冷水内部积有大量空气，只能将2A 闭冷泵入口滤网排空门、闭冷水母管排空门保持微开启连续排空，保持闭冷水系统运行的稳定，并进行闭冷水系统进空气的原因查找。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机1443 闭冷水系统积气的危害闭冷水系统为各主、辅机油系统、水汽系统、气系统、轴承、电机冷却器提供冷却水，主要有以下冷却器：汽轮机油冷却器、小汽轮机油冷却器、密封油冷却器、EH 油冷却器、发电机定子水冷却器、发电机氢冷却器、发电机氢气干燥器冷却器、汽泵前置泵轴承冷却器、空压机油冷却器、空压机气冷却器、电泵前置泵轴承冷却器、电动给水泵电动机空冷器、电动给水泵润滑油和工作油冷却器、闭冷泵电机冷却器、凝泵轴承却水、凝泵电机冷却器、真空泵循环液冷却器、磨煤机油冷却器、磨煤机电机冷却器、引风机油系统冷却器、引风机电机冷却器、一次风机油系统冷却器、一次风机电机冷却器、送风机油系统冷却器、送风机电机冷却器、空气预热器油系统冷却器、空预器热点探测装置冷却器、炉水泵及其高压注水冷却器、化学汽水取样冷却器。闭冷水系统有如此多的用户，当闭冷水系统积气后不仅对闭冷泵运行造成危害，还会影响个各冷却器换热效果，严重时对主、辅机造成危害，甚至可能使主、辅机被迫停运，造成巨大损失。闭冷水系统积气后可能存在如下的危害：3.1 使主、辅机油系统冷却器换热效果下降，油温上升，尤其是大、小机油系统的油温，油温上升导致轴瓦温度升高，严重时会导致机组停运。3.2 闭冷水系统积气较多时导致闭冷泵运行水中带气，造成闭冷泵汽蚀损坏。3.3 使主、辅机水系统冷却器换热效果下降，水温上升，尤其是发电机定冷水，水温上升导致定子线圈温度升高，严重时会导致发电机迫降负荷甚至停运。3.4 使辅机轴承、电机冷却器温度冷却效果下降，易造成轴承、线圈温度超限，严重时造成辅机被全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机145迫停运或轴承损坏。3.5 使主、辅机气系统冷却器换热效果，尤其是发电机氢气温度，导致发电机氢气温度波动较大，内部容易结露或绕组发热，影响发电机内部绝缘。3.6 使得主、辅机各冷却器内部含氧量增加，腐蚀损坏冷却器。总之闭冷水系统进入空气后，不严重时对其冷却用户的影响不明显，危害不大，严重时将会影响机组安全行，曾有过闭冷水积气导致机组被迫停运的事故，所以当发现闭冷水系统积气后，应当及时排查处理，消除隐患。4 闭冷水进空气原因分析闭冷水进气有以下几种可能原因：1、缓冲水箱水位低，导致闭冷水系统进空气，缓冲水箱水位在正常水位，可排除；2、闭冷水的补水带有空气，闭冷水的补水来自凝补水和凝结水，凝补水和凝结水排空无空气，且试验一段时间停止补水闭冷水仍有大量空气，补水没有空气；3、闭冷水系统的用户即从某个设备的冷却器进气，主、辅机的闭冷水冷却器按工作介质可分为三类，水冷却器、油冷却器和气体冷却器，通过对各水冷却器和油冷却器的闭冷水侧进行排空，并无空气积存，气体冷却器有发电机氢冷器、发电机氢干器冷却器和空压机的冷却器，发电机氢压稳定，日漏氢量很小，闭冷水系统大量进气，不可能是漏氢气，最大的可能就是空压机的冷却器漏压缩空气进入闭冷水系统。1、2 号机组水冷型空压机有4 台厂用空压机，5 台除灰输送空压机，厂用空压机正常运行时2台运行2 台备用，压缩空气运行压力为0.7Mpa，空压机闭冷水在闭冷水系统的最远端，运行压力在0.4Mpa 左右，除灰输送空压机为3 台运行1 台备用1 台停运，空压机闭冷水系统如下图所示。正常运行时1、2 号厂用空压机和1 号输灰空压机由1 号机闭冷水供冷却水，3、4 号厂用空压机和除灰输送2、3、4、5 号空压机由2 号机闭冷水供冷却水。将空压机闭冷水全切至1 号机闭冷水供给，并关紧2 号机闭冷水供、回水总门，2 号机闭冷水系统排空门见连续水流并运行稳定，而1 号机闭冷水系统经常需要进行排空气，由此可判断闭冷水进空气是3、4 号厂用空压机和除灰输送2、3、4、5 号空压机中的一台或多台空压机气冷却器泄漏所致。分别将3、4 号厂用空压机和除灰输送2、3、4、5 号空压机闭冷水逐台切至2 号机闭冷水供给进行试验，发现输灰2 号和厂用3 号空压机气冷却器泄漏。全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 汽机1465 空压机气冷却器泄漏原因及对策闭冷水进空气是否是因为空压机气冷却器超压造成空气进水系统呢，闭冷水系统运行压力在0.6Mpa 左右（设计压力为0.6Mpa），空压机在闭冷水系统最远端，运行压力在0.30.4Mpa（设计压力在0.4Mpa），均没有超压（标准：试验压力为运行压力的1.5 倍）。闭冷水系统水质不合格，造成空压机气冷却器的长期运行后发生穿孔现象。闭冷水系统水质化学监督指标为水质电导度不超过10S/cm，为确定闭冷水化学参数是否正常，对运行的1、2 号机组闭冷水均取样化验，结果DD 分别为0.46S/cm、0.39S/cm，PH 值分别为6.90、6.89，Fe 分别为2.8g/L、3.5g/L，没有发生水质恶化现象。1、2 号机组多次发生空气进入闭冷水系统，而同厂的3、4、5 号机组近3 年却没有发生空气进入闭冷水系统。3、4、5 号机组的空压机气冷却器材质为白铜，1、2 号机组为气冷却器材质为紫铜。白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金，紫铜是比较纯净的一种铜，一般可近似认为是纯铜，导电性、塑性都较好，但强度、硬度较差一些，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、硬度、电阻和热电性，因此白铜较紫铜的机械性能、物理性能都异常良好，延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀，白铜的缺点是主要添加元素镍属于稀缺的战略物资，价格比较昂贵。1、2 号机组的空压机原配的气冷却器材质为紫铜，耐腐蚀和冲刷的性能较差，经长期运行，受到冷却水和空气（海水区域）的腐蚀以及压缩空气的冲刷，易造成管壁减薄发生泄漏。由于气冷却器存在的材质不佳问题，公司从2007 年开始陆续更换1、2 号机组空压机冷却器为耐腐蚀耐冲刷性能良好的材质为铁白铜的材质，由于空压机气冷却器费用较高，为利用资源节约费用，公司目前对泄漏空压机气冷却器泄漏管进行封堵，待封堵管数超过20%后，再更换新冷却器，2 号输灰空压机气冷却器封堵管数已超过20%，对其进行了更换。6 结束语发电机组闭冷水系统进气后，气体在闭冷水系统中高点积聚，积气危害很多，最明显的就是发电机氢温波动，对此，一方面对空压机气冷却器的材质缺陷需做好备件