金緯

(江蘇華電能源有限公司望亭發(fā)電分公司，江蘇 蘇州 215155)

0 引言

望亭發(fā)電廠#14機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠改造過(guò)的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸布置的沖動(dòng)式凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)型號(hào)為N300-16.18/535/535。其高、中壓缸為分缸結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的高壓缸和中壓缸，低壓缸為2只雙流、雙排汽的汽缸。#14機(jī)組凝汽器的結(jié)構(gòu)為雙分式雙流程表面換熱式，冷卻面積為17 000 m2，介質(zhì)流量為35 500 t/h。主機(jī)真空系統(tǒng)配備2臺(tái)水環(huán)式真空泵，其中真空泵14B于2004年5月進(jìn)行過(guò)升級(jí)改造，采用佛山水泵廠生產(chǎn)的2BW4 353-0 EL4型水環(huán)泵，轉(zhuǎn)速為590 r/min，軸功率為160 kW，真空泵內(nèi)的葉輪、分配板和泵體都為304材質(zhì)，真空泵冷卻器管束材質(zhì)為TP316L，采用填料密封，其冷卻水采用內(nèi)供水方式。

2018年6月26日，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷230 MW，真空泵14A，14B例行切換時(shí)，發(fā)現(xiàn)真空泵14A與14B同時(shí)運(yùn)行時(shí)，凝汽器真空度比真空泵14A單臺(tái)運(yùn)行時(shí)下降1.0 kPa。真空泵14A單臺(tái)運(yùn)行時(shí)電流為14.291 A，凝汽器真空度為94.0 kPa。嘗試停運(yùn)真空泵14A，繼續(xù)運(yùn)行真空泵14B時(shí)，發(fā)現(xiàn)其電流較真空泵14A單開(kāi)時(shí)上升大約1 A，凝汽器真空度下降至最低90.6 kPa，此時(shí)緊急啟動(dòng)真空泵14A，停運(yùn)真空泵14B，真空系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)立刻恢復(fù)正常。

1 設(shè)備異常分析

1.1 水環(huán)泵原理和工作流程

圖1 水環(huán)泵原理示意

水環(huán)泵工作原理如圖1所示。水環(huán)泵利用旋轉(zhuǎn)水環(huán)充當(dāng)活塞作用造成泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣。轉(zhuǎn)子偏心地安裝在泵殼內(nèi)，在泵體內(nèi)充有適量的水作為工作介質(zhì)，#14機(jī)組真空泵工作水來(lái)自機(jī)組凝結(jié)水。當(dāng)葉輪在泵內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪甩向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)與泵殼形狀接近的等厚度的封閉圓環(huán)。在旋轉(zhuǎn)前半周，葉輪中的水被葉輪加速，其圓周速度增大，當(dāng)水從葉片頂端被甩出時(shí)，達(dá)到了葉輪的圓周速度，此時(shí)，小空腔的容積由小變大，且與端板上的吸氣口相通。氣體被吸入到空腔內(nèi)。當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至后半周時(shí)，水重新進(jìn)入葉輪，速度下降，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，此時(shí)空腔的容積由大變小，氣體被壓縮，當(dāng)空腔與端板上的排氣口相通時(shí)，壓縮后的氣體被排除泵外。

水環(huán)真空泵工作時(shí)，凝汽器中的氣汽混合物經(jīng)過(guò)水環(huán)泵的抽吸，進(jìn)入氣水分離器。分離出來(lái)的氣體進(jìn)入大氣，分離出來(lái)的水與工作水、補(bǔ)充水一起進(jìn)入真空泵冷卻器進(jìn)行換熱冷卻。望亭發(fā)電廠#14機(jī)真空泵冷卻器管側(cè)為開(kāi)式循環(huán)水。冷卻后的工作水分為兩路：一路經(jīng)噴嘴進(jìn)入水環(huán)泵入口，冷卻從凝汽器來(lái)的氣汽混合物，提高水環(huán)泵的抽吸能力；另一路直接進(jìn)入水環(huán)泵作為工作水，維持真空泵的水環(huán)和水環(huán)溫度，其工作流程如圖2所示。

1.2 設(shè)備異常原因分析確認(rèn)

輔機(jī)檢修人員在設(shè)備出現(xiàn)異常后就地試轉(zhuǎn)真空泵14B，進(jìn)行缺陷確認(rèn)。設(shè)備試轉(zhuǎn)情況與概述中所描述的情況一致，檢修人員同時(shí)對(duì)就地設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步檢查。檢查發(fā)現(xiàn)真空泵14B軸承振動(dòng)、溫度正常，轉(zhuǎn)動(dòng)部分無(wú)異聲，補(bǔ)水正常。就地對(duì)真空泵14B冷卻器進(jìn)行溫度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)真空泵工作循環(huán)冷卻水進(jìn)水溫度為50.00 ℃，工作冷卻水出水溫度為48.00 ℃，均比真空泵14A相應(yīng)處溫度高10 ℃左右，工作水壓為0.14 MPa。冷卻器管側(cè)循環(huán)水進(jìn)水溫度為33.80 ℃，出水溫度為35.00 ℃，循環(huán)水壓0.11 MPa。初步懷疑為冷卻器管側(cè)循環(huán)水堵塞，但是沖洗過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，且循環(huán)水壓也很穩(wěn)定。

圖2 水環(huán)泵工作流程

經(jīng)分析，設(shè)備異常現(xiàn)象原因?yàn)檎婵毡霉ぷ髡６到y(tǒng)真空度因其他原因降低，主要表現(xiàn)在真空泵出力不足[1]。影響水環(huán)泵出力低的因素有很多。首先考慮到真空泵14B運(yùn)行情況平穩(wěn)，基本排除了機(jī)械故障；電機(jī)電流相比A泵僅增大1 A，軸功率上升不明顯，軸端盤根上半年已更換過(guò)，檢查正常，可以排除軸套與盤根磨損造成徑向間隙大而漏空氣的原因。其次，汽水分離器液位正常，汽輪機(jī)排汽溫度等相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)也正常。一般來(lái)講，2臺(tái)真空泵分別在同一運(yùn)行方式運(yùn)行，排汽溫度相同，不會(huì)使單一泵的出力發(fā)生變化。由于冷卻器水溫偏高較大，工作水溫明顯升高，冷卻效果大大降低，技術(shù)人員一致認(rèn)為這是影響真空泵出力的直接原因。

在就地檢查中，管側(cè)循環(huán)水沖洗未見(jiàn)污垢堵塞，工作水噴嘴拆卸未見(jiàn)損壞堵塞，如圖3所示。所以最終判斷真空泵14B管束間可能由于大量污垢的堆積附著而使冷卻面積大大縮小，直接影響了冷卻效果。就地實(shí)測(cè)工作水溫也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一個(gè)判斷，即當(dāng)工作水溫升高時(shí)，會(huì)引起泵內(nèi)運(yùn)行總體溫度的升高，泵內(nèi)水環(huán)汽化加劇，改變了真空泵內(nèi)水環(huán)的厚度，從而影響了真空泵的出力，無(wú)法維持凝汽器真空。為了驗(yàn)證這個(gè)判斷，我們對(duì)冷卻器殼側(cè)進(jìn)行了孔探，發(fā)現(xiàn)冷卻器管束間有大量結(jié)垢現(xiàn)象，如圖4所示。

圖3 工作水噴嘴

圖4 對(duì)冷卻器殼側(cè)進(jìn)行孔探

2 處理方案及實(shí)施

2.1 制定處理方案

通過(guò)對(duì)污垢的化學(xué)分析，其成分主要是水垢、碳酸鈣，還有少部分的銹垢。這些物質(zhì)的堆積不但會(huì)大大降低水環(huán)泵冷卻器的換熱效率，增加電機(jī)的負(fù)荷，還會(huì)對(duì)泵內(nèi)零部件造成不同程度的侵蝕，必須盡快處理掉這些污垢，恢復(fù)真空泵14B的出力。同時(shí)考慮到消缺成本，需要一款運(yùn)用較為廣泛，操作方便，價(jià)格合理的除垢劑進(jìn)行清洗。在經(jīng)過(guò)調(diào)查研究后，決定采用ZJ-821除垢劑處理。

ZJ-821是一種可降解的高效環(huán)保清洗液劑。主要用于清除用水設(shè)備中所產(chǎn)生的最頑固的水垢、氧化鈣產(chǎn)物、泥垢和銹沉積物。這種液劑安全、無(wú)毒、無(wú)害，人體皮膚直接接觸不會(huì)產(chǎn)生重大損傷。其除垢原理在于其液劑中含有特殊的濕潤(rùn)劑、穿透劑和分散劑，可以把沉積污垢中的復(fù)雜垢質(zhì)進(jìn)行有效分解，并直接清洗到設(shè)備的原有金屬面，且清洗后產(chǎn)品中的特殊緩蝕復(fù)合物可以在金屬表層形成一層預(yù)膜層。這樣可以保護(hù)金屬材質(zhì)免遭介質(zhì)腐蝕，有效延緩垢質(zhì)的二次生成。在除垢劑中，含有乙酸、核酸等多種有機(jī)成分，乙酸的水溶性極低，對(duì)水中的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂等，整合能力極強(qiáng)，黏度小，流動(dòng)性強(qiáng)，排出方便。

另外，技術(shù)人員認(rèn)為該除垢劑使用方法簡(jiǎn)單，滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。它用水稀釋使用，對(duì)于真空泵冷卻器，適合采用浸泡加沖洗的方式清洗。通常，如果垢質(zhì)堅(jiān)硬，建議1 000 kg水至少用50 kg除垢劑稀釋使用，最低劑量使用標(biāo)準(zhǔn)為1 000 kg水最少用25 kg除垢劑。根據(jù)估算，將500 kg水用25 kg除垢劑稀釋，對(duì)冷卻器殼側(cè)進(jìn)行浸泡。

2.2 清洗處理步驟

除垢劑原液pH值約為2，用水稀釋后除垢液劑pH試紙測(cè)定為2～3。打開(kāi)水環(huán)泵冷卻器放水門，將存水排盡，拆除頂部噴嘴法蘭，作為除垢液劑倒入口。

檢查冷卻器隔絕措施已完畢，倒入除垢液劑。浸泡液劑2 h后排放，發(fā)現(xiàn)有大量污水排出。為了徹底清除污垢，重新配制上述比例的除垢液劑進(jìn)行浸泡。反復(fù)2次清洗后，排放液體中，渾濁物已基本清除，內(nèi)管束基本可以見(jiàn)本色。

最后重新進(jìn)行pH值測(cè)定，pH值在5～6之間，認(rèn)為已經(jīng)清洗干凈，沒(méi)有污垢繼續(xù)與除垢液劑反應(yīng)。打開(kāi)底部放水門，用凝結(jié)水進(jìn)行沖洗，直至排放出干凈的水，持續(xù)時(shí)間10 min。撤出隔絕措施，恢復(fù)真空泵14B的安全措施。

2.3 效果檢查

試轉(zhuǎn)真空泵14B，記錄設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)。其中管側(cè)循環(huán)水溫進(jìn)水溫度為33.0 ℃，出水溫度為38.0 ℃。工作冷卻水進(jìn)水溫度為46 ℃，出水溫度為39.0 ℃。凝汽器真空度為94.2 kPa。水環(huán)泵電機(jī)電流為14.9 A，真空泵14B出力得到了滿足。

3 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)水環(huán)泵冷卻器進(jìn)行清洗時(shí)，考慮到首次使用配方除垢劑，清洗經(jīng)驗(yàn)不足，所以未將真空泵體參與到循環(huán)清洗過(guò)程中去。但是從結(jié)果來(lái)看，完全可以將真空泵工作水管路進(jìn)行循環(huán)清洗，有可能取得更好的效果。總的來(lái)說(shuō)，真空泵14B出力低異?，F(xiàn)象分析及時(shí)，判斷準(zhǔn)確。設(shè)備缺陷消除后運(yùn)行至今工況穩(wěn)定。本文撰寫的目的旨在突出設(shè)備異常的分析，提高隱患排查的能力和預(yù)防同類缺陷的能力，避免真空系統(tǒng)事故的發(fā)生。為了將類似問(wèn)題消除于萌芽狀態(tài)，班組技術(shù)人員還將舉一反三，用ZJ-821除垢劑清洗我廠其他水環(huán)泵管式冷卻器。所以本次消缺方法具有推廣應(yīng)用的前景，且該除垢劑成本低廉，具備推廣使用的條件。