当前位置: 首页 > 中国电业 > 2020年7期 > 三菱 M701F4 发电机组 高压给水泵振动大分析

中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:4362
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

三菱 M701F4 发电机组 高压给水泵振动大分析

2020-07-20 17:03:12 产业经济 麦远华
资料简介

摘要: 在燃气—蒸汽联合循环的发电机组中,高压给水泵是非常重要的设备,在锅炉的给水系统中,高压给水泵把低压汽包的水,经过高压省煤器的一级,二级,三级然后进入高压汽包,在高压给水泵的出口设置了高压 100% 主给水调节阀, 30% 给水调节旁路阀。高压给水泵的出口压力达到 10MPa 以上,主要的用户包括了高压汽包,燃机的转子空气冷却水以及高压主蒸汽的减温水。高压给水泵的运行工况复杂,容易产生振动。本文主要阐述了高压给水泵运行中出现振动后的解决方法。

三菱 M701F4 发电机组 高压给水泵振动大分析

麦远华

中海油珠海天然气发电有限公司

摘要:在燃气—蒸汽联合循环的发电机组中,高压给水泵是非常重要的设备,在锅炉的给水系统中,高压给水泵把低压汽包的水,经过高压省煤器的一级,二级,三级然后进入高压汽包,在高压给水泵的出口设置了高压100%主给水调节阀,30%给水调节旁路阀。高压给水泵的出口压力达到10MPa以上,主要的用户包括了高压汽包,燃机的转子空气冷却水以及高压主蒸汽的减温水。高压给水泵的运行工况复杂,容易产生振动。本文主要阐述了高压给水泵运行中出现振动后的解决方法。

关键词:发电机组,高压给水泵,振动

引言:

某三菱燃机M701F4电厂,配置了两套460MW燃气—蒸汽联合循环发电机组,每套机组配置了一台东方电机的燃机发电机、一台三菱F级燃气轮机、一台东方汽轮机厂的蒸汽轮机、一台三压、再热、卧式、无补燃、自然循环的日立余热锅炉、一台东方电机的汽机发电机[1]。余热锅炉高压蒸汽设计压力为11.14MPa,高压过热器出口温度为568℃;中压过热蒸汽设计压力为3.91MPa,中压再热器出口温度为568℃,低压过热器出口温度为243℃,排烟温度小于90℃。采用了两台变频调节的高压给水泵组,一备一用,公用一套变频器,设置在余热锅炉房的0米层。

燃气轮机在启动前,余热锅炉BOP条件必须满足,BOP其中一条是:高压给水泵的出口温度少于60℃。在高给泵启动完成后,必须通过调节凝结水至高压给水泵前的调节阀,利用低温的凝结水,降低由低压汽包过来的高压给水。而在调节的过程中,经常会出现高压给水泵的振动达到报警值7.1mm/s,振动时间过长有可能对高压给水泵本体部件造成永久的损坏。高给泵的振动原因有很多,我们根据实际情况进行具体的分析,找到振动问题的根源,保证高压给水泵的安全稳定运行。

1.事件前状态

某燃气—蒸汽联合循环的发电机组,在调峰运行的工况下,余热锅炉为热态,高、中、低压均有压力,低压汽包压力0.63MPa,上壁温度为160℃,下壁温度为140℃。为了达到燃机启动余热锅炉的BOP条件,都手动调节凝结水至高压给水泵的前气动阀,降低高压给水泵出口温度至60℃以下。

12月14日 06:26:22 ,如图所示,4B高压给水泵变频运行,频率为34.2HZ,变频器电流为108A,泵进口压力为0.866MPa,非驱动端轴承X方向振动为2.79mm/s。此时低压汽包的上壁温为160℃,下壁温为140℃左右,低压过热器出口电动阀已打开,低压主蒸汽疏水阀组全开,低旁在手动全关位置,低压包的压力正缓慢降低至0.513MPa。凝结水母管压力为1.539MPa,凝结水至高压给水泵调节阀开度为74%。TCA进口A阀已打开,随着TCA至凝汽器流量控制阀开度的不断开大,TCA流量逐步增大,已有45t/h。

5f155dcead239_html_8c1180acf3db1636.png

06:26:22 事件发生前高压给水泵相关参数图

1.2事件过程

5f155dcead239_html_ea7bd2e4aca3ac4c.png

06:26:22事件发生时高压给水泵相关参数图

如图所示,从06:26:22开始,4B高压给水泵非驱动端轴承X方向振动开始增加,到06:27:16,4B高压给水泵非驱动端轴承X方向振动已由最初的2.79mm/s涨至10.21mm/s,接近于高压给水泵跳泵值11.2mm/s。在这期间4B高压给水泵变频器频率基本稳定在34.5HZ,电流稳定在110A左右,凝结水至高压给水泵调节阀开度在71%~73%之间。

1.3给水泵异常振动的检查步骤

在高压给水泵运行的过程中,会出现很多问题。最为频繁出现就是振动。产生振动有很多原因。想要解决这样的问题时,可以通过排除法,逐一排除,最终得到根本的原因。第一个原因高压给水泵的润滑油温度过高或者过低,产生了油膜振动。这个原因可以排除,在此期间润滑油温度在32℃,压力在0.2MPa,符合运行要求。第二个原因个高给水泵内部动静部分有摩擦或者叶片损坏。通过就地听音检查,没有发生尖锐的金属摩擦声音,这个也可以排除。第三个原因观察高压给水泵大轴有没有发生弯曲或者轴承损坏。就地检查也没有发现明显现象,而且泵组最近检修正常,没有发现部件损坏。第四个原因振动传感器异常,当时就通知热工检查,反馈这是真实的信号。当排除了四个设备可能存在的故障之后,就可以考虑这是系统工况的变化,引起暂时振动高。

在这期间的系统工况的变化主要有三个:一是TCA流量由之前的45t/h逐渐涨至79.45t/h;二是高压给水泵的进口压力由0.866MPa提至1.03MPa后缓慢回落至0.886MPa(原因主要是凝结水泵的压力由1.539MPa提至1.9MPa);三是低压汽包的压力由0.513MPa降至0.499MPa(主要是因为运行人员将低压旁路阀投自动,旁路阀由全关开逐渐开至25.9%开度,与此同时低压过热器流量也逐渐增大,最大达到28t/h)。

2.排除影响高给泵振动的原因

针对变量一TCA流量,根据燃机的启机条件,在机组启动前准备时,TCA通过手动调节回凝汽器侧的调阀开度控制TCA的流量。通过调取II套机组多次热态启动的曲线数据,发现TCA流量的增大与高压给水泵的振动并没有明显的相关关系,故可以排除该原因;

针对变量二,进口压力在0.886MPa比事件前的压力还要高一些,只有当高压给水泵进口压力小于等于给水的饱和温度下对应的压力就会发生汽蚀,所以从理论上更不会存在进口处发生汽蚀的可能,调取II套机组多次热态启动的曲线数据,在此压力下,高压给水泵的振动并不会出现振动大的情况,故也可以排除该原因;

针对变量三低压汽包压力的变化,通过调取II套机组多次热态启动的曲线数据分析,其实单纯的汽包压力低并不会导致高压给水泵的振动大(虽然说压力越低时给水的饱和温度越低,越容易发生汽蚀),而正真对高压给水泵的振动有影响的是低压过热器的蒸汽流量,低压过热器蒸汽流量越大,高压给水泵的振动越大(12月13日及12月14日均是这种现象, 4A高压给水泵及4B高压给水泵所对应的振动值均与低压过热器的流量呈正相关的关系),且这种情况一般是出现在运行人员将低压旁路阀投自动时,此时如果低压主蒸汽压力大于0.3MPa,低压旁路投会自己开大,这时候伴随着来的是低压过热器的流量的增大。可以这样理解,低压过热器蒸汽流量越大,低压汽包瞬间产生的气泡就越多,这样进入高压给水泵进口的给水中汽量就越多,高压给水泵运行工况越差,高压给水泵轴承振动大就越大。

2.1事件的结论

当低压旁路投自动时,低压旁路的压力设定值在0.3MPa,此时低压汽包的的压力远大于0.3MPa,低压旁路速度开大,起到泄压的效果。低压汽包的原本达到饱和的水,由于压力降低,汽包的水沸腾,产生了大量的气泡。大量带气泡的水进入了高压给水泵进口,给水压力从泵的入口逐渐下降,在泵体叶轮处,液体压力最低。当给水泵进口的压力小于等于给水温度下的饱和温度时,给水汽化。当溶解在给水的气泡随着泵体做功,流动到压力较大的叶片区域,瞬间挤压气泡破裂,造成局部压力剧增,破坏了高压给水泵内部的水流正常流向。能量损失较大,造成了泵的出力减少。当气泡越来越多时,相互间碰撞破灭,给水的质点间发生撞击,同时撞向泵体内部的叶片及其它部件,在泵体内产生各种频率的噪音和振动,从上述的分析可以判断为泵体内发生了汽蚀,同时也引起了泵组的强烈振动。

5f155dcead239_html_f78c8de5b9a8f5a1.png

12月13日II套机组启动前高压给水泵相关参数图

3.防范措施

高压给水泵的汽蚀,会导致泵的出力偏离性能曲线设计值,严重影响了泵的出力,达不到设计工况。汽蚀造成的振动也会影响泵组的寿命。为此,应该有相应的防范措施,才能保证机组的安全运行。

在机组热态启动前,打开低压过热器出口电动阀后,在低压主蒸汽压力大于0.3MPa时,若需投入低压旁路,可以手动打开一定开度(5%)来保证低压过热器的蒸汽流量不至于过大,从而减少进入高压给水泵进口的给水中的汽量,改善高压给水泵的运行工况,避免出现振动大的极端情况。等压力降至0.3MPa以下后再将低压旁路投自动。

当机组冷态启动的时候,低压汽包加热时,辅助蒸汽的压力控制在0.4到0.7之间,低压汽包的水温达到92℃时,停止低压汽包的加热。

调整高压给水泵的频率时,严密监视泵组的转速,当转速不断升高,而出力没有明显的提高时,而泵组振动持续上升,就地发出沉闷的声音,可以判断为泵组已经发生汽蚀,立刻紧急停运泵组。

参考文献:

[1]中海油珠海天然气发电有限公司.机务规程(第三版)