汽輪機本體輸水系統(tǒng)疏水擴容器課程設計

1、 熱力發(fā)電廠汽輪機疏水擴容器一 汽輪機疏水擴容器的介紹一、汽輪機疏水擴容器的功能.疏水擴容器是將壓力疏水管路中的疏水進行擴容降壓，分離出蒸汽和疏水，將蒸汽引入換熱器或除氧器中，充分利用其熱能，而疏水則被引入疏水箱中定期送入給水系統(tǒng)。主要是降低壓力，如果高壓蒸汽直接進入凝汽器，容易引起凝汽器超壓，通過它可以降低壓力，避免超壓，同時里面還有減溫裝置，可以降低溫度。本疏水擴容器由兩只16m 的矩形容器組成，一只主要接納汽輪機本體及管道疏水，另一只主要接納高加事故疏水、除氧器溢流疏水等。疏水進入擴容器后，經(jīng)消能裝置，并在擴容器巨大空間內(nèi)閃蒸擴容、噴水減溫，使其能級降至凝汽器允許值，消能后的蒸汽和水分別

2、排入凝汽器喉部和熱井內(nèi)，既保證了機組及管道疏水暢通，又確保凝汽器的內(nèi)部零件不被損壞，還能回收汽輪機工質(zhì)。疏水擴容器用于較高壓力和溫度疏水管路中的疏水擴容。經(jīng)疏水擴容器分離出的蒸汽被引入熱交換器或除氧器，而分離出的疏水則被引入疏水箱，然后送入鍋爐的給水系統(tǒng)。二、結構與工作原理疏水擴容器采用全焊結構，由殼體、疏水接管、噴水管、緩沖板、波形膨脹節(jié)等零部件組焊而成。噴水管上的噴嘴采用進口噴嘴，使其噴出的凝結水更均勻，霧化效果達到最好。為便于電站的安裝布置，疏水擴容器的外形設計為矩形結構，布置在高壓凝汽器側和低壓凝汽器側。由于疏水管的布置位置、疏水量和其它電站輔機設備的布置及疏水要求限制，兩臺疏水擴容器

3、各接口管的尺寸并不完全相同，機組各處疏水經(jīng)疏水管道排入到相應的疏水母管，通過疏水擴容器上的疏水接管進入疏水擴容器。在各疏水接管上設有一定數(shù)量的噴孔，對疏水進入擴容器具有進一步的降壓消能作用。冷卻水(凝結水)通過噴水管上的噴嘴從擴容器上部噴入，使擴容器內(nèi)的閃蒸蒸汽溫度迅速降低并凝結，增加了疏水擴容器的擴容能力。殼體內(nèi)還設置了支撐桿、肋板，用以增強擴容器的剛性。在疏水擴容器的汽、水排出口設置緩沖板，以防止擴容器內(nèi)的蒸汽和凝結水直接沖擊到凝汽器內(nèi)的部件影響到凝汽器的正常運行。疏水擴容器上設有檢修人孔門，用以對擴容器進行維護、清理等。機械式（自由浮球式、杠桿浮球式、倒吊桶式）疏水器是利用浮力原理開關的

4、?？梢宰詣颖鎰e汽、水，常用于需連續(xù)排水、流量較大、排出的水進行收集后再利用。其中杠桿浮球疏水器和倒吊桶式疏水器結構復雜、自由浮球式疏水器結構簡單，不漏汽，一般用于管線疏水或設備疏水；熱動力式（圓盤式、脈沖式）疏水器是利用空氣動力學原理，汽體轉向產(chǎn)生的壓降來開關閥門的。用于流量較小、差壓較大、對連續(xù)性要求不高的地方，結構簡單、存在脈沖性泄漏，一般用于管線疏水 二 疏水擴容具體結構三、類型和表示方法1.汽輪機疏水擴容器類型：立式疏水擴容器和臥式疏水擴容器w; Q( r# F/ N1 , ! b圖1 立式疏水擴容器組成結構： 1. 外殼 2、進水分配器 3、出水除沫器 4、安全泄放裝置 5、液位顯示

5、器 6、液體調(diào)節(jié)裝置組成。（其中安全泄放裝置和液位調(diào)節(jié)裝置不在供貨范圍，如果要求同時配套，需在合同中注明。）注：根據(jù)用戶需要，可設計各種規(guī)格連排，用戶提供技術參數(shù)即可。 2. 主要規(guī)格技術參數(shù)：表一 產(chǎn)品型號 幾何容積m3 設計壓力 MPa 設計溫度 0c LP-0.7 0.7 0.5 270 LP-1.5 0.5 0.5 270 LP-3.5 3.5 0.5 270 LP-4 4.0 0.5 270 LP-5.5 5.5 0.5 270 圖2 立式擴容器工作原理圖圖3 臥式疏水擴容器及工作原理圖2疏水擴容器用途：疏水擴容器是將壓力疏水管路中的疏水進行擴容降壓，分離出蒸汽和疏水，將蒸汽引入換熱

6、器或除氧器中，充分利用其熱能，而疏水則被引入疏水箱中定期送入給水系統(tǒng)。主要是降低壓力，如果高壓蒸汽直接進入凝汽器，容易引起凝汽器超壓，通過它可以降低壓力，避免超壓，同時里面還有減溫裝置，可以降低溫度。本疏水擴容器由兩只16m 的矩形容器組成，一只主要接納汽輪機本體及管道疏水，另一只主要接納高加事故疏水、除氧器溢流疏水等。疏水進入擴容器后，經(jīng)消能裝置，并在擴容器巨大空間內(nèi)閃蒸擴容、噴水減溫，使其能級降至凝汽器允許值，消能后的蒸汽和水分別排入凝汽器喉部和熱井內(nèi)，既保證了機組及管道疏水暢通，又確保凝汽器的內(nèi)部零件不被損壞，還能回收汽輪機工質(zhì)。疏水擴容器用于較高壓力和溫度疏水管路中的疏水擴容。經(jīng)疏水擴

7、容器分離出的蒸汽被引入熱交換器或除氧器，而分離出的疏水則被引入疏水箱，然后送入鍋爐的給水系統(tǒng)。3.安裝及運行注意事項1.矩形疏水擴容器也稱為挎藍式疏水擴容器，安裝在高壓凝汽器側和低壓凝汽器側。其具體安裝標高及位置詳見工程中的凝汽器開孔及附件圖。2.- t/ x( 9 H( e j& Q6 Q. p% r位于高壓側的疏水擴容器，設有12個疏水接管，用于接納汽輪機疏水系統(tǒng)圖中疏水集管a、b、c、d、e、j、g的疏水，5#、7#、8#低加危急疏水，8#低加正常疏水，排汽通風閥接口等。各疏水接管的接口不得互換，各疏水點與疏水接管之間的具體連接位置接口詳見疏水擴容器I (圖號M740-032000A)及

8、工程的疏水系統(tǒng)位于低壓側的疏水擴容器，設有12個疏水接管，用于接納疏水系統(tǒng)圖中疏水集管h、i的疏水，6#、7#、8#低加危急疏水，輔汽疏水，除氧器溢流疏水，小汽機本體疏水，鍋爐5%啟動疏水，1#、2#、3#高加危急疏水等。各疏水接管接口不得互換，具體接口位置詳見疏水擴容器II (圖號M740-033000A)及工程的疏水系統(tǒng)圖。c. h8 D3 q* N) H1 |+ V+ a. w$ 3.各疏水支管接入疏水母管時，必須按各疏水點的疏水壓力分類排列，對于接入同一母管上疏水壓力較高者須離疏水擴容器相對較遠處接入，壓力較低者應靠近疏水擴容器接入，且各支管應與母管成45夾角接入，方向向著擴容器，以保

9、證各疏水點疏水暢通。4. 擴容器安裝就位，管路連接好后與凝汽器一道做密封性試驗。試驗時擴容器必須加臨時支撐。5. 疏水擴容器投運時，應同時投入噴水，噴水的投入及噴水量的大小可通過設置在噴水管路上的閥門進行控制調(diào)節(jié)，保證擴容器內(nèi)溫度小于80，壓力小于0.14MPa (a)。每臺擴容器的設計噴水壓力為1.0MPa，噴水量約為7.2Kg/s。6. + T4 B4 R8 F) X/ q噴水管路上需設置濾網(wǎng)，濾網(wǎng)不得小于32目。應定期清洗濾網(wǎng)，以防止噴孔阻塞。7. 波形膨脹節(jié)上運輸用的固定螺桿在膨脹節(jié)安裝就位灌水試驗后必須取下。81 B# E& t- 4 y# d0 6 w疏水擴容器最大負荷工況一般是在

10、機組啟動過程中，因此，在新機投運期間，機組啟動、停機或加熱器事故疏水門全開時，應注意監(jiān)視擴容器的運行狀況。當其溫度、壓力過高或不正常時，須及時檢查汽機各疏水閥門、管路及濾網(wǎng)的情況并及時處理，掌握疏水擴容器的運行規(guī)律，設置噴水閥的開啟大小，從而達到保證三 擴容器事故分析 2004-07-18，2號機組首次沖轉進入整套試運行階段后，啟動疏水擴容器一直存在響聲大，振動大的問題，尤其在機組甩負荷后更為突出。 7月19日上午，由于汽輪機監(jiān)控系統(tǒng)(TSI)失電，導致機組汽輪機緊急跳閘保護系統(tǒng)(ETS)動作跳機，機組負荷從270MW甩至0。停機后，出現(xiàn)啟動疏水擴容器壓力表管被沖斷飛出的異常狀況。之后于7月1

11、9日下午、7月31日、8月6日、8月9日連續(xù)發(fā)生4次高負荷跳機，使啟動疏水擴容器出現(xiàn)了更為嚴重的異常狀況，有金屬碎片從啟動疏水擴容器的排氣管中飛出。 現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，擴容器的內(nèi)部構件中用于固定擴容管的下圓環(huán)脫落，上圓環(huán)變形，下部疏水口被破碎的鐵塊封住，內(nèi)部結構已遭到嚴重損壞。由此可得出結論，擴容器內(nèi)部金屬部件的損壞是由于高溫高壓蒸汽直接進入擴容器，使擴容器內(nèi)部構件所承受的壓力、溫度超過設計壓力及設計溫度所造成的。 2 故障原因分析 1.從擴容器管路閥門系統(tǒng)分析 由于該機組的相關疏水閥均采用全開、全關的氣動閥，不能維持在中間開度，所以，在機組熱態(tài)、極熱態(tài)開機過程中，盡管蒸汽溫度和管壁金屬溫度較高，

12、只需要對管道進行少量疏水，但由于氣動疏水閥只能全開，勢必造成過多的高溫、高壓蒸汽進入擴容器，不利于擴容器的安全運行。因此，有必要對管道閥門系統(tǒng)進行改進，使之能實現(xiàn)機組在熱態(tài)、極熱態(tài)啟動等特殊工況下適當控制疏水量。 2 從擴容器減溫噴水系統(tǒng)分析 目前，啟動疏水擴容器的減溫噴水水源來自工業(yè)水。工業(yè)水母管的水壓為0.4MPa左右。試運行中常發(fā)現(xiàn)啟動疏水擴容器的減溫噴水壓力過低、水量過小。為了保證機組啟動疏水時進入啟動疏水擴容器的高溫高壓蒸汽能得到充分的冷卻減溫，使擴容器不超溫、不超壓，應采取措施提高減溫水壓、增加減溫水量，如增加管徑，改用穩(wěn)定水壓較高的減溫噴水水源。同時，還應增強減溫噴水在擴容器內(nèi)部

13、的冷卻效果，使減溫噴水在擴容器內(nèi)部達到噴淋狀態(tài)，但設備廠家原設計中并沒有采取專門的霧化措施。 3. 從氣動疏水閥的DCS控制邏輯分析4. 啟動疏水擴容器氣動疏水閥的控制邏輯 (1)機組負荷小于20%額定負荷，聯(lián)開疏水閥1，2，3，4(見圖1)；負荷大于22%額定負荷，聯(lián)關疏水閥。 (2)當再熱熱段管道啟動疏水罐，再熱冷段管道啟動疏水罐、一段抽汽管道疏水罐，任一疏水罐水位高或高高，則打開相應的疏水閥。無液位高后15s，聯(lián)關。5.控制邏輯存在的問題 (1)主汽管道啟動疏水閥的動作僅以機組負荷為控制條件，是不夠合理的。因為在機組甩負荷停機過程中，機組從高負荷降到0是很短的過程，此時蒸汽參數(shù)仍很高，甚

14、至接近設計壓力17.75MPa，設計溫度540，從疏水的意義上講，此時主蒸汽管道沒有必要進行疏水。但是按照控制邏輯，此時負荷小于20%額定負荷，因此疏水閥處于全開狀態(tài)，大量高溫高壓蒸汽直接進入啟動疏水擴容器內(nèi)，使擴容器嚴重過負荷、超溫超壓，直至內(nèi)部構件損壞。另外，在機組甩負荷停機后短時間內(nèi)又開機的極熱態(tài)啟動過程中，主汽管道及主蒸汽溫度仍很高，此時也不應僅以負荷為判斷啟動疏水閥動作的控制依據(jù)。因此，除了機組負荷外，還應引進蒸汽溫度、管壁溫度或者溫度變化速率為疏水閥動作的控制依據(jù)。 (2)從機組跳閘過程的分析結果可知，在機組跳閘過程中“機組負荷小于20%額定負荷”并不是必要的疏水條件。因此，“機組

15、負荷小于20%額定負荷”應只是機組非跳閘狀態(tài)下聯(lián)開疏水閥的條件。 (3)控制邏輯要求“機組負荷小于20%額定負荷，聯(lián)開進入啟動疏擴的疏水閥”，并未考慮到啟動疏水擴容器在此工況下的承受能力。實際運行中，應在保證汽輪機本體的可靠安全疏水的基礎上，通過計算分析后，適當下調(diào)起始疏水的負荷值，做到既要保證低負荷時的疏水效果，又要兼顧啟動疏水擴容器的承受能力四 疏水擴容器優(yōu)化經(jīng)濟性 優(yōu)化方案方案 1管路及閥們系統(tǒng)的改進對1，2，3，4氣動疏水閥分別加裝了283.5的旁路管道及旁路手動一、二次門，見圖l。這樣，就可在機組運行中根據(jù)實際情況控制進入啟動疏水擴容器的疏水量，必要時適當開啟疏水閥旁路一、二次門進行

16、疏水，做到既可以保證疏水效果，又可以防止啟動疏水擴容器超溫、超壓損壞。2減溫噴水裝置的改進加大啟動疏水擴容器的減溫噴水管管徑，由原來的?452.5改為?573，以增加冷卻水量。將減溫噴水水源由工業(yè)水改為壓力更高、水源更穩(wěn)的凝結水，運行中凝結水母管壓力可達3.0MPa。為了加強減溫噴水在擴容器內(nèi)的冷卻效果，還將?573的減溫噴水管道伸入啟動疏水擴容器內(nèi)部。伸入部分采用強度足夠高的20號鍋爐鋼(20G)，在伸入管道四周開孔，使伸入管道周向8個方向都有噴水，從而使減溫噴水在擴容器內(nèi)達到噴淋效果。3 .疏水閥控制邏輯的改進(1)汽機掛閘狀態(tài)下(即非跳閘狀態(tài))，機組負荷小于10%額定負荷時，聯(lián)開疏水閥1

17、，2，3，4，負荷大于11%額定負荷時，聯(lián)關氣動疏水閥。(2)機組在非掛閘狀態(tài)(即跳閘狀態(tài))，且主汽門前蒸汽溫度不超過450時，聯(lián)開疏水閥1，2，3，4。(3)再熱冷段管道、再熱熱段管道、一段抽汽管道的疏水罐液位高或高高時，聯(lián)開其相應的氣動疏水閥，無液位高后15s，聯(lián)關。(4)汽機掛閘狀態(tài)下，主汽門前蒸汽溫度小于450，且溫度下降率大于5/min時，聯(lián)開氣動疏水閥1。(5)當氣動疏水閥1或3開啟時，聯(lián)開啟動疏水擴容器噴水閥，氣動疏水閥關后延時10s后，聯(lián)關噴水閥。(6)汽機掛閘時，進入啟動疏水擴容器的蒸汽溫度大于338時，聯(lián)開啟動疏水擴容器噴水閥?？偨Y通過本次汽輪機本體疏水系統(tǒng)系統(tǒng)課程設計，使

18、我對汽輪機本體疏水系統(tǒng)各部分的結構有了重新的認識，更好的了解其構造原理和運行過程，通過對參考資料的查閱，使我學會了很多知識，最重要的是學會了很多學習的方法，培養(yǎng)了良好的自學和查閱課外資料的能力。要較好的完成設計任務，就需要學習掌握很多的專業(yè)知識。但是時間是有限的，所以提高學習的效率就顯的尤為重要。下面我就對我自己在完成課程設計的過程中所學到的一些東西談一下自己的看法。第一，就是要明確設計任務，并根據(jù)老師提供的課程設計的工作計劃再結合自己實際情況制定出適合自己應用的工作計劃。明確了設計任務，在學習以及查資料當中才會重點、有針對性，而不是盲目的什么知識都要看，只需看需要的就可以了；有了工作計劃，才能夠做到紊而不亂，井而有序。要能夠明確自己在什么時候該完成什么任務。第二，在看自己專業(yè)的相關知識時爭取做到快、系統(tǒng)、有一定的深度?？?，是必