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空压机异常放空的原因和处理措施

更新时间:2009-03-28

1 空压机异常放空的判断和原因

1.1 故障现象

2017年3月31日空分装置C套汽轮机(杭汽,NK40/56,3.4 MPa,435 ℃,80 t/h,功率18 827 kW,转速6 440 r/min。)检修开车3个月后出现转速不能达到额定转速现象,蒸汽压力在3.65 MPa时转速仅为6 107 r/min,而此时调节汽阀已全开,汽轮机只能维持正常负荷的70%左右。经对比发现,以前在进汽压力为3.5 MPa时轮室压力为2.8~2.9 MPa,近期在3.6 MPa时已高达3.4 MPa,轮室压力有明显升高,进汽轮机蒸汽量由78 t下降至68 t,由此判断汽轮机通流部分积盐结垢严重,蒸汽流通不畅导致汽轮机做功能力下降。同时由于空压机二段冷却器出口温度高达65 ℃,换热管结垢堵塞严重,在两者共同影响下空压机组因出口流量过低,导致防喘振阀多达12次放空,严重制约全厂生产负荷和稳定运行。

1.2 汽轮机结垢的原因和危害

高压蒸汽品质不良时,蒸汽中易溶于水的钠的化合物和不溶于水或极难溶于水的化合物超标,当蒸汽在通流部分膨胀做功时,参数降低及气流方向和流速不断改变,蒸汽携带盐分的能力逐渐减弱,在减压部位或流道变更部位被分离出来,沉积在喷嘴、动静叶片和汽阀等通流部件表面上,形成积垢。大多数情况下,积垢包括积盐和硅垢,积盐主要是可溶于水的NaCl、Na2SO4、硅酸盐等,硅垢中有不同晶体结构的SiO2,而SiO2有很强的结垢能力,结垢层非常坚硬且不溶于水,导致汽机通流受阻做功能力下降,这是导致空压机直接放空的主要原因[1-2]

汽轮机结垢会使得通流面积减少,造成做功能力下降,动静叶片结垢会使得其表面粗糙,增加了摩擦损失,使得效率下降,结垢厚度每增加0.1 mm,汽轮机级效率约下降3%,同时积垢也会造成转子轴向力增大、推力轴承过载而诱发事故。若速关阀、调节汽阀阀杆结垢,则可能造成阀门卡涩,在需要紧急停车等情况时不能快速动作,造成意外事故[3]

林孟如此坚决,让我反而糊涂起来了,我再一次去问萍萍:“这究竟是怎么一回事?我从家里出来时,一点都没想到我会娶一个女人回去,而这一个女人又是我朋友的妻子,这些都不说了,要命的是这个女人是二婚,还比我大四岁,我的父母会被我气死的……”

1.3 换热器结垢的原因和危害

义马气化厂设备换热用水全部利用小浪底库区作为冷却水,这种水中通常都含有悬浮物(泥沙及其他污物)以及钙、镁等重碳酸盐[Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2],悬浮物较多时,易堵塞冷却器的通道、过滤网及阀门等。钙、镁等重碳酸盐在水温升高时易生成碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)沉淀物,即形成一般所说的水垢。一般水温在45 ℃以上就要开始形成水垢,水温越高越易结垢。水垢附着在冷却器的管壁、预冷器的填料、喷头或筛孔等处,不仅影响换热,降低冷却效果,而且有碍冷却水或空气的流通,同时水垢比较坚硬,附在器壁上不易清除,严重时会造成设备故障。所以对压缩机冷却水,温度一般要求≤28 ℃,排水温度<40 ℃,但在2017年夏季时,受环境温度影响空分装置冷却水上水温度在35 ℃,排水温度在43 ℃,在3月份计划检修时由于未对空压机换热器进行抽芯高压清洗,造成二段换热器出口排气温度高达65 ℃,这是导致空压机直接放空的次要原因。

换热器一旦结垢严重,产生的热阻很大,会消耗很多热量,使受热面传热效果下降,同时受热面金属壁温会升高,严重时会引起承压部件鼓包、变形、超温爆管的危险。管内结垢,会使原有的有效流通截面积减小,工质流动阻力慢慢增大,有碍水循环的正常进行与流通,某些脱落的水垢沉积下来,还会造成局部堵塞或流通不畅,最终会导致换热器使用寿命缩短,换热器排气温度升高,机组出口流量降低而发生喘振的现象。

2 汽机和换热器结垢后的生产应对措施

C套汽轮机自2017年8月6日运行以来,轮室压力有缓慢上涨趋势,开车后满负荷运行时轮室压力2 250 kPa,调节汽阀开度65%。运行1个月后轮室压力最高3 050 kPa,调节汽阀开度在72%,从运行参数来看,前期汽轮机运行指标上涨较快,经过给排水装置对脱盐水系统更换阴阳离子交换树脂的改造,生产管理中心对全厂冷凝液的定期检测分析,脱盐水品质控制为:SiO2≤50 μg/L,CD≤25 μs/cm,pH值控制在8.5~9.2内,从而保证蒸汽品质,截止目前轮室压力和调节汽阀稳定在当前开度,运行指标稳定。

3 检修实施过程

3.1 停机检修情况

C套汽轮机检修从 2017年7月31日23时至8月5日23时,净工期5 d。汽轮机打开缸后发现转子、静叶片结垢严重,判断原因与蒸汽品质有关,分厂联系清洗单位对转子部件进行高压水清洗。二段冷却器由于换热效果差进行抽芯检查,芯子抽出后发现回水侧换热管右下侧堵塞严重,外观观察发现换热管结垢严重,芯子换热翅片东侧堵塞严重,有较多铁锈。冷却器壳程内部检查,壳体南侧靠近封头处内壁锈蚀严重,出口侧过滤网上泥垢较多,随后进行高压水枪清洗。针对此次检修过程中发现的其它问题,在2018年大修期间,汽轮机转子需进行动平衡试验,导叶持环需进行喷砂除垢,必要时进行静叶片的更换工作,前后气封需进行更换。

3.2 垢样分析

C套空分装置空压机垢样分析数据:Ca2+、Mg2+,未检出;Na3PO4为1.45%;水分为0.65%;NaCl为31.58%,Na2SiO3为1.45%;其它为13.29%;Na2CO3为49.22%;NaOH为1.16%;Fe2O3为0.50%;酸不溶物0.70%;105~550 ℃,主要成分为水分、化合水,灼烧失重为6.46%。550~950 ℃,主要成分为碳酸盐,灼烧失重为38.38%。

2017年8月2日质检中心对C套空分装置空压机垢样进行取样分析,结果如下:①垢样外观,淡粉色物质;②气味,无味;③初步判断,用水溶有部分沉淀,并有滑腻感,判断为碱性物质,pH值>10。用酸溶有大量气泡产生,并全部溶解,判断有碳酸根和一些可溶性的阴阳离子。

3.3 检修后运行效果

①通过与杭汽技术交流的情况来看,轮室压力的升高和转子结垢有关,在转子结垢的情况下,汽轮机做功会有所下降;但机组正常运行过程中小幅度的掉转并不能导致汽轮机不出力,影响空压机组放空。②提升脱盐水品质,保证蒸汽品质,蒸汽压力尽量保持高压力和稳定性,减少波动,避免对机组的影响。③我厂对汽轮机清洗实际操作没有经验,转子结垢在线清洗方案,要通过设计院设计,不能盲目进行,技术人员了解业内情况,做好在线清洗的防风险措施。④做好汽轮机转子的离线清洗,提前招标确定,一旦生产不能维持运行时立即投入检修。⑤针对空压机二段冷却器结垢堵塞严重现象,首先在换热器上利用富裕的冷冻水进行全覆盖喷淋,尽可能降低换热后温度。同时在二级冷却器上水管线在线开孔及配管工作,引入富裕的冷冻水尽量降低二级换热器排气温度。⑥操作人员调出空压机组画面,专人监控调整空压机出口流量和压力,稳定机组压力在450~460 kPa(设计530 kPa),流量在100 000 Nm3/h以上(设计1 160 000 Nm3/h)。如果空压机出口流量低于100 000 Nm3/h,中控人员应手动降低空压机组压力,关注流量变化,如果持续下降可缓慢手动开空压机防喘振阀FV1015至10%或15%,保证出口流量呈上涨趋势。若机组出口流量瞬间低于50 000 Nm3/h,空压机防喘振阀FV1015失电全开时,第一时间迅速关闭FV1015,及时手动调整恢复工况。

3)思考授课过程:之前笔者关注到,在过去培训过程中,授课老师较少与新员工互动。笔者思考可否走入新员工之间进行授课,打破老师远远地站在讲台后面高高在上的固化形象,先从形式上拉近彼此的距离,再通过授课结束后与他们的交流(如满意度调查、留提问时间、结束后个别探讨)来增加实质的接触。

4 总结

①本次机组出现问题,主要原因是技术人员对机组运行状态评估不足,机组运行参数变化不关注,对机组长期运行时轮室压力和调节汽阀开度的情况不清楚,在空压机故障技术方面的攻关较少,主要是人为原因导致的一次可以避免的停车事故。②冷凝液和蒸汽指标不高是影响汽轮机做功及长周期运行最大的因素之一,通过本次检修从汽轮机转子、静叶栅结垢的情况看,需要技术人员时刻关注轮室压力变化情况,同时尽早解决冷凝液指标问题。③持续做好机组的劣势化运行分析。每天采集机组运行数据进行分析,对数据变化情况进行评估,并及时汇报做好总结,对轮室压力的上涨和调节汽阀的开度变化有无规律进行收集,做出轮室压力上涨至3.5 MPa,调节汽阀全开后,汽轮机能安全运行的最长时间,为协调计划检修做好准备。④向园区其他空分专业学习。通过对机组运行中的故障进行收集,开展一些故障判断交流、工艺管理交流,借鉴长处,改变不足,使自身管理水平、业务能力得到提升。

国家统计局3日发布的报告显示,从1978年到2017年,我国农村贫困人口减少7.4亿人,年均减贫人口规模接近1900万人;农村贫困发生率下降94.4个百分点,年均下降2.4个百分点。统计显示,改革开放40年来,我国通过深化改革和大规模的扶贫开发,贫困人口大幅减少,对全球减贫的贡献率超七成。

参考文献

[1] 时献江,王渝,司俊山,等.工业汽轮机交流伺服调节系统设计与仿真[J].电机与控制学报,2006,10(6):585-587.

[2] 孙毅,吕荣强,李开华.工业汽轮机在热电厂中的应用[J].山东煤炭科技,2008(4):46-47.

[3] 刘少林.工业汽轮机结垢在线清洗实例[J].山东工业技术,2017(6):66-67.

 
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