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调峰运行对汽轮机辅助设备的影响总结(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/20 11:58:53   

  所属频道:  火力发电    关键词:  调峰 汽轮机 辅助设备

大容量机组的给水泵一般采用汽轮机拖动。负荷频繁大幅度变化,给水泵要在频繁的低速盘 车和给水温度急剧变化的情况下运行。低速盘车时,因泵内密封间隙两侧没有压差,所以异物一旦混入就很难排出,如长时间滞留在密封间隙内势必会损伤叶轮和密封环,甚至可能引起抱轴事故。另外,由于给水温度急剧变化以及管路热应力的作用,壳体会产生过大变形,因此也可能引起损伤和抱轴事故。为解决这种问题,除选用合适的材料及硬度外,往往在密封环表面加工出螺旋形沟槽,以便将混入的异物沿螺旋形沟槽排出来,使密封表面不受损伤。但由于这种密封环表面形状不是平面,所以对转子的振动特性有很大影响。有时可能会使振动衰减,有时反而会产生不稳定振动。因此分析转子振动必须考虑密封环的动态特性,这种振动分析应包括稳定性分析和不平衡响应分析。通过稳定性分析确定在运行转速范围内不存在临界转速,通过不平衡响应分析确定在转子产生不平衡时转子各部位振动随转速变化的幅值,以便对密封环及轴承的形状进行研究改进。

另外,降负荷运行的机组给水泵经常需要在低流量工况下运行,这时容易产生汽蚀和压力脉 动,并且往往会因此而引起泵体和管路振动。当泵内产生汽蚀时,不稳定的汽蚀空腔周期性地堵塞叶轮流道,因而形成不稳定流动和压力脉动。这种压力脉动作用于叶轮的叶片和盖板引起水泵振动。当给水泵的流量降低到一定程度时,在叶轮的进、出口处会产生不稳定的二次回流,由此引起的压力脉动往往会使泵体和管路产生振动,在某些情况下甚至可能在泵吸入侧引起强烈的液柱喘振。

3)轴封型式。锅炉给水泵的轴封型式大致可以分为接触式和非接触式两类,前者包括压盖 填料密封和机械密封,后者包括节流衬套迷宫密封和浮动环密封。适应变负荷运行的需要,大容量机组的高压、高速给水泵宜采用非接触式轴封。尤其是节流衬套迷宫密封结构简单、可靠性高、使用方便、寿命长。由于密封部份表面加工有螺旋形沟槽,间隙可以适当放大,因此不会因异物混入而损伤密封表面。另外由于间隙的加大可以取消轴套并且在主轴表面上也可以加工出螺旋槽,取消轴套后可以防止当密封水瞬间中断、高温水喷出时因轴套急剧热膨胀而使间隙变小造成的抱轴事故。

节流衬套迷宫密封以凝结水作为密封水,密封水量的控制有温度控制和压力控制两种方式。 温度控制方式是调整密封水量以控制泄漏水温度在60 ℃左右,这时密封水不进入泵内;压力控制方式是控制密封水的注入压力,使它比泵的吸入压力高0.1 MPa左右,这时密封水进入泵内。负荷频繁大幅度变动的机组,给水泵暖泵次数较多,宜采用温度控制方式以提高暖泵效率。字串5

4)压力脉动。当泵的流量降低到某一程度时,泵内流动就开始紊乱,主要是在泵叶轮的进 、出口处出现二次回流。当流量下降到最佳流量的1/2左右时叶轮进口处的液体就有很大的切向分速,可达到园周速度的60%~70%,也就是产生了强烈的预旋。如果继续降低流量达到最佳流量的1/3以下,则叶轮进口靠近前盖板处将产生回流,即已经流进叶轮叶片的一部份流体又向叶轮的吸入口回流,这种强烈旋转的二次回流在主流的冲刷下又重新流向叶轮内部,在叶轮进口处形成旋涡。特别是当这些回流混合时将产生很强的喘流,往往引起泵体和吸入管路振动,在某些情况下甚至会在吸入侧引起强烈的液柱喘振。同样,当流量降低时叶轮出口处也会出现二次回流,即一部分流体自叶轮流出后又流回叶轮内部,形成叶轮出口部分的不稳定流动和压力脉动,这种压力脉动也引起振动,主要表现为泵体和管路的振动。为预防泵在降负荷时产生压力脉动,应注意以下点:

(1)在设计时选择合适的结构参数。①增大叶轮叶片出口与导叶进口之间的径向间隙; ②适当增大叶轮轮毂直径与颈部直径之比,以降低叶轮进口处出现二次回流; ③增大叶片包角。这样可以加长叶片间流道的长度,减少流道扩散度,增加液流稳定性,减轻液流在扩散流道中产生脱流和旋涡的可能性,以便减轻叶轮出口处的压力脉动; ④适当加大叶片出口角,这样也有利于减轻出口压力脉动。

(2)在运行方面要注意调节流量,尽量避免运行流量过低。

(3)在装置设计方面注意增加管路系统刚性,防止管路振动。

2除氧器

滑压运行的除氧器,两班制运行和大幅度改变负荷都会使壳体产生内外壁温差和热应力,在 起停和负荷波动过程中,除氧器壳体和水箱都将承受交变应力,这种交变应力在腐蚀介质的作用下将会产生腐蚀疲劳,从而造成除氧器和水箱的寿命损耗。

近年来,国内外除氧器腐蚀裂纹问题都普遍存在。造成除氧器裂纹的原因,除材质和焊接因 素外,腐蚀疲劳也是一个重要的因素。

为加强除氧器水箱的刚度,在水箱内部设置的三角支撑架,在工况变动时约束了水箱的变形,将会增加水箱的内应力,因此,国外已用加大箱体壁的办法提高水箱的刚度,而尽量避免 采用内撑结构。

为了减少除氧器的疲劳损伤,提高使用寿命,可采用如下的一些技术措施。

① 注意停用保护,控制水温变化。在停机期间,利用除氧器水箱内的加热管(又称再沸腾)加热凝结水,并保持一定的压力和温度。同时控制水质的含氧量在合格的范围内。

② 控制水箱中水的pH值,并保持在8.5~9.6的范围内。

③ 控制补给水的离子电导率,使其保持在规定的范围内。

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