气体流量计生产厂家

24小时在线服务
当前位置:2019亚洲杯下注 > 选型手册 >

蒸汽流量计发电机组蒸汽透平汽流激振原因分析及预防措施

时间:2018/07/15来源:未知

摘    要:

发电机组蒸汽轮机近5年来多次发生因振动指标超标造成发电机组联锁停机, 多达20余次, 仅设备试车和设备检修就耗时200余天, 严重影响了工厂的正常生产工作。从现场收集的手资料、数据入手, 通过汽机高调阀蒸汽流量状况, 高调阀调门实际位置, 转子受力状况等分析了转子失稳的原因, 结合振动特征解析了汽机发生汽流激振而引起振动的真实原因, 提出了相应的预防措施, 对汽机操作以及如何避免机组发生汽流激振, 具有现实引导意义。

 

一、前言

发电机组蒸汽透平在加负荷 (加负荷至2 000~3 500k W) 期间, 多次发生振动突然加剧, 联锁停机事件, 随后在查找该问题时, 试车10余次, 历经42天才找到了故障部位, 又检修了2个多月, 整个机组从发生故障至解决故障历经了116天。此后又同样发生两次汽流激振, 导致汽机联锁停车, 短时间内频繁发生的故障均为汽流激振, 所以有必要结合实际情况, 深刻探究汽机发生汽流激振的原因, 并提出对策以确保机组长周期稳定运行。

二、设备参数

发电机组是化肥厂一台关键机组, 同时也是配合锅炉系统节能降耗的一台关键设备。发电机型号为:W X14L035。汽轮机为抽汽背压式, 型号为EHNG40/32/40, 该汽轮机发电能力为18 000k W·h, 采用DCS控制系统。

如图1所示, 汽轮机高压进汽端、低压排汽端轴振动位号分别为24G02X/Y、24G03X/Y。来自锅炉的高温高压蒸汽 (表压9.00~9.70MPa, 500~540℃) , 经高压蒸汽调节阀等一系列阀门调节后进入汽轮机, 蒸汽在汽轮机内对叶轮做功后, 高压蒸汽降压后从高压缸第九级抽汽, 先并入2.50MPa (G) 蒸汽管网, 然后蒸汽进一步降压后并入1.0MPa (G) 蒸汽管网。

图1 汽轮发电机组轴系布置图

图1 汽轮发电机组轴系布置图 

 

三、故障及分析

1. 问题概述

汽轮机按照热态开机进行冲转, 当发电机负荷逐步提升至5 500k W (主汽流量58t/h, 没有并入排汽管网) , 汽轮机轴振动逐步上升, 24G03X、24G02X先后到达报警值, 其余振动接近报警值, 且波动较大。之后, 主汽流量减至40t/h, 汽轮机轴振动逐渐平稳, 降至30~45μm左右, 尝试再次提升负荷, 观察汽轮机各振动参数, 在主汽流量提升至一定程度时, 各振值同时突升至50~70μm。在主汽流量提升至一定程度时, 各轴振动再次突升, 机组申请停机。通过查找原因发现是蒸汽的进汽量供应不足导致汽轮机振动过大。

经过维修后, 机组稳定运行了2年多后又出现类似的振动情况, 经排查发现低调阀阀位从100%关至94%一切正常, 从94%关小至90%时, 高调阀突然开大, 进入汽轮机的蒸汽量会瞬间增加, 导致机组振动大, 经分析是高调阀控制调节系统存在问题, 很可能是错油门或油动机系统因油中有杂质导致内部存在卡涩, 引起阀突然开大。

改进后, 机组振动正常。但是一年后又出现蒸汽量波动较大引起机组振动大的情况。

2. 问题分析

近5年间发生的多次机组振动超标的现象, 振动有以下的相似特征。

1) 振动具有突发性, 且具有明显的门槛值, 当负荷升至某一值时, 振值上升;当降至某一负荷时, 振值降低。

2) 振动主导成分为0.5倍频。

3) 机组轴振动有时在联锁停机前存在波动现象。

4) 每次发生问题的主要原因是控制蒸汽流量的阀门控制系统出现了问题, 导致供汽量波动, 引起汽流激振, 引发机组振动增大。

经过观察记录发现机组运行正常是油动机阀位打开10mm时, 蒸汽流量就达到了63t/h, 而3月份时 (见图2) , 油动机阀位打开14mm, 蒸汽流量也只有6 0 t/h, 说明发生振动时, 汽轮机机组的蒸汽供应量严重不足, 通过检修发现汽机西侧速关阀阀座外移50mm, 致使蒸汽有效通道面积大大缩小。

图2 2013年3月份测得的振动波形图

图2 2013年3月份测得的振动波形图

 

蒸汽进入汽机的之前, 一般是控制系统给出一个4~20m A电信号, 经过电液转换器, 将电信号转换为二次油压力信号, 二次油进入错油门、油动机, 经反馈板、杠杆机构, 用于调节高调阀横梁的升降位置, 横梁上挂有4个调门, 按顺序控制调门的开启。由于阀门调节系统零部件的更换, 在实际的运行过程中, 横梁调门行程图与高调阀阀门特性曲线图会出现不一致的情况, 引起进入汽轮机的蒸汽量波动较大。

2016年对蒸汽管网系统进行了优化, 优化后的负荷可以提升到8 000k W甚至10 000k W以上。负荷的改变, 使高调阀阀门的位置发生了改变。蒸汽变化率大, 使转子所受的力矩不均衡, 同时转子中心的位置偏离原来的稳定位置, 使转子失稳。汽机同样存在着振动波动, 主频为0.5倍频, 振动具有突发性、可重复性等特点, 因而也是典型的汽流激振。

通过以上分析引起汽流激振振动的主要原因如下。

1) 阀门调门位置的变化引起的进入汽轮机的蒸汽量过大或过小。

2) 调节调门位置的液压油系统中含有杂质, 造成阀内部卡涩, 引起蒸汽的供应量波动。

国内很多发电厂遇到类似问题, 安阳电厂9号、10号机采用顺序控制方式在负荷200~250M W出现突发性振动, 减负荷后振动消失;襄樊电厂2号机在负荷158M W时发生突发性振动, 太原电厂12号机采用顺序控制方式运行在负荷256MW出现突发性振动。绥电1号机在机组负荷650~700MW出现突发性振动, 减负荷后振动消失。2号汽机故障状况与这些机组类似, 均属汽流激振范畴。一般电厂通过改变调门控制顺序的方式或改为单阀控制方式进行, 收到良好的效果。由于该汽轮机功率相对较小, 故没有单阀控制方式, 同样也不便改变调门顺序进行控制, 所以解决该问题是存在一定难度的。

四、汽机汽流激振的预防措施

1) 调校油动机、错油门及反馈系统等蒸汽流量控制机构, 确保高调阀调门按照原设计的阀门特性曲线进行工作, 必要时更换错油门、反馈板等零部件。

2) 调校油动机、错油门及反馈系统等蒸汽流量控制机构, 确保两个低调阀阀门动作灵敏, 开度一致。

3) 确保液压油油质洁净, 保证液压调节机构能正确调节并实行到位, 避免高低调阀阀位因油质不良, 引起错油门、油动机卡涩, 造成调节过大或过小, 引起蒸汽流量的大幅度变化。

4) 对于主蒸汽系统、抽汽、排汽系统加卸载操作均需制订具体的操作控制步骤以稳定抽排气管网压力, 避免蒸汽流量变化过大, 造成蒸汽对转子的冲击。

5) 抽汽量与进汽量、排气量之间的相互影响是一个值得考虑的问题。由于现场抽汽、排汽无流量计, 主蒸汽流量表装置操作人员反应常有失灵的状况, 所以无法深入讨论。这部分内容还需要进一步与设计单位进行沟通交流, 做一些具体的工作, 以确定合理的进汽量、抽汽量来引导工艺操作。
 

火力发电厂发电流程为:锅炉通过炉内物质燃烧,将水加热成为饱和蒸汽.再经过布置在各个受热面的过热器进一步将饱和蒸汽加热成过热蒸汽,通过管道引至汽机做功,汽机推动发电机而发电.过热器至汽机的蒸汽叫主蒸汽.在大型火力发电厂,为了提高容量,进一步提升发电能力,汽机设计分为高压缸、中压缸、低压缸等;锅炉在尾部烟道和炉膛内布置再热器.运行时,主蒸汽进入汽机高压缸做功后(其压力和温度已下降),又将该蒸汽引回锅炉再热器继续加热,提高其蒸汽品质(主要是温度)后回到汽机中压缸继续做功,中压缸排汽到低压缸再做功,乏汽进入凝汽器.蒸汽流量表从此过程可能看出汽机有了再热系统后,做功能力大大加强.工业生产中蒸汽计量表是一个很重要的环节,关系到企业生产成本的核算.

 

对于蒸汽计量:主要有以下几种情况

1.热电厂将蒸汽卖给用户:这种情况就要蒸汽流量计能够准确计量,否则多计量或少计量都会给双方带来损失.蒸汽流量表

2.合同能源管理,也就俗称的承包锅炉,厂家买蒸汽流量表

3.热电厂内部用蒸汽计量

4.工厂内部用蒸汽汽计量

由于蒸汽流量计用于双方贸易结算,而且计费金额较大,所以蒸汽流量计质量就显的很重要.

怎么选择好的蒸汽流量计,作以下说明:

1.首先在买蒸汽流量表之前,采购人员与流量计生产企业技术人员进行交流,提供蒸汽的类型,蒸汽的温度,压力,蒸汽管道的大小,用户的用汽情况,管道的分管情况和安装蒸汽表的位置,等,告诉给流量计生产企业,才能才能保证蒸汽流量计能够满足现场计量要求.

2.如果有的情况说不清楚,可以让蒸汽表生产企业技术人员到现场查看

3.在安装蒸汽流量表时要仔细阅读说明书,有不明白的地方随时电话咨询

4.安装好后要对蒸汽流量表作一些防护,不要让蒸汽流量计处于风吹雨打的地方,

5.对蒸汽流量表作定期的检查,到期到进行更换

 

一、蒸汽流量计概述:
  LUGB涡街流量计(蒸汽流量计)的基本原理是卡门涡街原理,即“涡街旋涡分离频率与流速成正比”。变送器流通本体直径与仪表的公称口径基本相同。如图一所示,流通本体内插入有一个近似为等腰三角形的柱体,柱体的轴线与被测介质流动方向垂直,底面迎向流体。

蒸汽专用流量计旋涡交错分离,在柱体两侧及柱体后面的尾流中产生脉动的压力,设在柱体内部(或后面)的检测探头受到这种微小的脉动压力的作用,使埋设在探头内的压电晶体 元件受到交变应力而产生交变电荷信号。该信号经放大器上的电荷变换、放大,滤波限幅和触发整形处理后,输出频率与旋涡分离频率相同的方波电压脉冲信号。该 信号再送到就地显示仪,传感器输出的每一个脉冲将代表一定体积的被测流体。一段时间内的输出总脉冲数,将代表这段时间内流过传感器的流体总体积。传感器输出的电压脉冲信号送到连于一体的就地显示仪。就地显示仪采用**新微功耗CPU,测量涡街传感器输出的频率信号,根据设定的密度,涡街流量系数进行流量运算,现场液晶显示瞬时流量和累计流量。

 

二、蒸汽流量计产品优势:蒸汽流量计
▲不受温度、压力的影响,同时不易堵,不易卡,不易结垢,耐高温、高压。
▲安全防爆,适用于恶劣环境。
▲无可动部件、无空洞缝隙设计,产品无磨损、耐脏污,无需机械维修,使用寿命长。
▲采用微功耗高新技术,电池供电的现场显示型流量计,可不断电运行两年以上。
▲稳压补偿一体化设计。
▲电流输出均为电隔离型,具有良好的共模干扰抑制能力。
▲同时显示流量值与累计流量值,不必轮流切换。
▲采用抗振探头,有效消除外界振动影响。
▲电路采用表面贴装工艺,结构紧凑,可靠性高。
▲采用分体式信号转换器,电缆***长10米。
▲整体结构设计合理,动态测量范围宽,压力损失小。
▲分体式涡街流量计采用不锈钢材质,可适用于腐蚀性介质的测量。

▲现场液晶显示,脉冲、4-20mA输出或485通讯,可与工业自动化系统连接。

 

 

三、蒸汽专用流量计技术参数:

公称通径(mm) 15、20、25,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300,(300~1000插入式)
公称压力(MPa) DN15-DN200 4.0(>4.0协议供货),DN250-DN300 1.6(>1.6协议供货)
介质温度(℃) 压电式:-40~150,-40~260,-40~330;电容式: -40~400,-40~500(协议订货)
本体材料 1Cr18Ni9Ti,(其它材料协议供货)
允许振动加速度 压电式:0.2g      电容式:1.0~2.0g
±1%R,±1.5%R;插入式:±2.5%R,
范围度 1:6~1:30
供电电压 传感器:DC +12V,DC +24V;变送器:DC +12V ,DC +24V;电池供电型:3.6V电池
输出信号 方波脉冲(不包括电池供电型):高电平≥5V,低电平≤1V;电流:4~20mA
压力损失系数 符合JB/T9249标准 Cd≤2.4
防爆标志 本安型:ExdⅡia CT2-T5隔爆型:ExdⅡCT2-T5    
防护等级 普通型IP65     潜水型 IP68
环境条件 温度-20℃~55℃,相对湿度5%~90%,大气压力86~106kPa
适用介质 气体、液体、蒸汽
传输距离 三线制脉冲输出型:≤300m,两线制标准电流输出型 (4~20mA) ≤1500m;负载电阻≤750Ω; RS485/HART≤1200m.

四、蒸汽专用流量计产品选型:

 

型 谱 AK-LUGB 江苏奥科仪表有限企业 说 明
AKLUGB   涡街流量仪表
检测 B   压电式传感器
方式 E   电容式传感器
连接方式 1 仅对满管型 法兰连接型
2 仅对满管型 法兰卡装型
3 仅对插入型 简易插入型
4 仅对插入型 球阀插入型
测量介质 2   液体
3 气体
4 蒸汽
公称通径 2   DN25
… 单位:mm
30 DN300
使用环境 P   普通型
B 防爆型
输出信号 1 脉冲输出
2 4~20mA电流输出,液晶显示
3 RS-485通讯
4 电池供电,不带温度、压力补偿
5 温压补偿一体,4~20mA电流输出型
6 温压补偿一体,电池供电型

五、蒸汽流量计仪表的安装设计要求:

 仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节,若安装不当,轻则影响仪表的使用精度,重则会影响仪表的使用寿命,甚至会损坏仪表。

(一)  蒸汽专用流量计安装环境要求:

1.  尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。

2.  避开高温热源和辐射源的直接影响。若必须安装,须有隔热通风措施。

3.  避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若必须安装,须有通风措施。

4.  涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上。若必须安装,须在其上下游2D处加设管道紧固装置,并加防振垫,加强抗振效果。

5.  仪表***好安装在室内,安装在室外应注意防水,特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形,避免水顺着电缆线进入放大器壳内。

6.  仪表安装点周围应该留有较充裕的空间,以便安装接线和定期维护。

(二)   蒸汽专用流量计仪表管道安装要求:

蒸汽专用流量计对安装点的上下游直管段有一定要求,否则会影响介质在管道中的流场,影响仪表的测量精度。仪表的上下游直管段长度要求见图(三)  

DN为仪表公称口径  单位:mm  

 

 

六、蒸汽专用流量计仪表口径的确定:

仪表选型是仪表应用中非常重要的工作,仪表选型的正确与否将直接影响到仪表是否能够正常运行.因此用户和设计单位在选用本企业产品时,请仔细阅读本节资料,认真核对流体的工艺参数并随时可与我企业的销售或技术支撑部门联系,以确保选型正确。

适用流量范围和仪表口径的确定

仪表口径的选择,根据流量范围来确定。不同口径涡街流量仪表的测量范围是不一样的。即使同一口径流量表,用于不同介质时,它的测量范围也是不一样的。实际可测的流量范围需要通过计算确定。

(一) 参比条件下空气及水的流量范围

1.气体:常温常压空气,t=20℃,P=0.1MPa(绝压),ρ=1.205 kg/m3,υ=15×10-6 m2/s。

2.液体:常温水,t=20℃,ρ=998.2kg/m3,υ=1.006×10-6m2/s。

(二)确定流量范围和仪表口径的基本步骤:

1. 明确以下工作参数。

(1)被测介质的名称、组份

(2)工作状态的***小、常用、***大流量

(3)介质的较低、常用、***高压力和温度

(4)工作状态下介质的粘度

 

五、处理后效果

2016年12月11日因给煤机联轴器断裂, 引起管网蒸汽压力波动, 主汽压力在7.17~9.54MPa波动, 波动幅度超过工艺指标9.2~9.7MPa;主蒸汽温度从497℃下降至412.2℃, 超过温度指标485℃低限, 远比以前的主蒸汽参数的变化剧烈, 但是这一次汽轮机的轴振动并没有强烈的变化, 表明经过处理后, 机组汽流激振的问题得以解决了。


常见问题
资料查询
价格咨询
江苏华云仪表有限企业
销售电话:0517-86996066
企业传真:0517-86883033
手 机:18915186518
E-mail:[email protected]
企业地址:江苏省淮安市金湖县工业园同泰大道99号
XML 地图 | Sitemap 地图