CN106523046A - 汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法。所述疏水系统包括：至少一个液位探头，连接汽轮机疏水管路，用于检测所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；以及，至少一个疏水路径，对应连接所述液位探头，所述疏水路径包括至少一个设有气动疏水阀的疏水管路，所述疏水管路用于接收所述液位探头在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时所触发的液位开关信号，并根据所述液位开关信号打开所述气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。本发明能够在及时疏出凝结水的基础上，提高机组功率，保障机组安全运行。

Description

汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法。

背景技术

汽轮机疏水系统的作用是及时排除汽轮机进汽管道、汽轮机本体以及汽轮机抽汽管道的积水，避免积水进入汽轮机本体造成因受热不均而导致本体变形，其对机组的安全运行具有重要意义。现有技术中，疏水系统的常规设计是采用疏水器排出积水，同时配置带电动阀的疏水旁路，电动阀在积水量增加时自动开启。但是，疏水系统采用疏水器的弊端是不可避免的存在少量蒸汽泄漏的问题，蒸汽直接泄漏到凝汽器，减少汽轮机做功蒸汽流量，影响凝汽器背压，将降低汽轮机功率，影响电厂运行效益。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法，能够在及时疏出凝结水的基础上，提高机组功率，保障机组安全运行。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种汽轮机疏水系统，包括：

至少一个液位探头，连接汽轮机疏水管路，用于检测所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；以及，

至少一个疏水路径，对应连接所述液位探头，所述疏水路径包括至少一个设有气动疏水阀的疏水管路，所述疏水管路用于接收所述液位探头在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时所触发的液位开关信号，并根据所述液位开关信号打开所述气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。

进一步地，所述疏水管路还用于在所述液位探头检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度小于预设值时，延时预设时长后关闭所述气动疏水阀。

进一步地，所述疏水路径还包括至少一个设有旁路阀的旁路疏水管路，所述旁路疏水管路与所述疏水管路并行连接，用于在所述气动疏水阀故障时，打开所述旁路阀，将凝结水排至凝汽器。

进一步地，所述疏水管路上还设有位于所述气动疏水阀上游的第一隔离阀及位于所述气动疏水阀下游的第二隔离阀，所述第一隔离阀用于在所述气动疏水阀故障时，隔离凝结水流向所述气动疏水阀，所述第二隔离阀用于在所述气动疏水阀故障时，隔离空气进入所述凝汽器，所述疏水管路还用于在所述气动疏水阀故障时，关闭所述第一隔离阀和所述第二隔离阀，对所述气动疏水阀进行在线检修。

进一步地，所述疏水系统还包括：控制组件，连接所述气动疏水阀和所述旁路阀，用于在检测到所述气动疏水阀故障时，控制所述旁路阀打开，并根据凝结水的流量调节所述旁路阀的开口大小，将凝结水排至凝汽器。

优选地，所述液位探头安装在其所对应的气动疏水阀的上游，且高度差为1000mm。

进一步地，所述气动疏水阀的口径尺寸根据气动疏水阀流量系数来选取，所述气动疏水阀流量系数按下式计算：

其中，K_v为气动疏水阀流量系数，γ为液体流动时温度下的重度，Q为液体流量体积，ΔP为气动疏水阀的前后差压。

进一步地，所述气动疏水阀的前后差压按下式计算：

其中，∑ΔP为气动疏水阀除外的管路局部阻力所引起的压力损失总和，s为气动疏水阀全开时的压差ΔP和管路压力损失总和之比。

进一步地，所述液体流量体积按下式计算：

其中，Q_c为机组启动暖管阶段的疏水量，ρ为液体密度，m为单位长度蒸汽输送管道的质量，L为蒸汽输送管道的长度，C_p为蒸汽输送管道的管材比热，Δt为暖管阶段蒸汽输送管道的温升率，H_s为暖管蒸汽的初始焓值，H_w为暖管阶段蒸汽输送管道内压力下饱和水焓值。

另一方面，本发明提供一种利用上述汽轮机疏水系统对凝结水的处理方法，包括：

检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；

在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时，触发液位开关信号，打开气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过与汽轮机连接的液位探头，检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度，并在凝结水的液位高度高于预设值时，打开疏水路径中的气动疏水阀及时将凝结水排至凝汽器，并避免蒸汽直接泄露至凝汽器而影响凝汽器背压，从而增加汽轮机做功蒸汽流量，在保障机组安全运行的前提下提升机组功率，提高电厂运行效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的汽轮机疏水系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的控制系统的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的对凝结水的处理方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术在汽轮机疏水系统中存在的蒸汽泄露等技术问题，本发明旨在提供一种汽轮机疏水系统，其核心思想是：提供了一种连接汽轮机疏水管路的至少一个液位探头，以及对应连接液位探头的至少一个疏水路径，通过液位探头对汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度进行检测，并在检测到其液位高度高于预设值时，通过打开气动疏水阀及时将凝结水排出。本发明所提供的疏水系统能够在保证及时排水的前提下避免蒸汽泄露，提高机组功率，保障机组安全运行。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种汽轮机疏水系统，参见图1，该疏水系统包括：

至少一个液位探头1，连接汽轮机疏水管路，用于检测所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；以及，

至少一个疏水路径3，对应连接所述液位探头1，所述疏水路径3包括至少一个设有气动疏水阀2的疏水管路4，所述疏水管路4用于接收所述液位探头1在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时所触发的液位开关信号，并根据所述液位开关信号打开所述气动疏水阀2，将凝结水排至凝汽器。

需要说明的是，液位探头1与疏水路径3相对应的连接设置。液位探头1实时检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度，其中，汽轮机疏水管路中凝结水包括汽轮机管道、汽轮机本体以及汽轮机抽气管道中的积水。在液位探头1检测到凝结水液位高位信号，即检测到汽轮机中凝结水的液位高度高于预设值时，触发液位开关信号，疏水路径中的气动疏水阀2接收该液位开关信号，并根据该液位开关信号自动打开其阀门开关，以将汽轮机中的凝结水排至凝汽器。本发明实施例所提供的疏水系统能够及时将汽轮机疏水管路中的凝结水排出，同时避免蒸汽泄露，有效提高机组功率，保障机组安全运行。

进一步地，所述疏水管路4还用于在所述液位探头1检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度小于预设值时，延时预设时长后关闭所述气动疏水阀2。

需要说明的是，液位探头1实时检测汽轮机中凝结水的液位高度，在液位探头1检测到凝结水液位高位信号消失，即汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度低于预设值时，触发关闭信号，气动疏水阀2根据该关闭信号延时预设时长后自动关闭其阀门开关，其中，预设时长一般为30秒。

进一步地，如图1所示，所述疏水路径3还包括至少一个设有旁路阀5的旁路疏水管路6，所述旁路疏水管路6与所述疏水管路4并行连接，用于在所述气动疏水阀2故障时，打开所述旁路阀5，将凝结水排至凝汽器。

需要说明的是，疏水路径3一般包括并行连接的疏水管路4和旁路疏水管路6。在疏水管路4上的气动疏水阀2故障时，旁路疏水管路6打开其上设有的旁路阀5，以便及时将凝结水排出。

进一步地，所述疏水管路上还设有位于所述气动疏水阀2上游的第一隔离阀7及位于所述气动疏水阀2下游的第二隔离阀9，所述第一隔离阀7用于在所述气动疏水阀2故障时，隔离凝结水流向所述气动疏水阀2，所述第二隔离阀9用于在所述气动疏水阀2故障时，隔离空气进入所述凝汽器，所述疏水管路4还用于在所述气动疏水阀2故障时，关闭所述第一隔离阀7和所述第二隔离阀9，对所述气动疏水阀2进行在线检修。

需要说明的是，气动疏水阀2两端的管道上还设有第一隔离阀7和第二隔离阀9。在气动疏水阀2故障时，关闭第一隔离阀7和第二隔离阀9，以便对气动疏水阀2进行在线检修，其中，关闭第一隔离阀7可避免凝结水流向气动疏水阀2，关闭第二隔离阀9可避免将气动疏水阀取下检修时空气进入真空的凝汽器中。

进一步地，如图2所示，所述疏水系统还包括：控制组件8，连接所述气动疏水阀2和所述旁路阀5，用于在检测到所述气动疏水阀2故障时，控制所述旁路阀5打开，并根据凝结水的流量调节所述旁路阀5的开口大小，将凝结水排至凝汽器。

需要说明的是，旁路阀5由控制组件8进行控制。在控制组件8接收到气动疏水阀2的故障信号时，控制组件8控制旁路阀5打开，同时，还可根据凝结水的流量实时调节旁路阀5的开口大小，以便及时将凝结水排至凝汽器。

进一步地，所述控制组件8还连接所述第一隔离阀7和所述第二隔离阀9，用于在检测到所述气动疏水阀2故障时，控制所述第一隔离阀7和所述第二隔离阀9关闭，对所述气动疏水阀2进行在线检修。

需要说明的是，第一隔离阀7和第二隔离阀9的开启和关闭由控制组件8进行控制。当控制组件8接收到气动疏水阀2的故障信号时，控制组件8控制旁路阀5打开阀门排出凝结水，同时控制第一隔离阀7和第二隔离阀9关闭阀门实现气动疏水阀2的在线检修功能。另外，第一隔离阀7和第二隔离阀9的开启和关闭还可由运行人员手动进行控制。当检测到气动疏水阀2的故障信号时，运行人员手动关闭第一隔离阀7和第二隔离阀9以实现气动疏水阀2的在线检修功能。

优选地，所述液位探头1安装在其所对应的气动疏水阀2的上游，且高度差为1000mm。

需要说明的是，液位探头1与气动疏水阀2相对应地安装，液位探头1安装在其对应的气动疏水阀2的上游，且液位探头1和气动疏水阀2之间的高度差控制在1000mm左右，以保证气动疏水阀2和液位探头1之间有一个缓冲容积。

进一步地，所述气动疏水阀的口径尺寸根据气动疏水阀流量系数来选取，所述气动疏水阀流量系数按下式计算：

其中，K_v为气动疏水阀流量系数，γ为液体流动时温度下的重度，Q为液体流量体积，ΔP为气动疏水阀的前后差压。

进一步地，所述气动疏水阀的前后差压按下式计算：

其中，ΣΔP为气动疏水阀除外的管路局部阻力所引起的压力损失总和，s为气动疏水阀全开时的压差ΔP和管路压力损失总和之比。

进一步地，所述液体流量体积按下式计算：

其中，Q_c为机组启动暖管阶段的疏水量，ρ为液体密度，m为单位长度蒸汽输送管道的质量，L为蒸汽输送管道的长度，C_p为蒸汽输送管道的管材比热，Δt为暖管阶段蒸汽输送管道的温升率，H_s为暖管蒸汽的初始焓值，H_w为暖管阶段蒸汽输送管道内压力下饱和水焓值。

需要说明的是，为了保证汽轮机安全运行，在气动疏水阀的选型过程中，除考虑正常运行时的蒸汽凝结水量，还需考虑机组启动暖管阶段的凝结水量，因此，气动疏水阀根据启动机组暖管阶段的疏水量选型。其中，气动疏水阀的流量系数K_V主要通过上述三个公式计算获得。在获取K_V值后，根据该K_V值进行放大或圆整。在所选用的气动疏水阀型式的标准系列中，选取大于K_V值并与其最接近的那一级K_V值。

本发明实施例通过在汽轮机的基础上增加液位探头和气动疏水阀，既可保障汽轮机本体、汽轮机进汽管道、汽轮机抽汽管道中凝结水的及时排出，又能解决传统疏水系统所存在的蒸汽泄漏问题，避免蒸汽直接泄漏至凝汽器影响凝汽器背压，从而增加汽轮机做功蒸汽流量，在保障机组安全运行的前提下提升机组功率，提高电厂运行效益。

实施例二

本发明实施例提供了利用上述实施例中的疏水系统对凝结水的处理方法，参见图3，包括：

S1、检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；

S2、在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时，触发液位开关信号，打开气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。

其中，当气动疏水阀上游的液位探头监测到凝结水液位高位信号时，触发液位开关信号，气动疏水阀自动打开，将凝结水排至凝汽器。当液位探头监测到凝结水液位高位信号消失时，气动疏水阀延时预设时长后自动关闭，如30秒。另外，在气动疏水阀故障时，打开并调节旁路阀的开口大小，将凝结水排至凝汽器，同时关闭气动疏水阀上下游的隔离阀，实现气动疏水阀的在线检修功能。

本发明实施例通过检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度，控制气动疏水阀的关闭，既可保障汽轮机本体、汽轮机进汽管道、汽轮机抽汽管道中凝结水的及时排出，又能解决传统疏水系统所存在的蒸汽泄漏问题，避免蒸汽直接泄漏至凝汽器影响凝汽器背压，从而增加汽轮机做功蒸汽流量，在保障机组安全运行的前提下提升机组功率，提高电厂运行效益。

综上所述，本发明提出了一种汽轮机疏水系统及对凝结水的处理方法，其具有较好的实用效果，本发明的疏水系统采用气动疏水阀代替传统的疏水器，同时在气动疏水阀的基础上配置旁路阀，根据气动疏水阀上游的液位情况实现气动疏水阀的自动控制功能，配置的旁路阀可以保证气动疏水阀故障时及时排出汽轮机中的凝结水，气动疏水阀两端的隔离阀可以实现气动疏水阀的在线检修功能。本发明既可保证及时排出汽轮机、进汽管道、抽汽管道中的凝结水，同时也解决了传统疏水系统所存在的蒸汽泄漏问题，在保障机组安全运行的前提下提高机组功率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种汽轮机疏水系统，其特征在于，包括：

至少一个液位探头，连接汽轮机疏水管路，用于检测所述汽轮机疏水管道中凝结水的液位高度；以及，

至少一个疏水路径，对应连接所述液位探头，所述疏水路径包括至少一个设有气动疏水阀的疏水管路，所述疏水管路用于接收所述液位探头在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时所触发的液位开关信号，并根据所述液位开关信号打开所述气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。

2.如权利要求1所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述疏水管路还用于在所述液位探头检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度小于预设值时，延时预设时长后关闭所述气动疏水阀。

3.如权利要求1所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述疏水路径还包括至少一个设有旁路阀的旁路疏水管路，所述旁路疏水管路与所述疏水管路并行连接，用于在所述气动疏水阀故障时，打开所述旁路阀，将凝结水排至凝汽器。

4.如权利要求3所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述疏水管路上还设有位于所述气动疏水阀上游的第一隔离阀及位于所述气动疏水阀下游的第二隔离阀，所述第一隔离阀用于在所述气动疏水阀故障时，隔离凝结水流向所述气动疏水阀，所述第二隔离阀用于在所述气动疏水阀故障时，隔离空气进入所述凝汽器，所述疏水管路还用于在所述气动疏水阀故障时，关闭所述第一隔离阀和所述第二隔离阀，对所述气动疏水阀进行在线检修。

5.如权利要求4所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述疏水系统还包括：控制组件，连接所述气动疏水阀和所述旁路阀，用于在检测到所述气动疏水阀故障时，控制所述旁路阀打开，并根据凝结水的流量调节所述旁路阀的开口大小，将凝结水排至凝汽器。

6.如权利要求5所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述控制组件还连接所述第一隔离阀和所述第二隔离阀，用于在检测到所述气动疏水阀故障时，控制所述第一隔离阀和所述第二隔离阀关闭，对所述气动疏水阀进行在线检修。

7.如权利要求1所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述液位探头安装在其所对应的气动疏水阀的上游，且高度差为1000mm。

8.如权利要求1至7任一项所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述气动疏水阀的口径尺寸根据气动疏水阀流量系数来选取，所述气动疏水阀流量系数按下式计算：

$K_v=Q\sqrt{\frac{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\Δ}P}};$

其中，K_v为气动疏水阀流量系数，γ为液体流动时温度下的重度，Q为液体流量体积，ΔP为气动疏水阀的前后差压。

9.如权利要求8所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述气动疏水阀的前后差压按下式计算：

$\mathrm{\Δ}P=\frac{s\mathrm{\Σ}\mathrm{\Δ}P}{1-s};$

其中，ΣΔP为气动疏水阀除外的管路局部阻力所引起的压力损失总和，s为气动疏水阀全开时的压差ΔP和管路压力损失总和之比。

10.如权利要求9所述的汽轮机疏水系统，其特征在于，所述液体流量体积按下式计算：

$Q_c=Q\×\mathrm{\ρ}=\frac{m\×L\×C_P\×\mathrm{\Δ}t\×60}{H_s-H_w};$

其中，Q_c为机组启动暖管阶段的疏水量，ρ为液体密度，m为单位长度蒸汽输送管道的质量，L为蒸汽输送管道的长度，C_p为蒸汽输送管道的管材比热，Δt为暖管阶段蒸汽输送管道的温升率，H_s为暖管蒸汽的初始焓值，H_w为暖管阶段蒸汽输送管道内压力下饱和水焓值。

11.一种利用权利要求1所述的汽轮机疏水系统对凝结水的处理方法，其特征在于，包括：

检测汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度；

在检测到所述汽轮机疏水管路中凝结水的液位高度大于预设值时，触发液位开关信号，打开气动疏水阀，将凝结水排至凝汽器。