CN110441011A - 一种燃气轮机空气冷却系统tca冷却器快速查漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法，包括：1)运行一台真空泵，获取凝汽器出口的凝结水溶氧量DD1、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT1和凝汽器真空度VD1；2)两台真空泵同时运行，获取凝汽器出口的凝结水溶氧量DD2、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT2和凝汽器真空度VD2；3)机组增加或降低负荷，获取凝汽器出口的凝结水溶氧量DD3、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT3和凝汽器系统真空度VD3；4)当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，快速判断凝汽器与TCA冷却器之间的泄漏位置，并进一步对TCA冷却器进行查漏。

Description

一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机监测技术领域，尤其涉及一种M701S(F)型燃气蒸汽联合循环发电系统中燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏及凝汽器真空下降原因筛查的方法。

背景技术

日本三菱公司生产的M701S(F)型燃气蒸汽联合循环发电系统中，燃气轮机1的透平转子采用透平冷却空气系统(TCA系统)进行冷却。如图1所示，冷却空气从空气压缩机出口抽出，经过TCA冷却器7冷却后进入燃气轮机透平转子。TCA冷却器7的冷却水取自余热锅炉给水系统，利用凝汽器2的凝结水降低冷却空气温度，凝结水由凝结水泵5抽出送入轴封蒸汽冷却器6中换热，吸热后的凝结水经低压给水泵8送入余热锅炉，提高联合循环热效率。凝汽器2中的不凝性气体经真空泵3抽出后通过排气管4排放。

实际工作中，冷却回路总是不可避免地存在小量的漏泄；而燃气轮机中，TCA冷却器(透平冷却空气冷却器)的泄漏不仅对燃气轮机的安全运行存在较大隐患，同时会对锅炉、汽轮机等设备的防腐蚀和汽机发电机组出力产生不利影响。这是因为TCA冷却器的空气侧压力高于水测压力，当换热管发生腐蚀泄漏后，部分高压空气进入换热管内，并随锅炉给水进入汽包、汽轮机，最终排入凝汽器。随着泄漏空气量增多，凝汽器真空泵抽气能力无法满足多余不凝气体排出，导致汽轮机排汽压力升高，发电机组出力下降；同时锅炉给水溶解氧含量升高。在这种状态下长期运行会导致锅炉、汽轮机及管道的氧腐蚀风险增加。因此，TCA冷却器泄漏问题需要及时发现，并迅速采取维护补救措施。

目前为止，在燃气轮机运行过程中对TCA空气冷却器是否泄漏还没有及时有效的判断方法。TCA冷却器泄漏可导致凝汽器真空度降低和凝汽器出口凝结水溶氧量上升，但这不能作为判断TCA冷却器泄漏的必然结果。因为凝汽器系统泄漏同样会产生此类后果，而且凝汽器真空系统的查漏工作更加繁琐、难度更大。由此可见，快速判断TCA冷却器泄漏情况对保证燃汽轮机安全运行、预防汽水设备腐蚀及凝汽器真空系统查漏可以起到事半功倍的效果。

发明内容

本发明提供了一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法，根据凝汽器真空度变化值和凝结水溶解氧量的变化值判断真空泵排气系统的有效性以及判定是否存在空气泄露问题，能够快速确定M701S(F)型燃气蒸汽联合循环发电系统中的TCA冷却器是否存在泄漏，另外该方法与凝汽器真空系统查漏方法相结合，还能够快速确定凝汽器真空度降低的原因。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法，包括如下步骤：

1)运行一台真空泵，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD1、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT1和凝汽器真空度VD1；

2)联锁启动备用真空泵，即两台真空泵同时运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD2、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT2和凝汽器真空度VD2；

3)在不超出设计负荷70％～100％的范围内，机组在当前负荷基础上增加或降低10％负荷运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD3、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT3和凝汽器系统真空度VD3；

4)当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，根据所测数据进行计算分析，快速判断凝汽器与TCA冷却器之间的泄漏位置，并进一步查漏；具体如下：

根据公式：ΔDD＝DD1-DD2，记为公式(1)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD1＝VD1-VD2，记为公式(2)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝汽器真空度的变化值；

根据公式：ΔD2＝DT2-DD2，记为公式(3)，计算出两台真空泵同时运行时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔD2’＝DT3-DD3，记为公式(4)，计算增加或降低机组负荷时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD2＝VD3-VD2，记为公式(5)，计算增加或降低机组负荷，两台真空泵运行时，凝汽器真空度的变化值；

当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，负荷运行稳定状态下，△DD或△VD1大于0，则排除真空泵故障原因；△D2值如果大于10ppb，可以确定在凝结水泵入口、轴封蒸汽冷却器或TCA冷却器处存在空气漏入；此时对TCA冷却器进行查漏判别，判别方法是增加或降低机组负荷，计算分析△D2’和△VD2；TCA冷却器空气侧压力随着机组负荷波动，当负荷增加时，空压机出口压力升高，换热管内的溶解氧量和漏入空气量会呈升高趋势，如△D2’大于3ppb或△VD2大于5hPa，即可判定TCA冷却器存在泄漏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的实施能够对M701S(F)型燃气蒸汽联合循环发电系统的安全稳定运行起到监测和维护作用，当出现凝汽器真空度降低、凝结水溶解氧量升高时，帮助运行技术人员快速判断是否在TCA冷却器处存在换热管泄漏问题，避免从凝汽器系统开始查漏的复杂程序，节省时间，保障锅炉给水泵、锅炉和汽轮机等重要设备的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例的TCA冷却器快速查漏工作原理示意图。

图2是本发明实施例中两台真空泵运行并增加机组负荷时凝汽器真空度的变化曲线。

图中：1.燃汽轮机 2.凝汽器 3.真空泵 4.排气管 5.凝结水泵 6.轴封蒸汽冷却器 7.TCA冷却器 8.低压给水泵

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，本发明所述一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法，包括如下步骤：

1)运行一台真空泵，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD1、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT1和凝汽器真空度VD1；

2)联锁启动备用真空泵，即两台真空泵同时运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD2、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT2和凝汽器真空度VD2；

3)在不超出设计负荷70％～100％的范围内，机组在当前负荷基础上增加或降低10％负荷运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD3、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT3和凝汽器系统真空度VD3；

4)当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，根据所测数据进行计算分析，快速判断凝汽器与TCA冷却器之间的泄漏位置，并进一步查漏；具体如下：

根据公式：ΔDD＝DD1-DD2，记为公式(1)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD1＝VD1-VD2，记为公式(2)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝汽器真空度的变化值；

根据公式：ΔD2＝DT2-DD2，记为公式(3)，计算出两台真空泵同时运行时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔD2’＝DT3-DD3，记为公式(4)，计算增加或降低机组负荷时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD2＝VD3-VD2，记为公式(5)，计算增加或降低机组负荷，两台真空泵运行时，凝汽器真空度的变化值；

当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，负荷运行稳定状态下，△DD或△VD1大于0，则排除真空泵故障原因；△D2值如果大于10ppb，可以确定在凝结水泵入口、轴封蒸汽冷却器或TCA冷却器处存在空气漏入；此时对TCA冷却器进行查漏判别，判别方法是增加或降低机组负荷，计算分析△D2’和△VD2；TCA冷却器空气侧压力随着机组负荷波动，当负荷增加时，空压机出口压力升高，换热管内的溶解氧量和漏入空气量会呈升高趋势，如△D2’大于3ppb或△VD2大于5hPa，即可判定TCA冷却器存在泄漏。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

如图1所示，该方法通过凝结水溶解氧量和凝汽器真空度的测量和分析，对M701S(F)型燃气蒸汽联合循环发电系统中燃气轮机TCA冷却器泄漏和凝汽器真空降低的原因进行快速判断。

本实施例中，机组在某一负荷下稳定运行时出现凝汽器真空度下降，此时按常规操作启动备用真空泵，使两台真空泵同时运行，也可对两台真空泵进行切换运行，测量△DD值和△VD1值，如果采取上述措施后凝汽器真空度和凝结水溶解氧量得到改善，则可判定真空泵系统运行正常。

如果采取上述措施后凝汽器真空度和凝结水溶解氧量没有得到改善，则继续观测TCA冷却器出口处的凝结水溶解氧量变化值△D2，如果存在明显升高的情况，则可以初步判断TCA冷却器存在泄漏。

△D2值如果大于10ppb，意味着在凝结水泵入口、轴封蒸汽冷却器和TCA冷却器处存在空气漏入，此部分空气随凝结水经锅炉给水泵进入锅炉，并随蒸汽进入汽轮机，最终排入凝汽器，导致凝汽器真空度降低和凝结水溶解氧量增加。此时应首先对TCA冷却器进行查漏判别，TCA冷却器气侧压力显著大于水侧压力，当部分换热管腐蚀泄漏时，部分空气在压力作用下将溶解于凝结水中，严重时会在换热管内形成不凝性气泡。

判别方法是：增加机组负荷，维持两台真空泵同时运行，对TCA冷却器进行查漏确认。观测凝汽器真空度的变化值△VD2。如图2所示，凝汽器真空度由-878hPa突降至-834hPa，即△VD2＝44hpa，对应低压缸排汽温度由46℃上升至53℃，凝汽器出口凝结水溶解氧量由7ppb上涨到56ppb。而此时TCA冷却器出口的凝结水溶解氧量变化△D2’上升速度和幅度更大，由105ppb上升到728ppb，即△D2’＝623ppb。

根据上述监测结果可以进一步验证TCA冷却器泄漏的结论，泄漏严重时，运行人员在其后低压给水泵备用泵空气门处排放空气，可以观测到有大量空气排出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种燃气轮机空气冷却系统TCA冷却器快速查漏方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)运行一台真空泵，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD1、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT1和凝汽器真空度VD1；

2)联锁启动备用真空泵，即两台真空泵同时运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD2、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT2和凝汽器真空度VD2；

3)在不超出设计负荷70％～100％的范围内，机组在当前负荷基础上增加或降低10％负荷运行，分别获取联合发电机组稳定运行状态下，凝汽器出口的凝结水溶氧量DD3、TCA冷却器出口的凝结水溶氧量DT3和凝汽器系统真空度VD3；

4)当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，根据所测数据进行计算分析，快速判断凝汽器与TCA冷却器之间的泄漏位置，并进一步查漏；具体如下：

根据公式：ΔDD＝DD1-DD2，记为公式(1)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD1＝VD1-VD2，记为公式(2)，获取开启两台真空泵并稳定运行后，与单台真空泵稳定运行时相比，凝汽器真空度的变化值；

根据公式：ΔD2＝DT2-DD2，记为公式(3)，计算出两台真空泵同时运行时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔD2’＝DT3-DD3，记为公式(4)，计算增加或降低机组负荷时，凝结水经过TCA冷却器后，凝结水溶解氧量的变化值；

根据公式：ΔVD2＝VD3-VD2，记为公式(5)，计算增加或降低机组负荷，两台真空泵运行时，凝汽器真空度的变化值；

当凝汽器真空度或凝结水溶解氧量高于设定正常阀值时，负荷运行稳定状态下，△DD或△VD1大于0，则排除真空泵故障原因；△D2值如果大于10ppb，可以确定在凝结水泵入口、轴封蒸汽冷却器或TCA冷却器处存在空气漏入；此时对TCA冷却器进行查漏判别，判别方法是增加或降低机组负荷，计算分析△D2’和△VD2；TCA冷却器空气侧压力随着机组负荷波动，当负荷增加时，空压机出口压力升高，换热管内的溶解氧量和漏入空气量会呈升高趋势，如△D2’大于3ppb或△VD2大于5hPa，即可判定TCA冷却器存在泄漏。