CN110455460B - 燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃气蒸汽联合循环发电系统监测技术领域，尤其是涉及一种燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)正常一台真空泵运行，分别获取DD₁、DT₁和VD₁；(2)两台真空泵运行，分别获取DD₂、DT₂和VD₂；(3)机组加负荷，分别获取DD₃、DT₃和VD₃；(4)快速判断从凝汽器到TCA冷却器的泄漏位置。本发明对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，当出现凝汽器真空降低、凝结水溶解氧量升高时，快速判断是否在TCA冷却器处存在换热管泄漏问题，避免查漏的复杂程序，节省时间，保障安全稳定运行。

Description

燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法

技术领域

本发明属于燃气蒸汽联合循环发电系统监测技术领域，尤其是涉及一种燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法。

背景技术

燃气轮机的空气冷却系统，特别像三菱M701S(F)燃气轮机的透平转子冷却通常采用冷却空气系统(TCA系统)。冷却空气从空气压缩机出口抽出，经过水冷式冷却器冷却后进入燃气透平转子。TCA冷却水取自余热锅炉给水系统，利用凝汽器来的凝结水降低冷却空气温度，吸热后的凝结水经低压给水泵送入余热锅炉，提高联合循环热效率。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，长期如此运行会导致锅炉、汽机及管道的氧腐蚀风险增加。因此，TCA泄漏问题一定要及时发现，并迅速采取维护补救措施。

TCA空气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空气冷却器泄漏的必要条件。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、难度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速进行的燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法，并与凝汽器真空系统查漏方法相结合，快速确定凝汽器真空度降低的原因，省时省力。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)正常一台真空泵运行，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)联锁起动备用真空泵，两台真空泵运行，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)机组增加或降低负荷10％(70％-100％负荷范围内运行)，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式，根据所测相关数据进行计算分析，快速判断从凝汽器到TCA冷却器的泄漏位置，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：ΔD_2’＝DT₂-DD₂，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，ΔDD或ΔVD₁大于0，则可排除真空泵故障原因；ΔD₂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ΔD_2’和ΔVD₂；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，ΔD_2’大于3ppb或ΔVD2大于5hPa，即可判定TCA冷却器存在泄漏。

本发明的优点：

本发明的燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法，对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为本发明的实施例中工作原理示意图。

图2为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。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的燃气轮机空气冷却系统冷却器快速查漏的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)正常一台真空泵运行，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)联锁起动备用真空泵，两台真空泵运行，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)机组增加或降低负荷10％(70％-100％负荷范围内运行)，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式，根据所测相关数据进行计算分析，快速判断从凝汽器到TCA冷却器的泄漏位置，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：ΔD_2’＝DT₂-DD₂，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，ΔDD或ΔVD₁大于0，则可排除真空泵故障原因；ΔD₂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ΔD_2’和ΔVD₂；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，ΔD_2’大于3ppb或ΔVD2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。

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ΔDD值和ΔVD₁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ΔD₂，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。

ΔD₂值如果大于10ppb，意味着在凝结水泵入口、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ΔVD₂。如图2所示，凝汽器真空度由-878hPa突降至-834hPa，即ΔVD₂＝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ΔD_2’上升速度和幅度更大，由105ppb上升到728ppb，即ΔD_2’＝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冷却器快速查漏的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)正常一台真空泵运行，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)联锁起动备用真空泵，两台真空泵运行，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)机组增加或降低负荷10％，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式，根据所测相关数据进行计算分析，快速判断从凝汽器到TCA冷却器的泄漏位置，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：ΔD_2’＝DT₂-DD₂，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，ΔDD或ΔVD₁大于0，则可排除真空泵故障原因；ΔD₂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ΔD_2’和ΔVD₂；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，ΔD_2’大于3ppb或ΔVD2大于5hPa，即可判定TCA冷却器存在泄漏。

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