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膠球清洗裝置系統凝汽器機組改造提高收球率效果明顯？
膠球清洗裝置系統凝汽器機組改造提高收球率效果明顯？介紹了進口350MW機組凝汽器膠球清洗裝置系統的設計和運行情況，詳細分析了系統所存在的問題對設備和控制系統進行改造后，膠球清洗裝置可正常運行，提高了收球率，改造效果明顯。
1膠球清洗裝置系統概況
眾所周知，保持凝汽器較高的真空和較小的端差，是提高機組循環熱效率的主要方法之一。以125MW機組為例，汽輪機背壓增高0.004MPa,將導致熱耗增加244.5kJ/(kW·h),煤耗增加9.70g/(kW·h);凝汽器端差升高5℃,將導致熱耗增加95.12kJ/(kW·h),煤耗增加3.66g/(kw·h)"。凝汽器冷卻水管內壁臟污，會使凝汽器傳熱惡化，排氣壓力升高，真空下降，熱耗增加，影響機組的經濟運行，因此，凝汽器膠球清洗裝置是汽輪機熱力循環和提高熱效率的重要輔助設備。
凝汽器的膠球清洗是指在運行的凝汽器的冷卻水中投入一定數量的膠球，使它們連續地在冷卻管內循環流過，對冷卻管內壁起清洗作用。略大于管內徑的彈性膠球在凝汽器內通過摩擦管壁，從而起到清洗污垢的作用，并可提高冷卻水管的清潔度，改善真空，降低煤耗，延長管子使用壽命。
回收膠球總數與投入膠球總數之比稱為膠球回收率(簡稱收球率),它能綜合地反映膠球清洗裝置的運行狀況和清洗效果。收球率高表示裝置系統運行正常，單位時間內通球數多，清洗效果好。一般認為收球率應高于90%。收球率低或很快地逐步降低，不僅造成補充膠球量增大，而且有可能堵塞冷卻管和收球網，清洗效果差。經驗表明，收球率高低也是決定膠球清洗成敗的一個關鍵圖素，收球率低是推廣應用膠球清洗裝置的大障礙。
保證凝汽器膠球清洗裝置可靠、高標準的收球率、使膠球順利通過凝汽器冷卻水管并有確切的擦洗、讓每一根冷卻管有均等的清洗頻率、確保膠球的摩擦不損傷管壁等，是膠球清洗裝置的技術關鍵。一期1、2汽輪發電機組(以下簡稱為1、2機組)設計容量350MW,為亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、沖動凝汽式、水氫冷發電機組。1、2機組分別于投產發電。投產以后，凝汽器膠球清洗裝置一直不能正常投運，收球率偏低，影響了凝汽器的清洗效果，從而影響機組的經濟性。為此，對凝汽器膠球清洗裝置系統進行了分析研究，找到了系統存在問題的癥結并進行了改造，使得膠球清洗裝置投入正常運行，提高了收球率：
2膠球清洗裝置系統設計和運行情況
1、2機組凝汽器為雙通道雙流程分隔式表面冷卻方式，熱交換管材質為鈦，冷卻用水為長江水，循環方式為開式循環
2.1膠球清洗裝置系統設計介紹
凝汽器循環水A/B側2個通道均配置了2套相同但完全獨立的膠球清洗裝置，分別配備膠球清洗泵、收球網、收球室和獨立的PLC控制系統：收球網為正V形結構，不銹鋼材質，順水流臥式布置在凝汽器循環水出水管上，由電動頭驅動：控制系統采用PLC設計，CPU控制方式，自動化程度較低，手動操作較多。
2.2膠球清洗裝置系統運行情況
2004年度*1、*2機組凝汽器平均收球率和凝汽器端差見表1:表12004年度1、2機組凝汽器平均收球率和凝汽器端差
機組號 膠球清洗裝置A收球率/% 膠球清洗裝置B收球率/% 凝汽器端差/℃
1機組 47.5 80.1 6.6
2機組 79.1 51.1 5.4
長期以來，1、2機組凝汽器膠球清洗裝置系統存在著收球率偏低的問題，有時候控制系統故障時，全月出現收球率為零的情況，影響了凝汽器的清洗效果，影響機組的經濟性
3膠球清洗裝置系統存在問題及分析
影響收球率偏低的主要問題就是跑球和積球。跑球就是膠球隨著循環水流跑出，跑球的技術關鍵問題是收球網，如電動頭力矩不夠或者收球網本身剛度不夠，就會導致在循環水的沖擊下收球網網板間留有間隙或者收球網限位不對，造成收球網關閉不嚴。積球就是膠球堵塞在凝汽器鈦管或者積聚進回水室和收球網處。積球多為系統設計問題，凝汽器水室結構不合理、流場分布存在死區和渦流區、膠球泵的出力不夠、膠球質量不好(如浮在水面)等都會導致積球過多。
利用機組檢修機會，將凝汽器A,B側循環水出水管道人孔門打開，檢查收球網的實際位置，發現電動頭在位置開關動作時收球網能關閉嚴密，但是機組正常運行時，電動頭在關位由于力矩不夠發生松動而導致收球網關閉不嚴，采用電動頭力矩動作仍無濟于事收球網篩前后壓力變送器損壞后一直未恢復，導致自動反洗無法進行，收球網處雜物垃圾積聚，影響收球。
控制系統設備陳舊老化，部分功能失去，當系統故障時，無法通過調閱PLC梯形程序來查找故障原因；試圖優化控制策略時，無法通過修改PLC梯形程序來實現：因此，控制系統可靠性較差、故障頻繁，會影響膠球清洗的正常進行。
4膠球清洗裝置系統的改造
針對膠球清洗裝置系統存在的問題，利用機組檢修機會對設備進行了改造，對控制系統進行了設計、優化，即硬件更換、軟件重新編程。
4.1膠球清洗裝置設備的改造
(1)以電動推桿替換電動頭，機組計劃檢修時，采用無錫東北塘電站輔機廠生產的型號為DT2000-26的電動推桿替換原電動頭，在收球和反洗位置具備自鎖防松功能，確保了膠球清洗裝置系統投運時收球網關閉嚴密，減少跑球，提高了收球率。
(2)收球網的定位：機組計劃檢修時，將A,B側循環水管道人孔門打開，調整電動推桿至收球和反洗位置時收球網板的實際位置，確保電動推桿的開關動作位置與收球網板的實際位置保持一致，減少跑球，提高了收球率。
(3)恢復自動反洗功能。機組計劃檢修時，將損壞的收球網篩前后壓力變送器更換為差壓變送器，恢復了自動反洗功能，可不定期將進水室內和收球網上的雜物沖洗掉，防止了收球網板因雜物垃圾而關閉不嚴導致的跑球，提高了收球率。
4.2膠球清洗裝置控制系統改造
膠球清洗裝置控制系統是此次系統改造的重中之重，熱控業技術人員根據系統的需求，拆除原來的采用新的PLC。考慮到投資成本和技術熟悉程度，選用了二期儀用空壓機和一期化水系統均使用過的CEFANUC系列90-30可編程控制器。
5膠球清洗裝置改造后的效果
5.1凝汽器膠球清洗裝置控制系統得到明顯改善
(1)控制凝汽器膠球清洗裝置系統經過改造后，所有的操作全部通過觸摸屏實現，并且整個膠球清洗流程在觸摸屏進行顯示，在觸摸屏下方有A/B側緊急停按鈕。
(2)控制凝汽器膠球清洗裝置系統改造后，系統可通過PLC實現邏輯保護功能。
(3)控制凝汽器膠球清洗裝置系統改造后，系統可通過PLC實現整人膠球清洗的控制過程。
5.2凝汽器膠球清洗收球率明顯提高
2005年度"1、"2機組凝汽器平均收球率和凝汽器端差見表2。
表22005年度'1、2機組凝汽器平均收球率和凝汽器端差
機組號 膠球清洗裝置A收球率/% 膠球清洗裝置B收球率/% 凝汽器端差/℃
1機組 88.2 85.8 5.1
*2機組 88 84.3 4.5
對比2005年度與2004年度數據可見，凝汽器膠球清洗收球率由改造前的平均50%左右提高到目前的88%左右，凝器端差也有所改善，降低了0.9～1.4℃。
5.3凝汽器膠球清洗裝置經濟效益取得明顯效果
凝汽器端差下降1℃,而循環水溫度基本不變，這就意味著汽輪機排氣溫度下降了1℃,則發電煤耗下降0.7~1.5g/(kW·h)(因冬、夏季節而存在差異):1臺機組按年利用6000h、負荷率70%計算，全年發電量為350000kW×6000h×70%=14.7(億kW·h)。按發電煤耗下降1g/(kW·h)計算，則全年節約標煤1470t,以標煤價格400元/t計，則可節約燃煤費用為58.8萬元，經濟效益明顯。
5.4凝汽器膠球清洗裝置其他效果
1、2機組凝汽器膠球清洗裝置控制系統改造完成后，運行人員操作方便、報警信息齊全，為故障分析提供了保障。
另外，控制系統的備品問題得到有效解決，不再擔心因備品問題引起膠球清洗裝置系統故障而長期停運。
(1)1、2機組凝汽器膠球清洗裝置系統經過設備及控制系統的改造，機組運行證明，原膠球清洗裝置系統存在的問題基本得到解決和改善，收球率控制在88%左右，凝器端差得到改善，機組經濟性有明顯提高。
(2)1、2機組凝汽器膠球清洗裝置系統設備及控制系統的改造成果對國內同類型機組具有一定的參考價值。
(3)1、2機組凝汽器膠球清洗裝置系統設備及控制系統改造后，雖然收球率控制在88%左右，但是距離國內一些電廠的收球率95%的先進水平仍存在一定的差距。要結合機組運行的實際情況，進一步采取切實可行的改進措施，如選用優質的膠球，改進1機組循泵入口集水井垃圾的進入等，收球率的提高仍有一定的空間。