高加係統液位異常現象分析知識
高加係統液位異常現象分析知識
1、高加係統介紹
我廠高加采用雙列半容量臥式U形管設計，2,4段抽汽管道上分別設置前置蒸汽冷卻器用以加熱1號高加出口給水，每台機組1～4號高壓加熱器共8台，外置式蒸汽冷卻器共2台。每列高壓加熱器及外置式蒸汽冷卻器采用大旁路係統。3A，3B，4A，4B高加布置在汽機房17.0m層，1A，1B，2A，2B高加布置在汽機房28.5m層，2號高加前置蒸汽冷卻器、4號高加前置冷卻器布置在除氧器41.0m層。
每級高加正常疏水采用逐級自流（壓力高至壓力低）的方式疏至同側的下一級高加內部，最後4A、4B高加的正常疏水疏至除氧器，以達到回收水質的作用，減少凝泵出力，節省廠用電，增加機組效率。
每級高加的危急疏水直接疏至A凝汽器外接的40m³疏水擴容器，當高加液位較高、出現異常或不可控的現象時，危急疏水將參與高加液位的控製。
機組運行過程中，2、4 級抽汽首先分別進入 2號、4號高加前置冷卻器，充分利用抽汽過熱度來提高給水溫度，經放熱後的過熱蒸汽再分別進入2號和4號高加，因此2號、4號高加前置冷卻器在正常運行狀態下無疏水產生，在啟動及事故工況下的疏水通過U型水封的型式進入2A和4B高加。因此，從外觀上來看，2A高加和4B高加的底部共有3根疏水管道，比其餘高加均多出一根管道，分別對應正常疏水管道、危急疏水管道和高加前置冷卻器的疏水管道，2號、4號前置冷卻器至高加的疏水管道上沒有任何閥門，如下圖所示。
2、淺析異常現象
2.1異常現象
04月19日 三號機在完成汽輪機性能驗收試驗，A/B列高加抽汽投運後，4B高加在400MW時危疏和正常疏水調節門均保持全開，4B高加液位仍維持在50mm左右（查曆史曲線發現該負荷危疏開度28%左右，正常疏水調節門開度未全開）；負荷升至600MW，手動緩慢關閉危疏後，正常疏水調節門仍保持100%開度（查曆史曲線發現該負荷正常疏水開度60%左右），4B高加液位一直保持在40mm左右。
2.2查找原因
針對上述現象進行分析，原因可能有以下幾點：
2.2.1 危疏和正常疏水調節門閥杆DCS與就地反饋不一致，DCS上閥門顯示全開，實際就地開度較小。
2.2.2 高加內部疏水冷卻段導汽板缺失或損壞，導致疏水冷卻段的抽汽未經充分換熱凝結，產生過汽現象，導致4B高加液位為虛假水位。
2.2.3 高加水側泄漏，導致4B高加危疏和正常疏水調節門無法正常控製液位。
2.2.4 4號高加前置冷卻器至4B高加疏水管道U型水封被破壞，大量過熱的抽汽通過此管道進入疏水冷卻段，導致4B高加疏水冷卻段過汽，對4B高加液位產生擾動。
2.3 試驗及結論
2.3.1 針對第一種可能性，對4B高加危疏和正常疏水調門進行開關試驗，就地檢查機械位動作全開全關均到位，與DCS上顯示一致，故排除此可能性。
2.3.2 在本次退A/B列高加進行性能驗收試驗之前，4B高加水位控製正常，相同負荷下危疏及正常疏水調門開度與4A高加對比，基本一致。隻是一次簡單的高加退/投操作導致高加內部疏冷段導汽板缺失或損壞、高加水側泄漏的可能性較小，暫不下結論。
2.3.3 針對第四種可能性，本值於2022年04月20日夜班進行了試驗，將3B高加正常疏水收小，退出4號高加抽汽，保持4B高加至除氧器疏水調節門開度在30%以下，通過危疏控製逐步提高4B高加液位，對4號高加前置冷卻器至4B高加疏水管道U型水封注水。經過數小時的注水後，重新投入4號高加抽汽，400MW負荷下，4B高加危疏已能自動控製4B高加液位，危疏控製閥開度26%，與4月18日退出高加抽汽前開度基本一致，同時與4A進行對比，排除疏冷段導汽板故障及高加泄漏。確認4號高加前置冷卻器至4B高加疏水管道U型水封被破壞，導致4B高加液位不可控。
2.4 分析異常原因
以4號高加抽汽係統為例，4B高加布置在17m汽機平台，4號高加前置冷卻器至4B高加疏水管道U型水封最低點離地麵約2.5m，因此U型水封高低點的壓差約為0.15Mpa。
在係統投運初期，若4段抽汽供4B高加逆止門與逆止門後電動門都沒開的情況下，直接打開4號高加前置冷卻器的抽汽進汽電動門，會造成4號高加前置冷卻器與4B高加內部抽汽的壓力相差較大，如果壓差大於0.15Mpa，可能會發生U型水封被破壞，過熱的抽汽將U型水封內的水頂入4B高加內部的疏水冷卻段，從而對液位產生擾動，如下圖曲線所示。
而高加前置冷卻器在正常運行狀態下無疏水產生，因此在高加前置冷卻器內換熱後的抽汽會源源不斷的通過U型水封管道進入高加疏水冷卻段，從而影響高加的液位，降低換熱效率。
2A高加因位置處於汽機房內28m層，其U型水封高低點的差壓約為0.23Mpa，因此相較4B高加，2A高加的U型水封不易遭到破壞。
此外，通過查閱曆史曲線，發現在機組啟動，汽輪機進汽流量相對較低的時期，當發生衝轉、並網、快速加負荷等操作時，4B高加的U型水封也容易遭到破壞，如下圖所示。
02月08日09:30，3號機870rpm暖機中，此時4段抽汽電動門、4A/4B高加進汽電動門都為全開，4抽進汽壓力0.03Mpa，在汽輪機衝3000rpm過程中，汽輪機進汽量增大，4抽進汽壓力升至0.1Mpa，4B高加液位發生小幅度的振蕩，4A高加液位相對平穩。
09:55，機組並網，汽輪機進汽量再次增大，4抽進汽壓力從0.07Mpa升至0.2Mpa，4B高加液位再次發生小幅度的振蕩，4A高加液位相對平穩。
10:04，機組負荷從110MW加至140MW時，汽輪機進汽量增大，4抽進汽壓力從0.25Mpa升至0.28Mpa，4B高加進汽壓力反而從剛起壓的0.015Mpa降至0.001Mpa，4B高加液位從-186mm突升至-50mm，出現跳變，4A高加液位相對平穩。之後，4B高加液位便出現不可控的現象。
從上述經過可以看出，在機組啟動初期，汽輪機進汽量較少，4抽的管道不容易起壓，處於暖管階段，4段抽汽可能在4號高加前置冷卻器內大量冷凝成水直接進入U型水封，當汽輪機進汽量突然增大，前置冷卻器的進汽管道開始充壓，4B高加因危疏全開，不易起壓，此時U型水封因為差壓大而被破壞，導致4B高加液位不可控的現象。
3、注意事項
當了解了高加U型水封被破壞的原因後，運行人員投退高加時應當時刻留意4抽進汽壓力與4B高加進汽壓力的差值、以及4B高加液位的突變，盡量避免因差壓過大的原因導致高加U型水封遭到破壞。
3.1 高加的投運、退出
高加抽汽係統投運初期，遵循著“先投水後投汽、從低到高”的大原則的前提下，4抽在投運時應提前打開4段抽汽供4A/4B高加的逆止門及逆止門後的電動門，直接控製4段抽汽逆止門後電動門的開度來暖投整個4段抽汽係統，這樣操作有兩點好處：
3.1.1 4號前置冷卻器至4B高加內汽側差壓不會過大。
3.1.2 剛開始暖投時，4號前置冷卻器內會產生冷凝水進入U型水封內，保證U型水封在係統投入的初期一直有水源，就算U型水封沒水，暖投一段時間後，也會重新注水。
高加退出時，遵循著“先退汽後退水、從高到低”的大原則的前提下，應先關閉4段抽汽逆止門後電動門，保證4號前置冷卻器至4B高加內汽側差壓不會過大而導致U型水封被破壞。
3.2 機組啟動初期
機組在啟動初期，暖投高加後，在經曆衝轉、並網、快速加負荷等操作過程中，建議通過關小4段抽汽電動門來節流4抽壓力，盡量避免因4段抽汽壓力突增導致4B高加U型水封遭破壞，出現4B高加液位異常現象。