高加系统液位异常现象分析知识
高加系统液位异常现象分析知识
1、高加系统介绍
我厂高加采用双列半容量卧式U形管设计，2,4段抽汽管道上分别设置前置蒸汽冷却器用以加热1号高加出口给水，每台机组1～4号高压加热器共8台，外置式蒸汽冷却器共2台。每列高压加热器及外置式蒸汽冷却器采用大旁路系统。3A，3B，4A，4B高加布置在汽机房17.0m层，1A，1B，2A，2B高加布置在汽机房28.5m层，2号高加前置蒸汽冷却器、4号高加前置冷却器布置在除氧器41.0m层。
每级高加正常疏水采用逐级自流（压力高至压力低）的方式疏至同侧的下一级高加内部，最后4A、4B高加的正常疏水疏至除氧器，以达到回收水质的作用，减少凝泵出力，节省厂用电，增加机组效率。
每级高加的危急疏水直接疏至A凝汽器外接的40m³疏水扩容器，当高加液位较高、出现异常或不可控的现象时，危急疏水将参与高加液位的控制。
机组运行过程中，2、4 级抽汽首先分别进入 2号、4号高加前置冷却器，充分利用抽汽过热度来提高给水温度，经放热后的过热蒸汽再分别进入2号和4号高加，因此2号、4号高加前置冷却器在正常运行状态下无疏水产生，在启动及事故工况下的疏水通过U型水封的型式进入2A和4B高加。因此，从外观上来看，2A高加和4B高加的底部共有3根疏水管道，比其余高加均多出一根管道，分别对应正常疏水管道、危急疏水管道和高加前置冷却器的疏水管道，2号、4号前置冷却器至高加的疏水管道上没有任何阀门，如下图所示。
2、浅析异常现象
2.1异常现象
04月19日 三号机在完成汽轮机性能验收试验，A/B列高加抽汽投运后，4B高加在400MW时危疏和正常疏水调节门均保持全开，4B高加液位仍维持在50mm左右（查历史曲线发现该负荷危疏开度28%左右，正常疏水调节门开度未全开）；负荷升至600MW，手动缓慢关闭危疏后，正常疏水调节门仍保持100%开度（查历史曲线发现该负荷正常疏水开度60%左右），4B高加液位一直保持在40mm左右。
2.2查找原因
针对上述现象进行分析，原因可能有以下几点：
2.2.1 危疏和正常疏水调节门阀杆DCS与就地反馈不一致，DCS上阀门显示全开，实际就地开度较小。
2.2.2 高加内部疏水冷却段导汽板缺失或损坏，导致疏水冷却段的抽汽未经充分换热凝结，产生过汽现象，导致4B高加液位为虚假水位。
2.2.3 高加水侧泄漏，导致4B高加危疏和正常疏水调节门无法正常控制液位。
2.2.4 4号高加前置冷却器至4B高加疏水管道U型水封被破坏，大量过热的抽汽通过此管道进入疏水冷却段，导致4B高加疏水冷却段过汽，对4B高加液位产生扰动。
2.3 试验及结论
2.3.1 针对第一种可能性，对4B高加危疏和正常疏水调门进行开关试验，就地检查机械位动作全开全关均到位，与DCS上显示一致，故排除此可能性。
2.3.2 在本次退A/B列高加进行性能验收试验之前，4B高加水位控制正常，相同负荷下危疏及正常疏水调门开度与4A高加对比，基本一致。只是一次简单的高加退/投操作导致高加内部疏冷段导汽板缺失或损坏、高加水侧泄漏的可能性较小，暂不下结论。
2.3.3 针对第四种可能性，本值于2022年04月20日夜班进行了试验，将3B高加正常疏水收小，退出4号高加抽汽，保持4B高加至除氧器疏水调节门开度在30%以下，通过危疏控制逐步提高4B高加液位，对4号高加前置冷却器至4B高加疏水管道U型水封注水。经过数小时的注水后，重新投入4号高加抽汽，400MW负荷下，4B高加危疏已能自动控制4B高加液位，危疏控制阀开度26%，与4月18日退出高加抽汽前开度基本一致，同时与4A进行对比，排除疏冷段导汽板故障及高加泄漏。确认4号高加前置冷却器至4B高加疏水管道U型水封被破坏，导致4B高加液位不可控。
2.4 分析异常原因
以4号高加抽汽系统为例，4B高加布置在17m汽机平台，4号高加前置冷却器至4B高加疏水管道U型水封最低点离地面约2.5m，因此U型水封高低点的压差约为0.15Mpa。
在系统投运初期，若4段抽汽供4B高加逆止门与逆止门后电动门都没开的情况下，直接打开4号高加前置冷却器的抽汽进汽电动门，会造成4号高加前置冷却器与4B高加内部抽汽的压力相差较大，如果压差大于0.15Mpa，可能会发生U型水封被破坏，过热的抽汽将U型水封内的水顶入4B高加内部的疏水冷却段，从而对液位产生扰动，如下图曲线所示。
而高加前置冷却器在正常运行状态下无疏水产生，因此在高加前置冷却器内换热后的抽汽会源源不断的通过U型水封管道进入高加疏水冷却段，从而影响高加的液位，降低换热效率。
2A高加因位置处于汽机房内28m层，其U型水封高低点的差压约为0.23Mpa，因此相较4B高加，2A高加的U型水封不易遭到破坏。
此外，通过查阅历史曲线，发现在机组启动，汽轮机进汽流量相对较低的时期，当发生冲转、并网、快速加负荷等操作时，4B高加的U型水封也容易遭到破坏，如下图所示。
02月08日09:30，3号机870rpm暖机中，此时4段抽汽电动门、4A/4B高加进汽电动门都为全开，4抽进汽压力0.03Mpa，在汽轮机冲3000rpm过程中，汽轮机进汽量增大，4抽进汽压力升至0.1Mpa，4B高加液位发生小幅度的振荡，4A高加液位相对平稳。
09:55，机组并网，汽轮机进汽量再次增大，4抽进汽压力从0.07Mpa升至0.2Mpa，4B高加液位再次发生小幅度的振荡，4A高加液位相对平稳。
10:04，机组负荷从110MW加至140MW时，汽轮机进汽量增大，4抽进汽压力从0.25Mpa升至0.28Mpa，4B高加进汽压力反而从刚起压的0.015Mpa降至0.001Mpa，4B高加液位从-186mm突升至-50mm，出现跳变，4A高加液位相对平稳。之后，4B高加液位便出现不可控的现象。
从上述经过可以看出，在机组启动初期，汽轮机进汽量较少，4抽的管道不容易起压，处于暖管阶段，4段抽汽可能在4号高加前置冷却器内大量冷凝成水直接进入U型水封，当汽轮机进汽量突然增大，前置冷却器的进汽管道开始充压，4B高加因危疏全开，不易起压，此时U型水封因为差压大而被破坏，导致4B高加液位不可控的现象。
3、注意事项
当了解了高加U型水封被破坏的原因后，运行人员投退高加时应当时刻留意4抽进汽压力与4B高加进汽压力的差值、以及4B高加液位的突变，尽量避免因差压过大的原因导致高加U型水封遭到破坏。
3.1 高加的投运、退出
高加抽汽系统投运初期，遵循着“先投水后投汽、从低到高”的大原则的前提下，4抽在投运时应提前打开4段抽汽供4A/4B高加的逆止门及逆止门后的电动门，直接控制4段抽汽逆止门后电动门的开度来暖投整个4段抽汽系统，这样操作有两点好处：
3.1.1 4号前置冷却器至4B高加内汽侧差压不会过大。
3.1.2 刚开始暖投时，4号前置冷却器内会产生冷凝水进入U型水封内，保证U型水封在系统投入的初期一直有水源，就算U型水封没水，暖投一段时间后，也会重新注水。
高加退出时，遵循着“先退汽后退水、从高到低”的大原则的前提下，应先关闭4段抽汽逆止门后电动门，保证4号前置冷却器至4B高加内汽侧差压不会过大而导致U型水封被破坏。
3.2 机组启动初期
机组在启动初期，暖投高加后，在经历冲转、并网、快速加负荷等操作过程中，建议通过关小4段抽汽电动门来节流4抽压力，尽量避免因4段抽汽压力突增导致4B高加U型水封遭破坏，出现4B高加液位异常现象。