中国能源建设集团广东火电拓奇电力技术发展有限公司广东省广州市510000
摘要：为降低汽液两相流对管道及疏水器的冲刷，控制运行风险，对某国外电厂150MW汽轮机高低加系统进行了优化改造。将原汽液两相流疏水阀改为电动调节门，系统通过电动调节门实现对高低加液位的控制，同时有效避免汽液两相流对管路的冲刷，达到了提高系统安全性及经济性的目的。
关键词：汽液两相流；疏水器；电动调门；
1引言
某国外电厂高低加疏水系统采用汽液两相流自动疏水器疏水，型号：KTS-6.3DN80/50疏水阀疏水侧管径为DN80，蒸汽调节侧管径为DN50疏水器水侧入口中心节流孔为10mm，出口侧中心节流孔23mm。目前该机组高低加自动疏水系统由于疏水器设计压力、温度偏离现场实际运行参数，造成高低加水位长期在正常水位（平衡管管口处）以下，汽相管内长期充满蒸汽，进一步加剧管道冲刷，为降低高低加管路因汽液两相流而产生的冲刷，管道及疏水阀由于长期冲刷造成运行期间泄露，该厂对高低加疏水系统进行优化改造。
2高低加疏水系统原设计存在问题及缺点
2.1原设计存在的问题
1.现场运行参数与疏水阀设计运行参数存在偏差
1）机组长期处于低负荷运行，运行负荷低于疏水阀设计使用条件，疏水阀内蒸汽流量大于疏水流量，大量蒸汽加大管道及疏水器冲刷。
2）机组四段抽汽为煤干燥供汽，该项参数未提供给厂家，疏水阀在设计时没有考虑机组存在抽汽情况。
2.现场安装与设计不符。
1）现场安装的疏水阀平衡管管径过大，与疏水阀蒸汽调整流量不匹配。
2）管路安装中走向不合理，弯头过多，会造成管路震荡及异响。
3）现场疏水管路材质使用存在偏差，碳钢材质抗冲刷性能较低。
2.2原设计存在的缺点
1.疏水管路长期汽液两相流运行，疏水器、管路使用寿命较短（7年以下）。每个大修周期需更换一次疏水管路与疏水阀。
2.对现场管路布置要求较苛刻，而该厂高低加零米位置空间狭小很难满足疏水器设计要求。
3.目前该厂高低加抽汽系统参数偏离正常运行参数，设计依据不充分，设计质量难以保证。
4.此设计节能效果较差，汽相信号管长期有蒸汽通过疏水管流入下一级加热器，造成高品质蒸汽换热不充分。
5.对机组运行参数过于敏感，当机组异常工况下不能实现水位自动调节。
3系统优化思路
1.高低加正常疏水系统改为电动调门控制，调门通过跟踪高低加水位实现阀门的开关，达到控制水位的目的。选择电动调节门控制首要考虑电动调节门满足机组最大负荷时系统疏水流量，同时考虑电动头对系统流量改变的调节灵敏性。
2.Kv值表示的是阀门的流通能力，它的定义是：当调节阀全开，阀两端的压差ΔP为100KPa，流体重度r为1gf/cm3（即常温水）时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/h或t/h计。（例如一台Kv=50的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量为50m3/h。）阀门开度是指阀门在调节的时候，阀芯（或阀板）改变流道节流面积时阀芯（或阀板）运动的位置，一般用百分比表示，关闭状态为0%，全开为100%。
4系统优化改造可行性分析
1.有效避免疏水管路汽液两相流状态，提高设备可靠性、安全性。长期考虑，维护费用低。
2.管路布置空间较小，易于现场施工。
3.调门调节无汽相信号管，高低加内蒸汽可充分换热，节能效果良好，预计节能0.1g/KW.h。
4.设计简单，调门通过跟踪高低加水位实现阀门的开关，受机组工况影响较小。
5.每台高加均安装有两台E+H导波雷达型液位计，信号传送至DCS系统，取平均后作为水位调节PID的过程量，PID参数设定合理且调节阀的特性满足自动调节的需求。
5具体改造内容
1.取消汽液两相流自动疏水阀，更换为电动调整门。将原有汽相管道切除，使用30mm厚碳钢堵板对加热器本体上的汽相管道进行焊接封堵。
2.切除并封堵#1高加疏水阀Φ57汽相管，更换DN80疏水管及弯头，将疏水阀更换为DN80电动调整门，调整门后加装DN80手动闸阀。
3.切除并封堵#2高加疏水阀Φ89汽相管，更换DN150疏水管及弯头，将疏水阀更换为DN150电动调整门，调整门后加装DN150手动闸阀。
4.切除并封堵#4低加疏水阀Φ57汽相管，更换DN100疏水管及弯头，将疏水阀更换为DN100电动调整门，调整门后加装DN100手动闸阀。
5.切除并封堵#5低加疏水阀Φ76汽相管，更换DN125疏水管及弯头，将疏水阀更换为DN125电动调整门，调整门后加装DN125手动闸阀。将#5低加疏水DN100旁路管道更换为DN125管道，阀门更换为DN100阀门，使之与疏水管路尺寸项相配。
6.增加DCS卡件。在电子间盘柜增加一块AI卡件，并对相关设备进行画面及逻辑组态。
7.电缆敷设。每个电动执行机构各敷设一条7*1.5的屏蔽电缆，至电子间盘柜，作为电动执行机构的信号电缆。每台电动执行机构各敷设一条4*2.5的电源电缆至机组电源盘柜，作为执行机构的动力电缆。
8.接线及调试。电动执行机构完成安装后，对执行机构进行接线、校线，并送电调试，对调节阀阀门开度进行定位。手动操作调节阀全关后定关位，手动打开调节阀至全开位置（留足全开余量）后定开位。然后与远程画面进行传动，再和利时系统PID功能块输出补偿输入端（OC）可用来实现前馈控制，从输出补偿端OC进入的值用来对控制量AV(n)进行加补偿。即如果OC端有输入信号，则AV(n)要加上OC端的值（前馈控制）。利用和利时系统PID功能块这一功能，最终采用将一号高加的挡板开度指令k作为二号高加水位调节阀PID的前馈，而k等于一号高加疏水调节阀管径与二号高加疏水调节阀管径的比值，一号高加疏水管径是DN60，二号高加疏水管径是DN100，所以k=0.6，这样一来，一号高加疏水调节阀动作时，二号高加疏水调节阀能快速随之响应。高低加水位控制在±10mm以内，效果良好。
改造前后系统布置见下图：
改造前改造后
6结论
由于该厂运行汽轮机组带煤干燥抽汽运行，偏离设计参数较大，疏水阀设计参数与现场实际运行参数存在偏差，无法实现疏水阀的设计功能（自动调节高加水位）。疏水阀不同负荷对应工况适应性差，不能满足机组不同负荷时高低加疏水水位调节，将疏水器改为电动调节门后高低加水位调节良好，利用和利时系统PID功能块前馈的功能，合理选择前馈值，在工况不稳定的情况下，大大缩短了振荡的时间，使二号高加水位很快趋于稳定，提高了高加系统的稳定性，为机组的安全稳定运行提供了保障。同时避免汽液两相流对管道冲刷，有效解决现场疏水管路泄漏的问题，提高机组安全稳定性和运行经济性，节约煤耗0.1g/KW.h。
参考文献:
[1]张世恒,刘桥,疏水器的正确选择与安装[J].扬子石油化工学院,2010(8):15-20.
[2]张树亭，浅议提高低加疏水系统运行经济性的优化改进方法乌海热电厂
[3]王建海300MW机组高低加系统及典型故障分析华北电力大学
作者简介：
陈万里（1987年出生），男，汉族，湖南邵阳人，大专学历，从事火力发电厂汽轮机设备技术管理工作10年。