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摘要：为了保证燃机的安全经济运行，压气机的定期水洗是必须的，为了寻找确定一种较好的压气机水洗方案，本文结合M701F机组的运行特点和实际情况提出凝汽器不抽真空燃机水洗方案，并用试验验证总结该方案的安全性和经济性。
关键词：M701F燃机；联合循环；压气机水洗；凝汽器不抽真空
一、M701F燃机水洗简介
燃气轮机运行时，空气中携带的微小颗粒物质会吸附在压气机动、静叶片上，经过长时间的积累，压气机气动性能发生改变，燃机效率下降，安全运行裕度将变小。燃机通过压气机水洗，清除或部分清除积垢，使得压气机性能基本恢复最佳运行工况，确保机组安全高效运行。
压气机的水洗方式有两种：压气机在线水洗和压气机离线水洗。
二、M701F燃机离线水洗现行方案介绍
现行方案就是：机组保持真空状态，以高盘模式启动机组，向压气机注水，直至燃机水洗排出清水，以后燃机经干燥后，关闭各疏水阀，离线水洗结束。现行压气机离线水洗方案中，机组需要维持真空，凝结水、循环水、辅助蒸汽、轴封系统需要投入运行，以保证机组在高速盘车时产生较小的鼓风摩擦和摩擦的热量能够被及时带走，防止热量产生、积聚威胁汽轮机转子和低压缸的安全。
三、凝汽器不抽真空压气机水洗方案的可行性分析
（一）凝汽器不抽真空压气机水洗方案的理论分析
建立真空主要出于以下两方面的考虑1安全性。燃机高盘运行时，系统真空状态能使低压转子产生较少的鼓风摩擦，避免转子叶片产生摩擦热量积聚烧坏末级叶片；2经济性。系统维持真空状态，机组的运行阻力将大大减小，反映到SFC装置的电耗量将大大减小，水洗成本将较小。压气机水洗机组抽真空方案的两点考虑，我们逐条分析一下。
第一、离线水洗时，末级叶片承受离心力及切向应力，根据离心力与转速平方成正比可知，压气机离线水洗时末级叶片承受的离心力只有额定转速的5.5%，末级叶片承受的应力与带负荷蒸汽阻力相比非常有限。综合，从转子承受力矩的角度，水洗不抽真空方案的安全是没问题的。另外，不抽真空进行水洗时，转子存在鼓风摩擦，低压缸排汽温度、末级静叶温度、排汽导流板温度均会升高，初步经验判断，与带负荷工况相比，末级叶片的工况要安全很多。但鼓风摩擦的热量值和温度上升的范围，需要进行试验验证。
第二、经济性方面，机组建立真空，没有空气阻力，启动力矩变小，反映到SFC高盘时的功率会变小。但是机组建立真空需要相关的辅助系统，包括凝结水系统、循环水系统、真空系统、启动锅炉系统等投入运行，并耗用较多的辅助蒸汽。从节能的角度来说，抽真空水洗不一定更节能，我们也需要通过试验来验证。
（二）凝汽器不抽真空压气机水洗试验方案的确定
根据机组运行特点，重点考虑压气机不抽真空水洗可能出现的安全问题，保证机组有足够的条件应对相关异常情况，我们制定如下试验方案。
一）试验操作及监视
1机组较冷态2凝汽器为常压，凝结水泵、辅汽母管、轴封蒸汽、真空泵停运3循环水泵在运行4强制条件中凝汽器真空建立和辅汽母管压力OK信号5强制IGV开度为全开6注意监视并记录SFC启动电流7每5分钟记录相关参数830分钟后，关闭循环水凝汽器出口阀9观察记录相关参数，30分钟后停机。
二）异常情况应对措施。试验过程中，如出现下列情况之一，应停止试验
（1）低压汽机排汽段快速上升无缓和趋势；（2）低压汽机排汽段温升超过25度并继续升高；（3）凝汽器压力明显升高并无缓和趋势；（4）SFC电流超过允许值；（5）其它异常现象。
（三）凝汽器不抽真空压气机水洗试验数据分析
1、试验后的安全性分析。整个试验过程中机组出现的一些异常情况均在可控范围内，未出现试验方案中预想的可能终止试验的情况，试验方案的安全性得到验证。根据试验方案，制定了如下试验表格，相关数据已填入表中。（如下示）
由表中数据，可以看出：1）整个水洗过程中，SFC电流基本恒定；2）凝汽器压力保持不变、凝汽器热井温度也基本不变，说明凝汽器整体发热不严重；3）低压缸排汽导叶、低压末级喷咀及低压缸排汽温度（四个测点），几乎以同样的、先快后慢的趋势上升，最后趋于稳定并小于报警值（低压缸排汽温度高报警值为80℃）；4）机组停运后，低压缸进汽段温度高于排汽段温度，高盘旋转会导至热量由进汽段向排汽段传递，引起排汽侧温度缓慢升高，这从表中低压缸末级喷咀温度始终高于低压缸排汽温度这一现象可以看出，说明排汽温度升高不是低压末级叶片摩擦引起的。而且整个水洗过程中所有温度都在允许范围之内。5）表中最后一栏是将IGV强制由100%关至50%后的情况，引起SFC电流降低了4A左右，数据说明IGV开度对试验过程影响较小。
2、试验后的经济性分析。为了比较两种压气机水洗方案的经济性，根据两种方案的不同点，试验前已制定相关数据表格，记录相关系统运行数据，根据历史曲线摘抄比较，以确定方案的经济性。以下为数据表格：
以上表中能耗数据为DCS上泵电机运行电流折算得出（估算），由表中数据很容易可以看出，凝汽器不抽真空水洗方案经济性优于抽真空方案，尤其是机组全停需要启动循环水泵的抽真空方案的耗功将近大一倍，凝汽器不抽真空水洗方案的经济性更加凸显。
四、结束语
为了保证燃机的安全经济运行，压气机的定期水洗是必须的，特别是在空气质量不好的地区，水洗频率会更高，有些地方甚至20多天就需要清洗一次，因此，寻找确定一种更优的压气机水洗方案相当有必要。本文从M701F机组的运行特点结合实际情况提出凝汽器不抽真空燃机水洗方案，并用试验验证总结了该方案的可行性和经济性。另外，该方案除了具有较好的安全性和经济性外，还有缩减大量工作量的优点，对于人员配置精简的电厂来说，其优势更加凸显。
论文作者:柯涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
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