汽轮机真空低原因分析及对策

汽轮机真空低原因分析及对策

张洋

中电建湖北电力建设有限公司  湖北省武汉市   430000

摘要：对于汽轮机来说，真空的高低对汽轮机运行的经济性有着直接的关系，真空高，排汽压力低，有效焓降较大，被循环水带走的热量越少，机组的效率越高，当凝汽器内漏入空气后，降低了真空，有效焓降减少，循环水带走的热量增多。通过凝汽器的真空严密性试验结果，可以鉴定凝汽器的工作情况，采取对策消除泄漏点。

关键词：汽轮机；真空低；原因分析

引言

凝汽器真空调整过高会增加循环泵和冷却水塔风机的耗电量，增加发电成本，影响机组运行的经济性。为了保证汽轮机高效、稳定地运行，必须要分析和处理好影响凝汽器真空的各个因素，将真空控制在合理范围内。

1流程简介

PTA装置自产210kPa蒸汽驱动汽轮机做功，做功后排出的乏汽离开低压缸之后进入凝汽器壳侧，凝汽器管内通入循环水作为冷却介质，将排汽凝结成水。由于蒸汽凝结成水时，体积骤然缩小，这就在凝汽器内形成高度真空。为保持所形成的真空，则需用抽气器将漏入凝汽器内的空气不断抽出，以免不凝结空气在凝汽器内逐渐积累，使凝汽器内压力升高，抽气器设计入口蒸汽压力为1.0MPa蒸汽，抽气器冷却器采用复水泵来凝结水冷却。额定参数的过热蒸汽(温度和压力分别为435℃、3.43MPa)进入汽轮机冲动转子做功，做功后排出的蒸汽在低压的状态下直接进入到凝汽器中，在凝汽器中并通入的循环水冷却，并最终凝结成水。由于蒸汽在凝结作用下变成液态的过程中，体积迅速缩小到原来的七百分之一以下，从而达到一个高度真空的状态。为了确保凝汽器高真空状态，在设备运行的环节中，要采用射水抽气器，将凝汽器中少许的不凝结气体抽出，防止不凝结气体在凝汽器中大量的聚集，导致凝汽器真空下降。在进行射水抽气器涉及的环节中，射水泵出口一般为压力0.5MPa以上的自来水或循环水，其温度要求一般不超过33℃。进入夏季，受环境温度影响，我单位1#汽轮机带高负荷时凝汽器真空低于正常值，通过启动四台冷却塔风机高速运行来降低循环水温度，增强凝汽器的冷却效果，达到提高真空的目的。如表1所示，当凝汽器循环水入口温度降低到26℃时，尝试带负荷到额定负荷25MW，真空下降到-84.9kPa并呈继续下降趋势，所以那段时间1#汽轮机负荷最高只能带到23.5MW。对比2#汽轮机同负荷、同循环水温的状态下，其凝汽器真空为-92kPa，相差5kPa。由于1#汽轮机真空低的原因，电负荷无法带满，造成锅炉煤气资源浪费，而且为降低循环水温度，增加了水塔风机数量和运行时间，产生了巨大的厂用电消耗。

2影响凝汽器真空的因素分析

2.1真空系统严密性

在对真空系统进行调节的环节中，外部的空气容易进入到真空系统中，所以，应该对真空系统的严密性进行检查，其一应该对负压管道的法兰、阀门和玻璃板的液位计进行检查，在检查中，可以采用蜡烛点燃产生的热量进行检查，可以有效的分析出法兰和阀门是否产生松动，导致管道出现泄露的情况。其二可以对气封压力进行检查，确保阀位处于稳定的状态，说明真空系统的严密性可以得到保障。

2.2凝汽器凝结水泵情况

在15MW汽轮机组中，凝结水泵的运行方式一般是一开一备的方式，在凝汽器中会有大量的水凝结，通过这种方式可以将凝结的水直接输送出去，出口的压力一般为0.5MPa。如果凝结水泵在运行的环节中，其运行的效率不高，就会出现凝汽器的空间内水位升高的情况，并直接淹没下部的铜管，从而导致凝汽器的冷却面积不足，引起15MW汽轮机排气压力的升高，最终导致其真空度降低。通过对现场运行情况的分析来看，凝结水泵的出口压力基本能处于恒定的状态，凝汽器的液位也十分正常，设备的运行也可以处于稳定的状态。

2.3射水抽气器

射汽抽气器的工作原理为从射水泵来的具有一定压力的工作水经水室进入喷嘴。喷嘴将压力水的压力能转变为速度能，水流高速从喷嘴射出，使空气吸入室内产生高度真空，从而抽出凝汽器内的汽、气混合物，一起进入扩散管，最后以略高于大气压的压力排出扩散管。通过研究分析可知射水抽汽器工作水温偏高就是造成真空降低的主要原因之一，一般地说，工作水温愈低，其能建立的真空愈高，即抽吸能力大；反之工作水温高，其抽吸能力就小。通过改用温度较低的自来水，并把射水箱溢流出来的自来水排入循环水池等方式，射水抽气器的工作温度得到了有效控制。

2.4凝汽器效率

汽轮机凝汽器一般采用循环水对汽轮机排汽进行冷却，为了提升循环水的使用的效率，在15MW汽轮机凝汽器冷却的环节中，须使用流量计对循环水进行在线的监测。在汽轮机运行中，最常出现的是凝汽器铜管产生结垢及铜管进口被异物堵塞的问题，导致凝汽器热量交换的效率降低，进而造成凝汽器出现非常大的端差，排气温度升高，凝汽器内的水阻值也变大，循环水流量减小，冷却水出口的温度也逐渐变大，最终导致真空度的下降。而且凝汽器在结垢后也会导致堵塞的情况产生，导致15MW汽轮机凝汽器循环水使用量的提升。

3处理措施

3.1循环水浓缩倍率的监视调整

循环水浓缩倍率是指在循环冷却水系统运行过程中，循环水由于水分蒸发、风吹损失等因素不断浓缩的倍率，它是衡量水质控制好坏的一个重要指标。浓缩倍数低，耗水量增大且水处理药剂的效能得不到充分发挥；浓缩倍数高，循环水在铜管内易发生结垢和腐蚀。本着节约用水又要防止结垢的原则，我单位对循环水质的管控采取根据总磷指标定期加入阻垢剂，每月两次投加杀菌剂，循环水浓缩倍率控制指标为2.3～2.5等措施，岗位人员每2h进行一次水质化验，并根据化验结果，参照当时机组负荷、循环水温度以及水塔风机运行情况进行循环水补水量调整，将循环水手动补水门改为电动门，可以远方控制阀门开度，为循环水指标控制提供了便利，提高了工作效率。

3.2真空破坏门的检查

真空破坏门是从凝汽器至射水泵抽空管道上引出，如真空破坏门误开或发生内漏，将会影响射水抽气系统的工作效率，造成真空下降。检查真空破坏门关闭到位，用手背靠近破坏门出口管口，无明显倒吸感觉，为彻底排除该因素，将水注入到真空破坏门后管道中做水封，做好水位标记，1h后未发现水位有下降，可以判定该阀门无内漏。

3.3轴封供气系统的检查

由于1#汽轮机低压缸轴封内与真空系统相连、外与空气接触，开启后轴封供气是为阻断空气进入低压缸，如果后轴封供气压力低，阻断空气的能力减弱，空气顺轴封间隙进入与低压缸相连的凝汽器，就会使真空下降。对后轴封的供气情况进行检查：1#汽轮机后轴封供气气源来自均压箱，均压箱的压力稳定尤为重要，1#汽轮机均压箱气源是由主蒸汽经减温减压器后供给，查阅运行中主蒸汽参数三个月内的曲线，变化范围在4.71～4.97MPa，均压箱压力在65～100kPa，符合规定范围，所以排除轴封供气压力低或者断气的可能。

3.4真空系统阀门的检查

机组真空系统严密性直接影响凝汽器真空度，真空严密性差说明漏入真空系统的空气量大，会降低凝汽器的换热效率，导致真空下降。由于空气分压力增大，氧在凝结水中的溶解度提高，凝结水含氧量增大，凝结水管道和低压加热器的腐蚀加剧。由于空气分压力的升高，蒸汽的分压力下降，凝结水温度低于排汽压力下对应的饱和温度，还会引起凝结水过冷却，使汽轮机的经济性降低。

结语

真空系统严密性作为汽轮发电机组的重要安全指标之一，必须对其加强监视。严密性不足的根本原因是泄漏，造成真空系统泄漏的因素是多方面的，既有设备本身的原因，也有运行操作和检修质量方面的问题。查找漏点要举一反三，彻底处理好，保证质量。

参考文献

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[2]魏胜娈.汽轮机组真空度下降的原因分析及对策[J].华电技术,2010,32(09):44-48+77+85.

[3]李佳江.15MW汽轮机凝汽器真空度下降原因分析及预防措施[J].科技风,2010,(07):192.