汽轮机凝汽器真空降低的原因及措施探析

汽轮机凝汽器真空降低的原因及措施探析

王家旭

  山东电力建设第三工程有限公司           山东   青岛  266000

摘要：火电厂汽轮机组在运行过程中真空系统的真空度偏低的问题对汽轮机组的正常运行有着极大的影响。凝汽器的真空过低，即汽轮机的排汽压力提高，这不仅

减小汽轮机的功率，降低装置的经济性，且由于排汽压力、温度高于设计值，使汽轮机排汽部分及凝汽设备运行的安全性受到影响。而导致汽轮机组低真空最为常见原因的就是因为汽轮机组真空系统气密性不达标所造成的。为此我们就要采用相关的技术措施，来对火电厂汽轮机低真空运行问题进行有效的分析，处理，以确保汽轮机组的正常运行。

关键词：凝汽器真空; 真空度下降 原因分析；处理

1.汽轮机凝汽器真空

凝汽器真空度指的是大气压中汽轮机低压缸排气端真空百分比，这是判断汽轮机组的重要指标，同时也能考核凝汽器的总体性能。

2. 真空度下降原因分析

2.1真空系统空气渗漏

如果冷凝器真空系统遇到某些情况，例如外部空气渗透，空气将首先通过以下两种主要方式之一进入。首先，主要原因是如果整个机组的真空系统内部存在非常不均匀的密封状态，其次，也是因为空气可以与少量蒸汽气体一起直接进入冷凝器空气循环系统，这与当整个真空系统处于非常不平衡和紧密的状态时，空气直接进入冷凝器中的整个外部空气系统的事实相反，整个外部气体系统与少量蒸汽空气一起进入整个冷凝器单元的泄漏将很小。因此，整个机组真空系统空气中大量漏水意味着整个机组的水处于负压状态，所有部件接触的机械密封性不够好，这可能直接导致水系统大量漏水。此外，冷凝器的真空度和管道的密封性不可避免的同时受到系统在许多方面性能变化的影响，如给水加热器、低压缸、蒸汽轴油封和轴向真空排气系统的气密性。

因此就必须严格对真空泵内工作时水压力分布和压缩空气流量方向进行正确合理地控制，以尽量维持水泵正常水泵的真空抽吸换气能力，保证真空泵凝汽器产生的水泵正常排出真空。

2.2循环水的温度较高

循环水是用来冷却汽轮机低压缸中排出的气体温度的，其温度也会对凝汽器的真空度造成一定的影响。如果循环水的温度比较高，经过凝汽器后，会在凝汽器的冷却下使循环水的温度再次升高，进而间接降低凝汽器的真空度。循环水温度过高的原因主要有以下3点：①所处的环境温度相对较高，换热效果较差；②冷却塔中的淋水装置破损；③凝汽器中的循环水量较少，导致循环水的出口温度升高。

2.3凝汽器的端差大

当循环水中的微生物、污泥和溶于水中的碳酸盐一起析出时，就会附在凝结器的铜管一侧进而产生水垢。由于水垢的热阻比较大，传同样的热量就会增大传热端差，从而使凝汽器的排汽温度有所升高，造成真空下降。

2.4真空泵处理量的影响

对于真空泵而言，最主要的任务就是机组在启动的时候对真空环境进行建立，以及在机组运行过程中将真空系统不严密位置所漏入的空气以及没有凝结的蒸汽抽取干净，从而可以对所需要的真空进行维持。真空泵处理的大小可以直接对真空泵抽取空气的能力进行显示，如果真空泵的处理量比较大的，则具有非常强的抽吸能力，这样就可以使得机组维持必要的真空。但能够维持的真空也会变得非常有限。能够对真空泵处理大小影响的因素是非常多的，不仅受真空泵功率因数的影响，而且也会受到真空泵汽水分离器水位以及冷却器的冷却效果的影响。如果真空泵的汽水分离器水位较高，就会使得空气以及不凝结气体的通道变得非常小；相反，如果真空泵汽水分离器的水位较低，就会使得真空泵的处理量变得非常小。

3.改善措施

3.1提高真空系统的严密性

在汽轮机停机和维护期间，必须定期、准确地检查和修理汽轮机喉部、下列机组凝汽器的蒸汽侧管接头和真空系统的阀门接头，必须进行注水或检漏，以消除汽轮机喉部、管接头、水位计连接接头、凝结水泵轴端密封装置等部件连接处的漏气故障点定位问题；此外，根据各机组负荷值的连续增减和变化，必须定期关闭汽轮机轴封压力装置进行维护和调整；还必须定期检查安装在汽轮机负压系统外壳内的各种真空阀，以防止蒸汽泄漏。在机组正常生产运行和运行实践中，往往需要采用真空氦检漏仪等其他高科技手段进行检漏和处理，以及时有效地开展机组汽轮机真空系统的检漏、处理和维护工作。对所有检漏点进行全面、及时的检查、维护和有效、彻底、正确地处理。

3.2改善轴封系统

例如，某汽轮机厂#5、6号汽轮机原低压轴封系统设计为进汽、出汽采用双向准57mm管道，回汽采用三向准57mm管。然而，回流管和进口管之间的距离明显增加和不足，导致原低压轴封系统严重泄漏和蒸汽回流。当上一次设备大修未完成时，工厂要求重新设计和改造低压轴封系统的设计，使原汽轮机低压轴封管的回汽入口和出口直径增加近一倍，并增加到双向准89mm管。改造运行完设备后的设备总体运行状态工作情况将相对的较好，解决掉了改造之前设备因设计无法充分保证高压轴封汽液系统不容易出现外空泡冒出而导致将低压轴封汽压力值的调整系数设定得相对较高，从而避免可能因此造成设备的低压轴封处可能产生的泄漏气体而产生可能得影响整个系统真空效率等的各种特殊情况。

3.3清洗受热面

在运行中，可根据具体现象来分析、查找真空下降的原因。

端差t———汽轮机排汽温度与循环水出口温度之差。

t的大小说明凝汽器中传热情况是否良好。t与凝汽器单位冷却面积的蒸汽负荷、铜管表面污脏程度及真空系统严密性有关。正常情况下，t越小，表明凝汽器运行状况越好；若真空系统严密、抽气器工作正常时，t值增大，表明凝汽器污脏，应对凝汽器进行清洗。一般端差t应在3~10℃范围内。可对凝汽器进行清理保持凝汽器铜管清洁，提高冷却效果。

冷却板上的结垢以及对整个冷凝器真空性能的一些重要影响等现象会影响空气阻力。空气阻力通常由在应用实践环境中逐渐累积产生，并逐渐增强和固定。结垢和其他过程会逐渐增加整个冷凝器热交换形成的空气阻力损失，因此，最终影响决定了冷凝器的整体热交换温度效应。因此，建议今后加强日常定期检查和维护，并加强冷却水系统正常运行中各种设备的检查和维护工作，如水箱冷凝器的清洗、进水冷却水橡胶球过滤器的定期清洗和更换等，以及整个操作过程的维护和管理，另外，机组冬季出现停运及维修问题时则需考虑及时采取措施进行检修对机组储水室铜管系统及水箱铜管系统等进行全面冲洗维修或清理，加强机组水箱的换热效果。

3.4降低冷却水温

循环水温升t：当负荷不变，t增大时，表明循环水量不足。t增大必将引起排汽温度升高，真空下降， 此时应增大循环水流量。运行中一般维持 t在 5~7℃范围内。

为了提高汽轮机运行的经济性，应使汽轮机在最有利的真空下工作，此时汽轮机的汽耗与循环水泵耗电量折合成蒸汽量之和为最小。实际运行中的普遍现象是真空偏低，达不到最有利真空值，在夏季尤为突出。因此，提高汽轮机的真空，尽可能达到最有利真空值是经济运行中值得注意的一个重要问题，可采取下列主要措施。

（1）降低循环水温度。循环水温度在22℃时，每降低水温1℃真空约可提高0.3%，可节约燃料0.3%~0.5%。

（2）增大循环水量。增大循环水量可使循环水入口温差降低。增大循环水量的主要措施是，降低管道阻力、提高循环水泵出力。

（3）提高冷水塔和冷却水池的效率。由于冷却塔烟气的快速散射和膨胀速度以及冷却塔烟气蒸发和膨胀速度的损失，冷却水供应和补充冷却水的压力波动较大。及时提供适当的冷却和补充冷却水供应将是冷却或供水设备的另一项最重要的应急措施，以有效地保持冷却塔的长期、安全和有效的连续加热。定期还要注意仔细检查冷却塔机组壳体内及冷却塔机组的热冷却分配及风管系统是否还可以保持正常水平的旋转，出水回流通道是否顺畅，填料层及其周围填料是否有混或有积灰泥垢层等。

4结束语

在目前保证整个电厂稳定运行的过程中，汽轮机真空系统起着非常重要的辅助作用。其稳定运行状况往往与机组系统的整体安全状况和生产经济的稳定运行程度密切相关。因此，确保电厂真空系统长期可靠、稳定、连续运行非常重要。在地实际运行和维护过程中，真空系统会出现一些极难发生的小故障，小故障停机事故的恢复过程通常比较简单和缓慢，不容易被运行维护人员立即发现。因此，运行维护人员应重点加强检测维修、检查和保养，及时检查和发现隐患，并迅速修复和处理隐患，降低重大故障停机事故再次发生的概率。

参考文献

[1]唐莉萍.电厂热力设备运行中等职业教育国家规范教材[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]王国清.汽轮机设备运行[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]刘陆杰.影响汽轮机凝汽器真空的因素分析[A]..中国循环流化床发电生产运营管理(2016)[C].:中国电力企业联合会科技开发服务中心,2016:12.