220 MW機(jī)組影響真空原因與措施

孟凡娟，劉玉國(guó)

（山東百年電力發(fā)展股份有限公司，山東 龍口 265700）

0 引言

凝汽器真空直接影響著機(jī)組效率，對(duì)220 MW機(jī)組來(lái)說(shuō)，真空每變化1 kPa影響煤耗3.6 g左右。凝汽器真空的降低，會(huì)使排汽缸溫度升高，引起汽輪機(jī)軸承中心偏移，嚴(yán)重時(shí)可引起機(jī)組振動(dòng)。凝汽器真空降低時(shí)，為保證機(jī)組出力不變，必須增加蒸汽流量，而蒸汽流量的增加又會(huì)導(dǎo)致軸向推力增大，使推力軸承過(guò)載。凝汽設(shè)備運(yùn)行的好壞，不僅影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，而且影響機(jī)組的安全性。

山東百年電力發(fā)展股份有限公司現(xiàn)有4臺(tái)北重產(chǎn)220 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組已運(yùn)行多年，由于真空系統(tǒng)不盡合理，屢屢出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，真空水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

1 凝汽器管束傳熱效果對(duì)機(jī)組真空的影響及改進(jìn)措施

1.1 凝汽器管束傳熱效果差的影響

海水冷卻的機(jī)組，凝汽器冷卻水直接與外界環(huán)境接觸，海生物較多，含泥砂，長(zhǎng)時(shí)間接觸后很容易在管道內(nèi)壁上不斷聚集而結(jié)垢、結(jié)污，污垢一方面是由循環(huán)水中的鹽分在一定條件下產(chǎn)生的鹽垢，非常堅(jiān)硬；另一方面是冷卻水中的污泥粘附在金屬表面，比較松軟。它們對(duì)凝汽器的換熱效果均有影響，阻礙了水與管壁的直接接觸，增加了導(dǎo)熱熱阻。該熱阻可以表示為

R3=Ln［d/（d-2δ3）］/2лlλ3

式中:λ3為污垢的導(dǎo)熱系數(shù)；δ3為污垢層厚度；d為循環(huán)水管道內(nèi)直徑。

可以看出，隨著δ3的增大，熱阻也將增大，而且污垢的導(dǎo)熱系數(shù)λ3要比管壁的導(dǎo)熱系數(shù)λ3小得多，因此，該項(xiàng)導(dǎo)熱熱阻比管壁的熱阻要大得多，對(duì)傳熱影響很大，會(huì)明顯降低傳熱系數(shù)，使端差增大，真空降低。另外，還會(huì)產(chǎn)生垢下腐蝕，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行引發(fā)管道滲漏，循環(huán)水滲漏到凝汽器汽側(cè)，直接影響鍋爐的安全運(yùn)行。

1.2 提高凝汽器管束換熱性能的措施

管束清洗。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，膠球清洗是目前應(yīng)用最廣且行之有效的方法，其優(yōu)點(diǎn)是不停機(jī)清洗，保證凝汽器具有較高的熱交換率，有效防止沉積物造成的局部腐蝕。由于公司采用海水作為凝汽器冷卻水，隨著臨海工業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，明渠入口處嚴(yán)重變窄，淤泥、淤砂嚴(yán)重，海生物明顯增多，海水污染日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了凝汽器及膠球清洗裝置的正常運(yùn)行。膠球清洗雖然對(duì)污泥的清理效果明顯，但對(duì)鈣、鎂等無(wú)機(jī)鹽形成的硬垢效果很差。所以機(jī)組大修時(shí)，請(qǐng)專業(yè)清洗公司對(duì)凝汽器管束用高壓水槍進(jìn)行逐根清洗或酸洗，徹底清除硬垢，確保了凝汽器管束清潔光滑無(wú)垢。

以防為主，防清結(jié)合。如果能夠設(shè)法防止污垢在管壁上集結(jié)，就可以減輕清洗的麻煩。為海水系統(tǒng)安裝了加藥設(shè)備，在循環(huán)水中適時(shí)適量地加阻垢劑，防止鈦管結(jié)垢，每天根據(jù)循環(huán)水水質(zhì)的化驗(yàn)結(jié)果確定加藥量，明顯改善了循環(huán)水水質(zhì)和鈦管結(jié)垢情況；加大循環(huán)水?dāng)_動(dòng)強(qiáng)度（利用循環(huán)水出口蝶閥進(jìn)行擾動(dòng)）可以強(qiáng)化換熱，管束安裝時(shí)進(jìn)行良好的鍍膜處理等可有效防止管壁結(jié)垢。上述方法的采用和膠球清洗裝置的良好運(yùn)行，大大減輕了凝汽器管壁結(jié)垢問(wèn)題，確保了凝汽器管束清潔無(wú)垢。

2 真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差及改進(jìn)措施

2.1 真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差的影響

真空系統(tǒng)漏入空氣會(huì)造成機(jī)組真空偏低，嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格。電力系統(tǒng)制定的機(jī)組嚴(yán)密性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：真空下降速度小于270 Pa/min為優(yōu)，下降速度270～400 Pa/min為良好,下降速度400～667 Pa/min為合格。公司規(guī)定要求運(yùn)行機(jī)組的真空系統(tǒng)嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)值不能高于270 Pa/min。汽輪機(jī)的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格，直接影響機(jī)組的真空程度，并影響凝結(jié)水的溶氧量和循環(huán)水出入口溫升，對(duì)火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分不利。

2.2 方法及改進(jìn)措施

機(jī)組運(yùn)行中，利用系統(tǒng)切除、隔離、變工況實(shí)驗(yàn)法。機(jī)組運(yùn)行中，若發(fā)現(xiàn)凝汽器真空下降，在做真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)超標(biāo)的情況下，應(yīng)對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。首先要對(duì)凝汽器連接的所有系統(tǒng)管道列出清單，然后采取逐項(xiàng)隔離的方法，對(duì)與凝汽器真空系統(tǒng)連接最后最近的一道閥門進(jìn)行關(guān)閉，每關(guān)閉一道門，保持30 min，觀察真空、凝結(jié)水溶氧變化情況，如無(wú)明顯的變化反映，則恢復(fù)原狀，再進(jìn)行下一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，逐個(gè)排查滲漏點(diǎn)。

機(jī)組運(yùn)行中氦氣檢漏儀檢漏。機(jī)組運(yùn)行中，在采用系統(tǒng)隔離方法無(wú)法檢出真空系統(tǒng)漏點(diǎn)的情況下，利用UL200氦氣檢漏儀查找泄漏點(diǎn)。具體的方法是：將測(cè)頭固定于真空泵射水池排氣口上方（不能與水、汽接觸），接好電源，待儀器屏幕顯示值（LR）為4.5E-8時(shí)，大氣中氦氣含量約為L(zhǎng)R=4E-8，在懷疑部位噴涂氦氣，當(dāng)顯示值LR>4.5E-8時(shí)，就可認(rèn)定泄漏，檢漏儀反應(yīng)時(shí)間5～10 min。檢出漏點(diǎn)后進(jìn)行封堵處理，必要時(shí)做好記號(hào)停機(jī)處理。

機(jī)組停機(jī)后采用真空系統(tǒng)注水檢漏法。機(jī)組停運(yùn)后當(dāng)高、中壓缸內(nèi)壁溫度均降至100℃以下時(shí)，將凝汽器與高、中壓缸及外部系統(tǒng)整個(gè)隔離，向凝汽器內(nèi)注水，公司以前真空系統(tǒng)檢漏注水水位只達(dá)到10 m平臺(tái)以上約200 mm處，檢查空氣系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，放水后進(jìn)行處理，直到再次注水無(wú)滲漏為止。經(jīng)過(guò)研究論證再加高注水水位200 mm，這樣注水水位就到了軸封位置，可檢查軸封供汽管與缸接觸處的滲漏。

凝汽器喉部漏點(diǎn)查找處理改進(jìn)。機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，凝汽器連通管及接缸焊縫受排汽沖刷、機(jī)組振動(dòng)的影響，焊縫質(zhì)量開始出現(xiàn)問(wèn)題。此兩處位置焊縫受安裝位置限制，注水后滲漏點(diǎn)從外部無(wú)法檢測(cè)到，只能對(duì)內(nèi)部懷疑部位進(jìn)行補(bǔ)焊，效果不明顯。現(xiàn)在采用外部烘烤能監(jiān)測(cè)，依靠傳熱從內(nèi)部檢查整條焊縫，看有無(wú)氣泡鼓出可確定滲漏點(diǎn)；利用接缸焊縫外部存在的小平臺(tái)，可見部位分段專人監(jiān)視采用注稀釋墨水、煤油等的辦法從內(nèi)部也可能發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)；對(duì)懷疑部位焊縫割開后打磨，重新焊接也可有效消除滲漏。采用這些新工藝后能有效查找處理滲漏點(diǎn)，提高機(jī)組真空。

3 軸封漏氣對(duì)真空的影響及改進(jìn)措施

3.1 低壓軸封漏汽對(duì)真空的影響

低壓缸后軸封是空氣易漏部位，當(dāng)后軸封供汽不足或中斷時(shí)，將會(huì)有大量空氣漏入排汽缸，不但會(huì)使汽輪機(jī)的真空降低，同時(shí)還會(huì)因冷空氣冷卻軸頸使轉(zhuǎn)子收縮造成脹差。而且軸封的間隙越大，對(duì)機(jī)組的真空影響明顯。機(jī)組老化，軸封漏汽比較嚴(yán)重，為了保證機(jī)組運(yùn)行所必須的真空，就必須增加軸封進(jìn)汽量，提高軸封供汽壓力，但會(huì)導(dǎo)致軸封漏汽進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，造成機(jī)組運(yùn)行的不穩(wěn)定。

3.2 針對(duì)軸封漏氣采取的措施及改進(jìn)方法

為防止空氣漏入排汽缸，制定以下相應(yīng)的措施：勤調(diào)整，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整軸封供汽壓力和流量，當(dāng)環(huán)境和運(yùn)行方式變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整循環(huán)冷卻水量；利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，調(diào)整各軸封的軸封間隙，必要時(shí)進(jìn)行更換；對(duì)于軸封漏汽量大的機(jī)組，每天進(jìn)行油質(zhì)的檢驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行濾油,增加濾油時(shí)間及次數(shù)。

低壓軸封系統(tǒng)改造。公司低壓軸封原為疏齒式軸封，軸封間隙較難調(diào)節(jié)，軸封間隙過(guò)小則會(huì)磨到轉(zhuǎn)子，軸封間隙過(guò)大則會(huì)冒出大量蒸汽，造成浪費(fèi)和真空下降。將低壓排汽缸軸封原先的4道疏齒式汽封，更改2道為接觸式汽封，讓汽封與軸直接接觸（汽封材料是耐磨材料，與軸直接接觸不會(huì)造成大軸溫度升高），改變軸封間隙較難調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀，增加低壓軸封的可靠性，改造后軸封供汽量顯著下降，真空水平大大提高。機(jī)組大小修中，利用揭低壓缸的機(jī)會(huì)，在低壓缸軸封套頂部增加一路漏汽管道，接至2號(hào)軸加供汽管道，基本杜絕了蒸汽向外泄漏和外部空氣漏入汽缸，將軸封漏汽再利用，提高了機(jī)組真空和現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)水平。

低壓缸軸封套的改進(jìn)。公司220 MW汽輪機(jī)的低壓缸軸封套結(jié)構(gòu)，軸封套與汽缸的結(jié)合面（垂直結(jié)合面）無(wú)密封墊片，由于加工精度及運(yùn)行中變形，造成該結(jié)合面泄漏。機(jī)組大修時(shí)對(duì)低壓汽封套的水平結(jié)合面泄漏處進(jìn)行補(bǔ)焊、修刮、研磨；在扣汽缸前，對(duì)上、下汽封擋的垂直結(jié)合面進(jìn)行密封焊，以保證機(jī)組的真空嚴(yán)密性。

4 汽輪機(jī)排汽缸結(jié)合面不嚴(yán)及改進(jìn)措施

4.1 汽輪機(jī)排汽缸結(jié)合面不嚴(yán)的影響

汽缸結(jié)合面不嚴(yán)，空氣會(huì)直接漏入凝汽器造成真空降低。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，若汽缸升溫過(guò)快，首先汽缸內(nèi)壁受熱較快，而外壁溫升較慢，汽缸內(nèi)外壁將產(chǎn)生過(guò)大的溫差，內(nèi)壁受熱金屬的膨脹受到外壁和法蘭的約束，內(nèi)壁產(chǎn)生壓應(yīng)力，外壁產(chǎn)生拉應(yīng)力。汽缸法蘭部分不易變形，只有在較薄的汽缸壁的內(nèi)徑部分才引起變形，汽缸橫截面的垂直軸線縮短，水平軸線增大，汽缸結(jié)合面出現(xiàn)外張口導(dǎo)致泄漏。

4.2 汽缸結(jié)合面不嚴(yán)的處理及改進(jìn)措施

機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)測(cè)到汽缸結(jié)合面局部不嚴(yán)時(shí)，可在有間隙處更換新的汽缸螺栓，適當(dāng)加大螺栓的緊力，并涂密封膠的方法處理。

由于汽缸變形產(chǎn)生的結(jié)合面間隙，當(dāng)此間隙沿長(zhǎng)度方向不大（400 mm以內(nèi)），且間隙又在0.3 mm以內(nèi)時(shí)，可以采用涂鍍或噴涂。如果時(shí)間緊迫，可以將80～100目的銅網(wǎng)經(jīng)熱處理使其硬度降低后，剪成結(jié)合面形狀，鋪在漏氣處，也有一定的效果。

汽缸變形較大但凸出部分面積不大時(shí)宜采用刮研的方法。首先在干凈的大蓋結(jié)合面上涂薄薄一層紅丹粉，然后把大蓋扣上，擰緊一半數(shù)量的汽缸螺栓，用塞尺測(cè)量間隙情況并記錄；根據(jù)下缸結(jié)合面的紅丹印跡和間隙情況，確定修刮部位和深度；最后經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)修刮后，擰緊一定數(shù)量的螺栓，測(cè)量結(jié)合面間隙在0.1 mm以內(nèi)時(shí)，可進(jìn)行精刮，使用細(xì)砂布或油石磨光，直到用0.05 mm的塞尺檢查通不過(guò)為合格。

低壓缸結(jié)合面的密封改進(jìn)。沿低壓缸結(jié)合面銑一道57m長(zhǎng)，12mm×5mm的密封槽道，內(nèi)裝準(zhǔn)8.2mm耐高溫膠條（VITON SEAL），缸面其它部分涂抹汽缸墊料，依靠膠條密封低壓缸結(jié)合面，可消除因汽缸變形造成的汽缸結(jié)合面間隙對(duì)真空的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)組真空的高低與凝汽器管束傳熱效果、真空系統(tǒng)嚴(yán)密程度、軸封漏氣情況、低壓缸結(jié)合面密封情況等密切相關(guān)，只要認(rèn)真做好應(yīng)對(duì)措施，不斷改進(jìn)，機(jī)組真空狀況可得到有效改善。

［1］山西省電力工業(yè)局.汽輪機(jī)設(shè)備檢修技術(shù)［M］．北京：水利電力出版社，1984.

［2］田金玉.汽輪機(jī)輔助設(shè)備及熱力系統(tǒng)［M］．1986．

［3］張延峰.汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)［M］．北京：職工教育出版社，1987．