凝汽器真空的重要性及其保持

范智勇，張國民，賀改玲，王東亮，黃付強(qiáng)

（河南煤業(yè)化工集團(tuán) 鶴煤公司煤化工甲醇廠，河南 鶴壁 458000）

汽輪機(jī)是利用蒸氣做功的一種旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，具有熱效率高，輸出功率大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行安全可靠，調(diào)速方便，振動(dòng)少，噪音少，防暴等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工等行業(yè)，作為發(fā)電機(jī)，壓縮機(jī)，給水泵等大型動(dòng)設(shè)備的原動(dòng)機(jī)。

蒸氣在汽輪機(jī)內(nèi)主要進(jìn)行兩次能量轉(zhuǎn)化，使汽輪機(jī)對(duì)外做功。第一次能量轉(zhuǎn)化是熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，中壓蒸汽經(jīng)過噴嘴靜葉柵后壓力降低，通過產(chǎn)生高速氣流而實(shí)現(xiàn)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；第二次能量轉(zhuǎn)換時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。高速蒸氣的沖擊力施加給動(dòng)葉片使葉輪高速旋轉(zhuǎn)，并傳遞力矩，通過汽輪機(jī)軸輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械功的轉(zhuǎn)換。

1 真空重要性

汽輪機(jī)內(nèi)作過功的乏氣離開汽輪機(jī)末端后進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)的列管內(nèi)流通著由冷凝液循環(huán)泵提供的冷卻介質(zhì)，將汽輪機(jī)內(nèi)排出的乏氣凝結(jié)為水。由于蒸氣凝結(jié)為水時(shí)，在體積上發(fā)生了驟然縮小的變化，使原來由蒸氣充滿的凝汽器封閉空間內(nèi)形成了真空。為保持所形成的真空，抽汽器不斷將漏入凝汽器的空氣抽出，以防不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)積累增多，從而使凝汽器壓力上升。集中在凝汽器底部和熱井中的凝結(jié)水，通過凝結(jié)水泵送往脫鹽水回收單位，作為鍋爐給水循環(huán)使用。

我們知道,提高汽輪機(jī)工作時(shí)蒸氣的初始參數(shù)和降低蒸氣的終壓都能提高循環(huán)的熱效率，隨著蒸氣終壓的降低蒸氣的可用焓降得以增加，同時(shí)，乏氣溫度也相應(yīng)降低，因此，傳給冷卻介質(zhì)的熱量也減少，熱量損失減少，這樣就使循環(huán)的熱效率在其他條件不變的情況下相應(yīng)提高。

2 常見故障及處理辦法

凝汽器是凝汽式汽輪機(jī)的重要組成部分，其工作性能直接影響到整個(gè)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性，在凝汽式汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到凝汽系統(tǒng)真空下降的問題，影響系統(tǒng)真空的因素是多方面的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)真空下降時(shí)根據(jù)現(xiàn)象查明原因，采取相應(yīng)措施及時(shí)處理，下面是運(yùn)行中常見的故障及其處理方法。

2.1 凝汽器冷卻水中斷

運(yùn)行中真空表指示回零，冷卻循環(huán)水回水管側(cè)壓力急劇降低，汽輪機(jī)排氣溫度急劇升高，此時(shí)應(yīng)迅速降掉汽輪機(jī)負(fù)荷，并投用備用冷卻水源。當(dāng)真空降低到最低允許值時(shí)進(jìn)行故障停機(jī)。由于冷卻水中斷使凝汽器超過正常溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)停機(jī)并關(guān)閉冷卻水入口閥門，等到凝汽器冷卻到50℃以下時(shí)，方可向凝汽器送水，否則，將因急劇冷卻造成冷凝器換熱管脹接口松動(dòng)泄漏。

2.2 凝汽器冷卻水量不足

真空逐步降低，冷卻水出口和入口溫度差增大，由于引起冷卻水量不足的原因不同，還有其不同的特征，因此，要分別判斷并解決。

2.2.1 凝汽器冷卻水進(jìn)出口壓差增大，冷卻水泵出口和凝汽器進(jìn)口冷卻水壓均增高，噴水池噴水高度降低，則可斷定是凝汽器內(nèi)管板堵塞，此時(shí)可采用停機(jī)清掃或停止凝汽器一半（雙流道式凝汽器可用）進(jìn)行清掃處理。

2.2.2 凝汽器冷卻水進(jìn)出口壓差減少，冷卻水泵出口和凝汽器出口循環(huán)水壓均增高，噴水池噴水高度降低，則可斷定是凝汽器冷卻水出口部分堵塞，如出口閥未全開或噴水池噴嘴堵塞等，此時(shí)可以全開出口閥以及清理噴水池噴嘴。

2.2.3 對(duì)排水利用虹吸作用的系統(tǒng)，若此時(shí)凝汽器中流體阻力減小，同時(shí)表現(xiàn)出凝汽器出口冷卻水真空降低，則可斷定是排水虹吸作用被破壞[3]。如排水管中聚集空氣或排水管插入虹吸進(jìn)水面太少，這時(shí)應(yīng)用冷卻水系統(tǒng)的輔機(jī)抽氣器恢復(fù)出口處真空，并迅速消除引起虹吸作用破壞的原因。

2.2.4 冷卻水泵供水量減少，泵入口真空表指示的吸入高度增大，出口壓力不穩(wěn)有噪聲和沖擊聲，此時(shí)應(yīng)根據(jù)真空降低情況降低負(fù)荷，并迅速消除缺陷。

2.3 凝汽器液位過高

凝汽器中凝結(jié)水液面超出熱井水位計(jì)上限，淹沒部分冷凝管，減少了凝汽器的冷卻面積，使部分作過功的乏氣不能及時(shí)冷凝成液體，從而使真空緩慢下降，當(dāng)嚴(yán)重時(shí)如水位升高凝結(jié)水進(jìn)入抽氣管，則真空迅速下降，抽氣器排氣管冒水。水位過高同時(shí)會(huì)使凝結(jié)水過冷度增加，造成水位過高的原因有：（1）凝結(jié)水泵故障：泵出口側(cè)壓力降低，電機(jī)電流減少等，此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)備用凝結(jié)水泵，停下故障水泵；（2）冷卻水管破裂或管子與管板結(jié)合不嚴(yán)密，循環(huán)水漏入凝汽器汽側(cè)，造成凝結(jié)水水質(zhì)變壞。對(duì)于雙流道凝汽器可降低負(fù)荷，停下一凝汽器，尋找并堵死漏水的管子；（3）備用凝結(jié)水泵出口止逆閥損壞，水從備用泵倒流回凝汽器內(nèi)，處理更換止逆閥；（4）正常運(yùn)行中誤將凝結(jié)水再循環(huán)閥門開大，將其恢復(fù)至正常閥位。

2.4 凝汽器冷卻面積垢

汽輪機(jī)排氣溫度與冷卻水出口溫度的差值增大：抽氣器抽出的蒸氣空氣混合物溫度增高，凝汽器內(nèi)流體阻力增大。作真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)證明抽氣器漏氣并未增加，其主要原因是冷卻水水質(zhì)不良，可以改善水質(zhì)，當(dāng)積垢過多，真空過低時(shí)，就必須停機(jī)進(jìn)行清洗。

2.5 真空系統(tǒng)不嚴(yán)密

漏入凝汽器汽側(cè)的空氣量增多，抽氣器超負(fù)荷工作引起真空下降。真空下降時(shí)，短時(shí)間關(guān)閉抽氣器的空氣閥門，時(shí)間小于1min，若抽氣器真空升高而凝汽器真空繼續(xù)下降，則表明真空降低是由于漏入空氣量增加所致。負(fù)荷降低時(shí)真空下降，負(fù)荷升高時(shí)真空又恢復(fù)正常，一般真空降低是由于汽輪機(jī)排汽端連接管道的接合面漏氣引起的。真空系統(tǒng)可能發(fā)生漏氣的地方很多，諸如排汽端與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，疏水閥，閥門，接口等，可根據(jù)具體泄露點(diǎn)采取不同方法予以消除。

2.6 軸封蒸汽調(diào)整不當(dāng)

軸封蒸汽壓力過低，大量空氣從汽輪機(jī)軸端吸入而引起真空下降，可以重新調(diào)整軸封蒸汽壓力，以汽輪機(jī)兩端上升管有連續(xù)不斷的少量蒸汽冒出為宜。

2.7 抽氣器工作不正常

抽氣器是將漏入凝汽器內(nèi)的空氣和蒸汽中的不凝汽氣體連續(xù)不斷的抽出，保持凝汽器始終在高度真空下運(yùn)行，抽氣器運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣，影響凝汽器真空度的大小。

（1）抽氣器驅(qū)動(dòng)蒸氣參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離正常值，使抽氣器效率降低，聯(lián)系低壓蒸氣管網(wǎng)，盡快恢復(fù)蒸氣參數(shù)。

（2）抽氣器凝汽器的疏水器故障或疏水旁路閥未關(guān)，此時(shí)可以調(diào)整其旁路閥或者更換疏水器。

（3）抽氣器冷卻器列管堵塞或冷凝液中斷或冷卻器水管破裂，冷卻器滿水如二級(jí)滿水，排氣管會(huì)有汽水混合物排除。如果是冷凝液中斷，可及時(shí)調(diào)整冷凝液泵以及向冷卻器供水的閥門的開度，如果確定是冷卻器列管堵塞或者破裂，則可停機(jī)處理。

（4）抽氣器工作不正常，噴嘴堵塞，噴嘴接頭墊片紕漏或抽氣器系統(tǒng)有泄漏，此時(shí)應(yīng)切換至備用組抽氣器，并檢查噴嘴，抽氣系統(tǒng)查漏消漏。

3 結(jié)論

通過以上分析可知，凝汽器的真空度對(duì)凝汽式汽輪機(jī)裝置的效率、功率有重大影響，而在凝汽器日常運(yùn)行維護(hù)中及時(shí)排除所發(fā)現(xiàn)的故障及隱患，檢測(cè)好真空度才能使凝汽器在最佳真空狀態(tài)下運(yùn)行。