300MW汽輪機組凝汽器真空問題分析

彭泉源，嚴相宏

(深圳能源集團媽灣發(fā)電有限公司，廣東深圳518052)

1 凝汽器真空變化對機組的影響

凝汽器真空是凝汽式汽輪機的重要參數(shù)之一，影響著汽輪機的安全、經(jīng)濟運行。朗肯循環(huán)的熱效率表達式為

式中:η為熱效率;h1為蒸汽初焓;h2為凝結水焓;Δh為理想焓降。

由熱效率表達式可知，在汽輪機進汽參數(shù)不變的情況下，降低排汽壓力可以增加理想焓降Δh，從而提高汽輪機的循環(huán)熱效率。凝汽器真空高，機組的耗汽量減小，經(jīng)濟性能上升。

運行經(jīng)驗表明，凝汽器真空每降低1kPa，汽輪機汽耗增加1.5%～2.5%，發(fā)電機煤耗增加0.13%，循環(huán)效率下降。安全方面:凝汽器真空驟降時，軸向位移會明顯變化，導致軸向推力增大，推力瓦溫上升，影響汽輪機安全;汽輪機排汽溫度升高，會引起汽輪機軸承中心偏移，嚴重時使汽輪機振動超限;真空過低，真空嚴密性差，空氣漏入凝結水中會使凝結水溶氧不合格，腐蝕汽輪機系統(tǒng)設備，影響機組的安全運行。

2 影響凝汽器真空值的因素

影響凝汽器真空值的因素有2個:凝汽器內(nèi)濕飽和蒸汽壓力ps和凝汽器不凝結氣體的分量pa。根據(jù)道爾頓定律，混合物的總壓力為構成混合物諸氣體的分壓力之和，凝汽器壓力為

式中:ps與運行中凝汽器熱力特性密切相關;pa與真空系統(tǒng)的空氣泄漏量和真空泵運行出力有關。

機組真空下降，是因為pc上升，其原因不外乎ps上升或pa上升。

2.1 導致ps上升的因素

(1)循環(huán)冷卻水中斷或減少，起因可能是循環(huán)水泵故障、循環(huán)水泵出口蝶閥故障、循環(huán)水泵入口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)堵塞，凝汽器二次濾網(wǎng)堵塞、循環(huán)水管路大量漏水。

(2)凝汽器內(nèi)換熱面積減少，原因是凝汽器實際水位高，淹沒部分冷卻水管。

(3)冷卻水管內(nèi)表面臟污嚴重，影響換熱效果。

(4)大量的熱水進入凝汽器汽側，汽化成飽和蒸汽。

2.2 導致pa上升的因素

(1)真空泵故障，出力下降。

(2)真空和與之相連的負壓系統(tǒng)泄漏，空氣漏入凝汽器。

(3)分離器水位異常。

3 實例分析

在實際運行中，經(jīng)常會碰到真空發(fā)生變化的情況，有時是驟降，危及機組安全運行;有時是偏低，影響機組的經(jīng)濟性。分析其原因，一般不會超出前面所述范圍，只是表象各有差別。下面結合某電廠實際情況，對凝汽式汽輪機組真空問題進行分析。

(1)凝汽器參數(shù)。凝汽器型號，N－17400－1;制造廠，哈爾濱汽輪機廠;凝汽器冷卻面積，17400m2;冷卻水溫度，24.5℃，最高34.0℃;冷卻水流量，36500t/h;水室工作壓力，0.245MPa;冷卻水流程，2個;汽側壓力，5.89kPa;冷卻管材質(zhì)，鈦管;冷卻管直徑，?25.0/24.0mm，?25.0/23.6mm;冷卻管內(nèi)水流速，2.23m/s;管板材料，復合鈦板;冷卻管總根數(shù)，20100根;汽輪機排汽量，527t/h。

(2)該廠臨近海邊，冷卻管材質(zhì)選用鈦管。從實際運行情況看，由于海水腐蝕，冷卻水管和濾網(wǎng)等設備腐蝕和臟污嚴重，影響了換熱效果。在夏季，海水溫度超過29℃時，機組真空值偏低，只有－93 kPa。雖然采用了膠球清洗設備，但整體效果不明顯，加上膠球回收率低，易發(fā)生膠球堵塞冷卻管的情況。二次濾網(wǎng)極易堵塞，一旦沖洗不及時，差壓過高會引起真空下降。針對這種情況，二次濾網(wǎng)采用了自動沖洗系統(tǒng)，定時對二次濾網(wǎng)進行沖洗，還有反沖洗模式可供選擇，實際運行效果良好，大大提高了機組真空的穩(wěn)定性。

(3)該廠主給水泵泵體利用凝結水作密封水，密封水總回水直接接至凝汽器汽側，如果密封水回水溫度過高，會在在凝汽器汽側直接汽化，導致真空驟降。在實際運行中，曾發(fā)生過密封水汽化、真空突降事件。

(4)低壓加熱器事故疏水直接接入凝汽器汽側，當?shù)蛪杭訜崞髡Ｊ杷l(fā)生故障時，事故疏水門就會間歇性開啟，大量疏水斷斷續(xù)續(xù)流入凝汽器，導致真空出現(xiàn)周期性波動。

(5)因凝汽器遠程水位計故障，導致凝汽器水位過高，受熱面被淹，真空破壞，機組跳閘，最后凝結水從抽空氣管進到真空泵，導致真空泵燒毀。所以，每天都應進行凝汽器水位校驗工作，確認遠程、就地低水位計正常一致。

(6)分離器水位異常，對真空也有很大的影響。水位過高，導致凝汽器內(nèi)不凝結氣體無法排出，使真空下降;水位過低，會使空氣進入真空系統(tǒng)。特別是在真空泵切換過程中，分離器水位被拉低，如沒有及時補水，很容易形成一個空氣通道，導致真空快速下降。

(7)真空系統(tǒng)泄漏對真空影響最大。從理論上說，真空系統(tǒng)泄漏是不可避免的，但只要其不低于工藝所允許的程度就可滿足要求。由于真空系統(tǒng)和與之相連的負壓系統(tǒng)管路復雜，任何地方泄漏都會影響機組真空的嚴密性。查漏點的具體位置是一項比較繁瑣的工作，根據(jù)多年的運行統(tǒng)計，真空系統(tǒng)容易產(chǎn)生泄漏的地方如下:

1)低壓缸結合面。低壓外缸體積大、剛性差、易變形。在機組啟/停過程中，上、下缸結合處會產(chǎn)生相當大的交變應力，在其作用下，上、下缸結合面會發(fā)生變形，隨著運行時間的增加，其變形會逐漸增大，造成結合面漏空氣。

2)低壓缸安全薄膜閥。低壓缸安全薄膜閥靠壓緊圈與閥座之間的密封墊來密封，機組經(jīng)過長時間運行后，密封墊彈性會減弱，容易從螺栓孔和壓緊圈內(nèi)側漏空氣。由于低壓缸安全薄膜閥位于低壓缸頂部，注水查漏無法發(fā)現(xiàn)其泄漏，若出現(xiàn)泄漏容易被忽視，長時間運行后，薄膜本身可能會穿孔而影響真空。

3)低壓缸軸封。由于低壓缸采用對稱布置，末級葉片靠近低壓缸軸封，所以低壓缸軸封處于真空部位，其工藝和工作壓力的正常與否對真空有重要影響。軸封安裝間隙過大或在運行過程中發(fā)生磨損使動、靜間隙過大，都會造成空氣從低壓軸封處進入真空系統(tǒng)，從而影響機組真空。

4)負壓部位。汽輪機本體疏水管、疏水擴容器、高壓和低壓加熱器危急疏水管道、低壓旁路、給水泵汽輪機真空系統(tǒng)等負壓部位的管道、法蘭及焊接處，運行中有可能產(chǎn)生振動而造成上述部位出現(xiàn)裂紋，從而導致漏入空氣而影響機組真空。

5)軸封加熱器。軸封疏水門調(diào)節(jié)不當，U形水封被破壞，軸封加熱器水位過低，氣體被吸入凝汽器內(nèi)，造成凝汽器真空下降。

6)閥門內(nèi)漏。負壓系統(tǒng)的排空閥、排水門沒有關嚴或內(nèi)漏，造成空氣漏入。此外，一些水封閥門的水封斷水，造成空氣從閥桿漏入而影響真空。

4 結束語

根據(jù)以上分析，真空及與之相連的負壓系統(tǒng)對真空的影響最多且最隱蔽，所以，一定要定期做真空嚴密性試驗，試驗不合格的要及時查明原因并消除。在實際運行中，可針對影響真空的因素做好防范措施，提高機組真空值，以保證真空的穩(wěn)定性。