淺析汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的成因及解決方法

張爽

（遼河石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院（機(jī)電系），遼寧 盤錦 124010）

合肥發(fā)電廠的三號(hào)汽輪機(jī)的型號(hào)是N125-135/535/535是上海汽輪機(jī)廠的，是超高壓汽輪機(jī)，雙排氣雙杠、中間再熱的冷凝式發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)。該機(jī)器在最近的十年中試驗(yàn)真空氣密性時(shí)都嚴(yán)重的不合格，有時(shí)候進(jìn)行真空閆明星的試驗(yàn)時(shí)，還不到一分鐘就因?yàn)檎婵障陆堤於坏貌唤K止試驗(yàn)令機(jī)器恢復(fù)正常運(yùn)行。1996年對(duì)該機(jī)器進(jìn)行了大修，之后曾用氮質(zhì)譜儀用以查找漏氣的為所在，并且發(fā)電廠也對(duì)該問(wèn)題及其重視，多次組織人員進(jìn)行研究，但是由于當(dāng)時(shí)的條件有限，問(wèn)題并未得到很好的徹底解決。2006年，該機(jī)組再次大修，發(fā)電廠就打算利用該次機(jī)會(huì)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行徹底的解決。

1 真空成因

冷凝器的作用就是將汽輪機(jī)中的排氣冷凝成水，由于同壓下的蒸汽比水的體積要大了三萬(wàn)多倍，因此在冷凝的過(guò)程中由于比容的急劇縮小就會(huì)在冷凝器中形成相對(duì)絕對(duì)的真空狀態(tài)，由于發(fā)電機(jī)中的循環(huán)設(shè)備都是相互連通的，因此就容易造成和冷凝器聯(lián)結(jié)的設(shè)備由于氣密性不嚴(yán)而導(dǎo)致的空氣露入冷凝器的現(xiàn)象，價(jià)值，汽輪機(jī)的不凝結(jié)的氣體的排除不及時(shí)，就容易在冷凝器中形成壓力，導(dǎo)致冷凝器中的真空度下降而壓力值就會(huì)增加，這種狀況就會(huì)造成整個(gè)冷凝器中的排氣焓值升高，對(duì)于熱量的有效利用率下降，導(dǎo)致蒸汽的循環(huán)效率無(wú)法達(dá)標(biāo)，換句話講就是浪費(fèi)了很多的能量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)冷凝器中的壓力升高1KPa即，真空度下降1KPa，對(duì)于熱量的消耗，機(jī)組就會(huì)增加七十千焦每千瓦時(shí)，對(duì)于熱效率就會(huì)相對(duì)的降低1.1%。除了這方面對(duì)于冷凝器的真空度的維持之外，機(jī)組的射水抽氣設(shè)備以及真空泵也起到了處理冷凝器中一些不凝結(jié)的氣體，對(duì)維持真空的環(huán)境起到了一定的作用。

2 真空條件不足的危害

首先，會(huì)降低機(jī)組的工作效率，增加資源的消耗。這主要是因?yàn)槠啓C(jī)的工作基礎(chǔ)之一就是蒸汽的循環(huán)，而其循環(huán)的重要保證就是內(nèi)部的真空高壓環(huán)境，但是嚴(yán)密性得不到維持就會(huì)使得真空環(huán)境中的空氣多，而抽氣機(jī)以及真空泵就會(huì)對(duì)多余的空氣進(jìn)行排除，這就增加了能耗，另外，若是射水抽氣設(shè)備以及真空泵也無(wú)法將空氣抽凈，那么機(jī)組中的壓力以及溫度就會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的改變而升高，這不但會(huì)降低機(jī)組的工作效率，對(duì)供電煤量的需求量增加，同時(shí)也會(huì)威脅到機(jī)組運(yùn)行的安全性。

其次，工廠用電量會(huì)隨之增加并且會(huì)加大水的用量?；鹆Πl(fā)電除了對(duì)煤炭等熱力資源的消耗大，同時(shí)對(duì)于水資源的消耗也很大。射水抽氣設(shè)備以及真空泵在對(duì)于系統(tǒng)中的空氣進(jìn)行排除的同時(shí)不但自身設(shè)備的負(fù)荷會(huì)增加，同時(shí)會(huì)加大工廠用電量以及對(duì)水的需求量。

最后，會(huì)造成低壓設(shè)備被氧化腐蝕。由于空氣的漏入，冷凝器中不但系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到影響，同時(shí)冷凝水的溶氧量也會(huì)提高，就會(huì)導(dǎo)致一些低壓設(shè)備受到氧化。

汽輪機(jī)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性實(shí)際上是以真空度的高低為基礎(chǔ)的，真空越高排氣的壓力就越低，對(duì)于機(jī)組內(nèi)的有效焓降量就會(huì)減少，換句話說(shuō)，循環(huán)水就不會(huì)帶走過(guò)多的熱量。機(jī)組的能耗就會(huì)相對(duì)降低，通過(guò)真空嚴(yán)密性的試驗(yàn)就可以對(duì)凝氣機(jī)的性能做出判定。

3 通常用灌水法查找真空系統(tǒng)不嚴(yán)密的方法的優(yōu)缺點(diǎn)

真空系統(tǒng)包含大量的設(shè)備及系統(tǒng)，連接的動(dòng)靜密封點(diǎn)多，在輕微漏空氣的情況下很難發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，因?yàn)榭諝馔镂?，不夠直觀，傳統(tǒng)的運(yùn)行中用火焰檢查法較繁瑣且效果不好，多數(shù)情況下使用的方法是在機(jī)組停機(jī)后對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水找漏。這種方法比較直觀，漏點(diǎn)極易被發(fā)現(xiàn)，缺點(diǎn)是由于設(shè)備的原因，灌水高度最高只能到汽缸的最低軸封洼窩處，高于軸封洼窩的地方因?yàn)樗喜蝗ザ灰装l(fā)現(xiàn)，特別是與汽輪機(jī)汽缸相連接的管道系統(tǒng)。這也是我廠多年來(lái)一直沒(méi)有能夠徹底解決這臺(tái)機(jī)組真空嚴(yán)密性較差問(wèn)題的原因。

4 總結(jié)以住經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)攻關(guān)方向

針對(duì)以前曾在機(jī)組小修或停機(jī)時(shí)多次對(duì)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)灌水找漏，并且對(duì)查找出來(lái)的漏點(diǎn)也進(jìn)行了相應(yīng)的處理，但真空嚴(yán)密性差這個(gè)問(wèn)題始終不能好轉(zhuǎn)的情況，我們決定從以前沒(méi)有進(jìn)行過(guò)的地方或系統(tǒng)進(jìn)行查找，即對(duì)汽輪機(jī)本體上部往灌不到水的地方進(jìn)行查找。

首先是高中壓外缸的法螺加熱汽柜部分。經(jīng)過(guò)拆除汽柜保溫，發(fā)現(xiàn)與汽缸連接處存在幾處比較長(zhǎng)的裂紋。因汽柜的疏水管是接入凝汽器的，此處正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓，這無(wú)疑是對(duì)真空嚴(yán)密性有影響的。經(jīng)分析，此處為變截面處，汽柜的薄板與汽缸焊接時(shí)如焊接工藝沒(méi)有處理好，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，特別是在機(jī)組啟停時(shí)，此處的應(yīng)力集中更大，極易出現(xiàn)裂紋。

其次高中壓外缸法蘭螺栓加熱裝置存在嚴(yán)重不嚴(yán)密的現(xiàn)象。我們?cè)谄籽b復(fù)后通過(guò)對(duì)高中壓外缸法蘭螺栓加熱的進(jìn)汽管道進(jìn)行鋸管，用壓力水對(duì)法蘭螺栓加熱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題相當(dāng)多。

在大修中，我們還重點(diǎn)對(duì)低壓后汽封環(huán)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓后軸封的間隙均較標(biāo)準(zhǔn)要大，基本是在1.2-1.6mm之間。如此大的汽封間隙，從軸封處漏入軸封加熱器的空氣量必定增加，射水抽汽器的負(fù)荷要增加，對(duì)凝汽器的抽空氣能力必定受到影響，間接地影響到凝汽器的真空嚴(yán)密性。

5 問(wèn)題的處理及效果檢查

針對(duì)查找出來(lái)的問(wèn)題，我們認(rèn)真研究處理方案。對(duì)汽柜的裂紋處理，嚴(yán)格按照在汽缸上焊接的工藝進(jìn)行焊接并進(jìn)行熱處理。對(duì)泄漏的螺栓墊片進(jìn)行重新研磨處理或更換墊片，并重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)，直到消除全部泄漏點(diǎn)。對(duì)于外汽缸螺栓下部的工藝孔，考慮到或許有其它方面的作用，我們對(duì)此工藝孔沒(méi)有完全封死，保留極小的部分。對(duì)低壓軸封，嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，配準(zhǔn)汽封間隙，并盡量向標(biāo)準(zhǔn)的下限靠。

通過(guò)對(duì)此次查找的漏點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的處理，我們對(duì)大修后的機(jī)組再進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)已經(jīng)從不合格甚至不能做，到大修后第一次383Pa/min，已經(jīng)達(dá)到合格范圍之內(nèi)。此后在機(jī)組運(yùn)行的幾個(gè)月內(nèi)，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)值一直在合格范圍之內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)此類問(wèn)題，有的廠家曾經(jīng)采取將低壓后軸封更換為蜂窩汽封的方法，想以此來(lái)減少漏入真空系統(tǒng)的空氣量和漏入軸承內(nèi)的蒸汽量，但效果不是很理想，此文可能對(duì)具有相同類型機(jī)組的相同問(wèn)題有一定的借鑒意義。

[1]翦天聰.汽輪機(jī)原理[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2]220MW汽機(jī)本體檢修規(guī)程[Z].新余發(fā)電公司，2010.

[3]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：水利電力出版社，1986.