國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機組凝汽器真空下降的原因及處理方法

馬宇（大唐戶縣第二熱電廠，陜西西安710302）

國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機組凝汽器真空下降的原因及處理方法

馬宇（大唐戶縣第二熱電廠，陜西西安710302）

在火力發(fā)電廠中，汽輪機凝汽器真空是衡量機組經(jīng)濟性的重要指標(biāo)，凝汽器真空過高或過低，不僅會影響汽輪機的熱效率，而且也會影響汽輪機的安全。凝汽器真空越高，排汽溫度越低，汽輪機熱循環(huán)效率越高。

凝汽器真空；排汽壓力；端差；循環(huán)熱效率；處理方法

1 引言

大唐戶縣第二熱電廠2×300MW機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造，原型號為N300-16.7/538/538，型式為亞臨界一次中間再熱雙缸雙排汽反動凝汽式汽輪機，額定功率（ECR）為300MW，最大功率（VWO）為335MW。經(jīng)供熱改造后型號為C240/N300-16.7/538/538，額定功率（ECR）為300MW，最大功率（VWO）為335MW，單臺機組額定抽汽量100t/h，單臺機組最大抽汽量200t/h。

真空系統(tǒng)主要由真空泵、氣水分離器、冷卻器及其連接管道、閥門組成。本廠300MW機組配備兩臺真空泵，每臺真空泵容量為100%。

2 凝汽器真空變化的影響

凝汽器真空升高時，排汽溫度下降，汽輪機熱循環(huán)效率越高。但是凝汽器真空過高時，汽輪機排氣損失會增大，可能使末級葉片過負荷和濕度增大，加速葉片水蝕。

凝汽器真空下降時，排汽壓力升高，可用焓降減少，不經(jīng)濟，同時使機組出力降低。排汽壓力升高，排汽溫度也隨之升高，排汽缸及軸承座受熱膨脹，引起中心變化產(chǎn)生振動，還可能引起凝汽器冷卻水管脹口松弛，破壞真空系統(tǒng)嚴(yán)密性。

3 影響凝汽器真空下降的原因

3.1 機組負荷的影響

機組負荷升高，汽輪機低壓缸排汽量越大，凝汽器熱負荷越高，凝汽器真空也會隨之下降。另外，如果汽輪機組高、低壓加熱器退出運行，那么，這部分蒸汽就會進入凝汽器，凝汽器相應(yīng)的熱負荷就會增大，機組帶同樣的負荷最終排入凝汽器的蒸汽量就會增加，引起凝汽器真空下降。

3.2 循環(huán)冷卻水量不足或中斷

凝汽器中，循環(huán)冷卻水進口溫度和出口溫度之差稱為冷卻水溫升，它反映了凝汽器的換熱能力。當(dāng)進入凝汽器的蒸汽量一定時，冷卻水溫升主要取決于循環(huán)冷卻水量。循環(huán)冷卻水量減少或中斷時，則冷卻水溫升增大，其對應(yīng)的低壓缸排汽溫度升高，真空下降。

3.3 各高壓蒸汽疏水的影響

高壓蒸汽疏水的影響主要是高壓閥門在運行中如果誤開，那么高溫高壓蒸汽就會直接進入凝汽器，凝汽器熱負荷迅速增加，從而使凝汽器真空降低。

另外，高壓疏水閥門在運行中由于高壓蒸汽的沖刷而關(guān)閉不嚴(yán)密，使部分高溫高壓蒸汽進入凝汽器，這部分蒸汽流量雖然不是很大，但是這部分蒸汽焓值很高，焓降很大，從而對凝汽器排汽溫度影響很大，使得凝汽器真空降低。

3.4 凝汽器鋼管臟污或堵塞，端差明顯增大

凝汽器銅管臟污或折流通道堵塞，導(dǎo)致凝汽器阻力、熱阻增大，傳熱系數(shù)降低，最終降低了凝汽器換熱效果，導(dǎo)致凝汽器真空下降。

3.5 真空系統(tǒng)泄漏或有關(guān)閥門誤動、關(guān)閉不嚴(yán)密

處于真空狀態(tài)下真空破壞門、低壓缸缸體儀表管接口、低壓缸安全膜、凝汽器喉部伸縮節(jié)、凝汽器熱井人孔門、軸封加熱器，以及各級回?zé)嵯到y(tǒng)和疏水系統(tǒng)，由于安裝焊接質(zhì)量和各種不確定因素，形成漏點，導(dǎo)致空氣漏入，造成真空下降。

3.6 真空泵系統(tǒng)工作異常

真空泵原理就是靠葉輪在密閉的環(huán)境中高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負壓的，任何泄漏都會造成負壓降低，所以真空泵的油封損壞自然會影響壽命，造成真空下降。

真空泵入口管帶水引起真空泵的抽吸量減少，也會造成真空下降。

另外，凝汽器熱井水溫過高，真空泵抽的不止是系統(tǒng)內(nèi)的空氣，還有水自身汽化的一部分氣體，導(dǎo)致抽氣量不夠，造成真空下降。

3.7 軸封供汽壓力降低

軸封供汽壓力過低時，汽輪機軸端的嚴(yán)密性下降，使高壓側(cè)軸端的漏氣增大，低壓缸和中壓缸后部也會漏入空氣，造成真空下降。

3.8 凝汽器水位過高，淹沒冷卻水管或抽汽口

凝汽器水位過高，淹沒銅管使凝結(jié)水過冷卻，過冷卻度增加；同時使汽-水換熱面積減少，傳熱量、傳熱溫差增大，排汽溫度升高，造成真空降低。

3.9 軸封加熱器、給水泵密封水回水水封破壞

密封水壓力穩(wěn)定時，密封水回水?dāng)y帶的漏入空氣在水封筒頂部積存。當(dāng)密封水壓力過低時，攜帶的空氣量增加，致使水封筒內(nèi)水封被破壞，造成密封水回水管內(nèi)氣、水混合進入凝汽器，造成真空下降。

3.10 凝結(jié)水補充水箱水位降低

凝結(jié)水補充水箱主要承擔(dān)著給凝汽器補水的作用，正常情況下，補水依靠虹吸作用，再通過補水調(diào)節(jié)門自動調(diào)節(jié)，將凝結(jié)水補充水箱中的水源源不斷的補到凝汽器中。當(dāng)凝結(jié)水補充水箱水位降低時，虹吸現(xiàn)象就會遭到破壞，補水中斷，補水系統(tǒng)就會漏入空氣進入凝汽器中，造成真空下降。

4 凝汽器真空下降的處理方法

（1）發(fā)現(xiàn)真空下降時，應(yīng)立即對照其它真空表、排汽缸溫度表進行確認，并迅速查明原因進行處理。

（2）真空下降時，應(yīng)監(jiān)視汽輪機各軸承振動、推力軸承金屬溫度、排汽缸溫度、調(diào)節(jié)級壓力和各監(jiān)視段壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，若參數(shù)超過正常范圍時，應(yīng)適當(dāng)降低負荷使參數(shù)回到正常范圍內(nèi)。

（3）循環(huán)水減少或中斷：

①若主機負荷在90%以上，兩臺循環(huán)水泵運行時一臺泵跳閘，應(yīng)立即降負荷至50%左右，檢查確認跳閘泵無明顯異常后，可強投一次跳閘泵，維持真空在-81.07kPa以上。

②若循環(huán)水泵電源中斷，兩臺泵均跳閘時，應(yīng)立即按破壞真空緊急停機處理，并注意低壓缸薄膜安全閥動作情況，檢查關(guān)閉高、低壓旁路，關(guān)閉主、再熱蒸汽管道至凝汽器疏水。廠用電恢復(fù)后，待低壓缸排汽溫度降到50℃以下時，方可向凝汽器通水。

③若因循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)堵或水塔水位低造成循環(huán)水量減少，應(yīng)立即清理濾網(wǎng)或向水塔補水。

④若運行泵跳閘，備用泵未聯(lián)動，應(yīng)立即手動啟動。

⑤若凝汽器落水，應(yīng)立即開啟凝汽器上水室空氣門排空氣。

（4）若真空泵汽水分離器水位過低，應(yīng)查明原因，補水至正常水位。

（5）若真空泵入口密封水溫度升高，應(yīng)開大密封水冷卻器冷卻水門。

（6）凝汽器熱井水位高：

①若運行凝結(jié)泵跳閘，備用泵未聯(lián)動，應(yīng)立即手動啟動。

②若運行凝泵工作異常不能立即恢復(fù)時，應(yīng)立即啟動備用泵。

③凝汽器補水調(diào)節(jié)閥自動失靈時，應(yīng)立即切除自動，手動調(diào)整，使凝汽器水位恢復(fù)正常。

④若凝汽器鋼管大量泄漏，化學(xué)化驗?zāi)Y(jié)水硬度大于2.0μmol/L時，應(yīng)減負荷到額定負荷的60～70%，停止半側(cè)凝汽器運行，進行查漏。凝汽器查漏期間，應(yīng)注意3、4號軸承振動、油溫和軸承金屬溫度。

（7）軸封系統(tǒng)工作失常：

①若溢流站調(diào)節(jié)閥失靈，應(yīng)手動調(diào)整維持正常軸封母管壓力，母管壓力維持不住時，立即開啟備用汽源供汽門。

②開、停機時，軸封供汽調(diào)節(jié)閥失靈，應(yīng)開啟調(diào)節(jié)閥旁路門手動調(diào)整，并關(guān)閉調(diào)節(jié)閥前后截止門。

③若為小機漏真空引起，應(yīng)檢查小機密封水回水門開度，排汽蝶閥位置等，無法恢復(fù)時，關(guān)閉排汽蝶閥，停止小機以維持主機真空。

（8）真空系統(tǒng)漏空氣：應(yīng)對真空狀態(tài)下運行的設(shè)備、系統(tǒng)閥門全面檢查，發(fā)現(xiàn)泄漏及時處理。

（9）若凝汽器鋼管臟污或堵塞，端差增大，應(yīng)及時投入膠球清洗或解列清掃。

（10）如果在機組正常運行時，剛進行完某項操作，真空下降，應(yīng)立即恢復(fù)原運行方式。

（11）若在處理過程中，汽輪機真空降至-81.07kPa時，備用真空泵應(yīng)聯(lián)啟，同時發(fā)“凝汽器真空低”報警信號。當(dāng)真空繼續(xù)降低時，應(yīng)立即降負荷，真空每下降1kPa，減負荷50MW，當(dāng)減負荷至30%額定負荷時，其真空值仍不能恢復(fù)，并且持續(xù)時間達60min時，應(yīng)立即減負荷到零，手動停機。

（12）若在處理過程中，當(dāng)汽輪機真空降至-77.69kPa時，低真空保護動作停機，保護拒動時立即手動停機。

（13）若由于機組甩負荷影響真空時，甩負荷后空轉(zhuǎn)運行時，允許最低真空值為-87kPa，排汽溫度應(yīng)＜80℃，運行時間應(yīng)少于15min，否則打閘停機。

5 結(jié)束語

綜上所述，汽輪機的凝汽器真空過高或過低，對汽輪機運行都會產(chǎn)生不利影響。尤其是凝汽器真空下降后，排汽壓力升高，使汽輪機的軸向推力增加，排汽的容積流量減小，末幾級葉片會產(chǎn)生脫流及旋流，同時還會在葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力，有可能損壞葉片。所以，汽輪機正常運行中要對凝汽器真空高度關(guān)注和監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)凝汽器真空下降時，要認真分析，及時排查原因，采取關(guān)斷措施，必要時緊急停機，以防止擴大事故，影響汽輪機的安全穩(wěn)定運行和使用壽命。

［1］電廠汽輪機原理與系統(tǒng).中國電力出版社，1996.

［2］火電廠集控運行.中國電力出版社，1997.

［3］《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫基本規(guī)定》（DL/T600-2001）.

［4］工業(yè)汽輪機技術(shù)問答.化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［5］國家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求.2000.

TM311

A

2095-2066（2016）30-0117-02

2016-10-10

馬宇（1975-），男，工程師，本科，主要從事電力工作。