凝汽器抽真空系統(tǒng)存在問(wèn)題與優(yōu)化建議研究

李超+劉慧杰

摘 要 真空泵組是凝汽器抽真空系統(tǒng)的核心組成部分，由于真空泵組的運(yùn)行特性，在工作中使用極限抽吸壓力，這會(huì)一定程度上加大凝汽器壓力。同時(shí)，真空泵組的運(yùn)行需要附屬的連接管路，其連接的合理性關(guān)系到凝汽器是否可以正常使用雙背壓設(shè)計(jì)的功能。本文就結(jié)合實(shí)際凝汽器抽真空系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，對(duì)當(dāng)前抽真空系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議及措施。

關(guān)鍵詞 凝汽器；抽真空系統(tǒng)；現(xiàn)存問(wèn)題；優(yōu)化措施

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）164-0200-01

1 凝汽器抽真空系統(tǒng)

1.1 凝汽器分類

按照汽輪機(jī)出口排氣壓力的不同，可將凝汽器分為單背壓凝汽器和雙背壓凝汽器。汽輪機(jī)凝汽器中所有低壓缸的排汽壓力都相等，則稱該凝汽器為單背壓凝汽器。而汽輪機(jī)凝汽器有2個(gè)不同的排汽壓力的情況下，則稱為雙背壓凝汽器。雙背壓凝汽器相比于單背壓凝器的優(yōu)點(diǎn)在于，雙背壓凝汽器的平均背壓低于同等條件下單背壓凝汽器的背壓，因此汽機(jī)低壓缸的焓降就增大了，從而提高了汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。因此目前汽輪機(jī)組普遍采用雙背壓凝汽器。

1.2 抽真空系統(tǒng)

凝汽器可分為單背壓和雙背壓，2種擁有不同的參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，但兩者都需要相匹配的抽真空。抽真空在凝汽器系統(tǒng)中的作用主要是抽出內(nèi)部未凝結(jié)的氣體，保證凝汽器不會(huì)由于內(nèi)部氣體的原因而提高自身壓力，導(dǎo)致排氣溫度提升。同時(shí)確保凝汽器內(nèi)的潤(rùn)滑油不會(huì)與水分相結(jié)合而形成酸，避免其對(duì)凝汽器造成的腐蝕和破壞。但目前的抽真空在設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行階段都存在有明顯的問(wèn)題，影響了抽真空質(zhì)量，從而影響了凝汽器整體的背壓和運(yùn)行效率。

2 抽真空系統(tǒng)的問(wèn)題

2.1 雙背壓凝汽器中壓力倒掛

上文所述，凝汽器有2個(gè)不同的排汽壓力則稱為雙背壓凝汽器，2種不同壓力的形成是由于循環(huán)水先后流經(jīng)2個(gè)不同的凝汽器，在這個(gè)過(guò)程中循環(huán)水的溫度會(huì)發(fā)生變化，從而影響了2個(gè)凝汽器內(nèi)的壓力指數(shù)，因此可將雙背壓凝器內(nèi)分為高壓凝汽器和低壓凝汽器，而雙背壓凝汽器的運(yùn)行基礎(chǔ)是高壓凝汽器壓力大于低壓凝汽器壓力，兩者相差壓力大約為1kPa。但目前部分600MW的雙背壓凝汽器在運(yùn)行時(shí)，高壓凝汽器的壓力反而低于低壓凝汽器的壓力，這種壓力倒掛現(xiàn)象直接違背了雙背壓凝器的工作原理。

2.2 凝汽器壓力下降問(wèn)題

凝汽器的正常運(yùn)行情況中，內(nèi)部壓力會(huì)隨著整體機(jī)組負(fù)荷的降低而降低，其中，抽真空的抽吸功能直接影響了壓力的下降指數(shù)。目前，部分凝汽器在整體機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)中，由于抽真空無(wú)法對(duì)內(nèi)部氣體進(jìn)行有效抽吸，則會(huì)導(dǎo)致凝汽器壓力下降受到制約的情況。

2.3 機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷

目前，部分600MW級(jí)別機(jī)組以及1？000MW級(jí)別機(jī)組處于長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷的工作狀態(tài)中，該類機(jī)組在出場(chǎng)并投入正式使用時(shí)就存在兩個(gè)凝汽器的壓差過(guò)小的情況，無(wú)法滿足雙背壓凝汽器的高壓凝汽器壓力大于低壓凝汽器壓力的工作原理。同時(shí)低壓凝汽器的運(yùn)行端差與高壓凝汽器的推算結(jié)果不相符合，導(dǎo)致低壓凝汽器內(nèi)部破壞嚴(yán)重，傳熱功能惡化的情況產(chǎn)生。

3 真空泵特性及優(yōu)化措施

3.1 水環(huán)式真空泵

水環(huán)式真空泵是目前應(yīng)用最為廣泛的抽真空系統(tǒng)主設(shè)備，水環(huán)式真空泵的特點(diǎn)在于使用水作為泵體的密封，因此水環(huán)式真空泵的運(yùn)行必須保證自身抽吸壓力大于水密封泵體而產(chǎn)生的飽和壓力。水環(huán)式真空泵在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生高溫，提升密封水的溫度，為了保證真空泵的抽吸能力，就需要使用冷卻器對(duì)密封水進(jìn)行冷卻，保證密封水溫度處于正常狀態(tài)。如果冷卻器的冷卻水供應(yīng)量不足或者由于長(zhǎng)時(shí)間使用而沒(méi)有保養(yǎng)措施產(chǎn)生水垢，則會(huì)影響密封水溫度，導(dǎo)致真空泵抽吸能力下降。上文所述的低壓凝汽器壓力大于高壓凝汽器壓力的情況，很大程度上就是由于低壓凝汽器內(nèi)水環(huán)式真空泵的密封水溫度要高于高壓凝汽器內(nèi)真空泵的密封水溫度，低壓凝汽器的壓力也因?yàn)闃O限抽吸壓力的提高而提高，因此出現(xiàn)了這種壓力倒掛現(xiàn)象。

3.2 提高真空泵抽吸能力

要提高水環(huán)式真空泵的抽吸能力，對(duì)加強(qiáng)對(duì)泵體密封水溫度的控制是十分有效的措施，因此需要采取相應(yīng)措施降低密封水溫度。在具體措施方面可以通過(guò)不斷補(bǔ)充低溫水的方式保持水環(huán)式真空泵汽水分離罐內(nèi)的溫度，保持抽真空系統(tǒng)的極限抽吸壓力。另外需要隨時(shí)注意真空泵的密封水溫度變化情況，并對(duì)真空泵冷卻器進(jìn)行周期性檢查，在日常使用結(jié)束后對(duì)冷卻器進(jìn)行解題和清洗，保持冷卻器良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3.3 大氣噴射器

大氣噴射器是水環(huán)式真空泵的抽吸壓力因凝汽器壓力問(wèn)題而降低，并無(wú)法使用相關(guān)措施進(jìn)行優(yōu)化時(shí)而使用的工具，通過(guò)在真空泵入口處加裝大氣噴射器來(lái)提高真空泵抽吸壓力。在具體的措施方面，大氣噴射器使用大氣壓與真空泵壓力產(chǎn)生的壓差，通過(guò)空氣射流增加真空泵抽吸壓力，因此通常將大氣噴射器的一端放置在真空泵進(jìn)口管道前，另一端在大氣環(huán)境中。大氣噴射器能夠很好的應(yīng)對(duì)雙背壓凝汽器中的壓力倒掛現(xiàn)象，有效改善低壓凝汽器的壓力大于高壓凝汽器壓力的問(wèn)題。同時(shí)針對(duì)不同季節(jié)的氣溫對(duì)真空泵抽吸能力的影響問(wèn)題，大氣噴射器的運(yùn)行同樣能夠有效降低溫度對(duì)凝汽器壓力降低造成的阻礙與制約。大氣噴射器的運(yùn)用增加了真空泵的空氣流量，使真空泵抽吸室的壓力高于密封水溫度的極限抽吸壓力，因此能夠是真空泵運(yùn)行中的噪聲得到有效控制，并且真空泵內(nèi)部的葉輪部件避免了由于抽吸工作中產(chǎn)生的大量水汽而造成的腐蝕現(xiàn)象。

4 附屬連接管路的優(yōu)化措施

機(jī)組在使用不同凝汽器的情況下，需要進(jìn)行不同的管線布置。單背壓凝汽器由于凝汽器的氣壓相同，因此布線方式也較為簡(jiǎn)單，普遍采用將兩根抽空氣管連接為一條母線的做法，減少機(jī)組內(nèi)的管線數(shù)量，同時(shí)也節(jié)省了對(duì)整體機(jī)組的成本投入。而雙背壓凝汽器由于其技術(shù)特點(diǎn)的原因，對(duì)管線連接的要求要更高，通?？梢苑譃榇?lián)布置型和并聯(lián)布置型。串聯(lián)布置型將凝汽器中的高壓凝汽器管路接入低壓凝汽器中，2個(gè)凝汽器的管路在串聯(lián)之后形成母線接入真空泵組；并聯(lián)布置型則不將高壓凝汽器的管線與低壓凝汽器進(jìn)行串聯(lián)，而是兩者分別接入真空泵組中，相互獨(dú)立。針對(duì)雙背壓凝汽器的功能與技術(shù)特點(diǎn)，串聯(lián)布置可能會(huì)導(dǎo)致凝汽器空氣抽出受阻，應(yīng)該充分采用并聯(lián)式布置，能夠保證兩個(gè)凝汽器相互獨(dú)立的進(jìn)行空氣抽吸，不干擾彼此工作。

5 結(jié)論

從該篇所述可以看出，水環(huán)式真空泵的密封水溫度，無(wú)論凝汽器是單背壓還是雙背壓，都會(huì)對(duì)其抽吸能力造成很大影響，通過(guò)降低密封水溫度是很有效的改善措施。在無(wú)法使用相應(yīng)措施進(jìn)行改善的情況下，則可以使用大氣噴射器來(lái)提高真空泵的抽吸能力，同時(shí)大氣噴射器的使用能夠防止真空泵的噪音污染以及水汽對(duì)真空泵葉輪造成的腐蝕問(wèn)題。而由于雙背壓凝汽器的技術(shù)特性，2個(gè)凝汽器存在一定壓力差，因此使用并聯(lián)式布線，將2個(gè)凝汽器進(jìn)行分隔，能夠有效提升凝汽器的抽真空性能。對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的解決措施，是保證凝汽器抽真空系統(tǒng)運(yùn)行效果與運(yùn)行效率的關(guān)鍵所在。

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