330 MW 機組凝汽器真空低原因分析及處理

李 勇 張寶東江蘇華電揚州發(fā)電有限公司運行部

330 MW 機組凝汽器真空低原因分析及處理

李 勇 張寶東
江蘇華電揚州發(fā)電有限公司運行部

介紹了江蘇華電揚州發(fā)電有限公司7號機組在運行過程中凝汽器真空偏低的情況，通過分析，進行了針對性的查找，及時找出了影響真空的原因，經(jīng)過處理后凝汽器真空恢復正常。

凝汽器；真空泵；工作液；循環(huán)水泵；嚴密性

在熱力發(fā)電廠中，凝汽器真空是衡量機組經(jīng)濟性的重要指標之一，凝汽器真空下降，將使得排汽壓力升高，可用焓降減小，不但影響機組的出力和經(jīng)濟性，同時可能造成汽輪機軸向推力增大、汽輪機末級葉片損壞等重大事故，影響機組安全穩(wěn)定運行。因此，在運行中維持凝汽器的正常真空，對于保證機組安全經(jīng)濟運行有著重要的意義。

1 系統(tǒng)簡介

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司2×330 MW機組為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的C300/N330-16.67/538/538型汽輪機，采用亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排氣、抽汽凝汽式汽輪機。正常運行時，機組軸封用汽主要由高、中壓缸軸封漏氣形成自密封，輔汽及冷再作為備用汽源；每臺機組配置兩臺水環(huán)式真空泵，正常一運一備。配置兩臺循環(huán)水泵，其中2號循環(huán)水泵有高、低速兩種運行方式；配置一臺開水循環(huán)水泵；配置三臺閉式循環(huán)冷卻水泵，其中3號閉式循環(huán)冷卻水泵為400 V的小泵，功率約為1號、2號閉式泵的1/2，環(huán)境溫度低時采用3號閉式循環(huán)冷卻水泵運行；凝汽器設(shè)計端差為3～6℃。

2 事件經(jīng)過

2017年3月12日，6、7號機組雙機運行，負荷均約為195 MW ，環(huán)境溫度10℃，6、7號機組均采用2號循泵低速運行的方式，6、7號機組真空分別為-97.7 kPa和-94.93 kPa，運行人員通過分析對比發(fā)現(xiàn)，7號機組真空明顯偏低，嚴重影響了機組的經(jīng)濟性。

3 原因分析及處理

3.1 凝汽器的工作原理

眾所周知，凝器的真空主要是由于汽輪機排汽排入凝器汽側(cè)，通過循環(huán)水不斷的把排汽熱量帶走，使排汽凝結(jié)成水，其比容急劇減?。s減小為原來的三萬分之一）而形成真空。在運行中難免會有不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng)使得凝汽器真空下降。真空抽氣系統(tǒng)的作用就是在機組啟動初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空，并在機組正常運行過程中及時抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體。

3.2 影響凝汽器真空的主要因素

一般來說影響凝汽器真空的主要因素有：（1）真空表指示有誤；（2）循環(huán)水入口溫度升高；（3）循環(huán)中斷或者水量偏低；（4）凝汽器銅管泄漏；（5）凝汽器滿水或者水位過高；（6）凝汽器熱負荷過大；（7）加熱器事故疏水閥誤開、給泵密封水回水至凝汽器單級水封水位過低；（8）凝汽器補水管道少量泄漏；（9）主機或給泵小汽輪機的軸封中斷或者供汽壓力不足；（10）真空系統(tǒng)少量泄漏；（11）真空抽氣系統(tǒng)出力不足；（12）凝汽器冷卻面結(jié)垢或腐蝕，傳熱惡化；（13）軸加滿水或無水位運行；（14）主再熱汽疏水門誤開等。

3.3 真空下降的原因排查

3.3.1 檢查真空表指示是否準確

運行人員發(fā)現(xiàn)7號機組真空偏低后，立即檢查低壓缸排汽溫度與凝汽器真空是否對應(yīng)，同時聯(lián)系熱控人員對真空表進行校對，確定真空表計是否準確，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)真空表指示準確無誤。

3.3.2 檢查機組軸封系統(tǒng)

軸封系統(tǒng)的主要作用是向汽輪機、給泵小汽輪機的軸封提供密封蒸汽，在高壓段是防止蒸汽向外漏氣，低壓段防止空氣漏人系統(tǒng)內(nèi)，如果軸封壓力調(diào)整不當造成軸封供汽中斷或者供汽壓力過低，將使得高壓段蒸汽漏出，同時將導致空氣等不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的后汽缸，最后不凝結(jié)氣體積聚在凝汽器中影響傳熱，影響機組真空。

為排除軸封系統(tǒng)供汽低造成凝汽器真空下降的可能，運行人員對軸封系統(tǒng)進行了全面檢查。由于當時負荷較低，軸封母管溢流調(diào)整門在全關(guān)位置，輔汽供軸封調(diào)整門開度約為20%，軸封母管壓力維持在49.03 kPa，低壓軸封供汽溫度156℃，均在正常范圍內(nèi)，為了排除軸封漏汽的可能，運行人員將軸封母管壓力適當提高至56kPa，觀察5 min后，機組真空基本沒有變化，排除了軸封系統(tǒng)漏空氣的可能。

3.3.3.檢查凝汽器熱井水位

眾所周知，如果凝汽器滿水或者水位過高，將淹沒凝汽器換熱面，使得換熱面積減小，影響凝汽器換熱，凝汽器真空下降。運行人員對凝汽器水位進行了檢查，并將就地水位計和DCS水位計進行對比，就地水位計和DCS水位計基本相同，均約為500 mm，在正常運行范圍內(nèi)。

3.3.4 真空嚴密性試驗

如果真空系統(tǒng)嚴密性差，將造成大氣中大量不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng)，造成凝汽器真空下降。為了確定是否由于真空嚴密性差造成真空下降，運行人員進行了真空嚴密性試驗，真空嚴密性試驗的結(jié)果為真空每分鐘下降150 Pa/min，合格。排除了真空嚴密性差，系統(tǒng)大量漏真空的可能性；

3.3.5.檢查真空抽氣系統(tǒng)

真空抽氣系統(tǒng)的作用在機組啟動初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空，并在機組正常運行過程中及時抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體，如果真空抽氣系統(tǒng)故障或者出力不足，就會造成外界漏入的不凝結(jié)氣體在系統(tǒng)中滿滿積累，造成凝汽器真空下降。

運行人員通過檢查真空泵運行工況發(fā)現(xiàn)，72號真空泵工作液溫度為33.15 ℃，遠高于真空泵的工作液的設(shè)計水溫，造成真空泵處理不足，從而造成7號機組真空下降。

3.4 故障處理

通過排查，初步分析7號機組凝汽器真空下降的原因為72號真空泵工作液水溫過高，造成真空泵處理不足，最終影響了機組真空。

由于真空泵的冷卻液是通過閉式循環(huán)冷卻水提供，運行人員立即對6、7號機組閉式循環(huán)水溫進行了比較，發(fā)現(xiàn)7號機組閉冷水溫度為29.94℃，72號真空泵工作液溫度為33.15℃。6號機組閉冷水溫度為21.78℃，61號真空泵工作液溫度23℃。顯然，72號真空泵工作液溫度高的原因是由于7號機閉冷水溫度高所致。

通過分析對比發(fā)現(xiàn)，7號機組閉冷水溫之所以偏高的主要原因是由于公用系統(tǒng)中，儀用空壓機、除灰空壓機以及化學用閉冷水等用戶均運行于7號機組閉冷水系統(tǒng)，這使得7號機組閉冷水溫度明顯高于6號機組，偏離設(shè)計值。

為了降低閉冷水溫度，運行人員立即將閉式冷卻水泵由73號閉冷水泵（400 V的小泵）調(diào)至71號閉式冷卻水泵運行，但是切換后，閉式冷卻水溫度并沒有降低。運行人員懷疑可能為開式水量不足，隨即啟動7號機開式冷卻水泵，開式水泵啟動后，閉式冷卻水溫很快降到了17℃，真空泵冷卻液溫度降至21℃，真空泵恢復了正常運行工況，真空提高到了-96.92kPa。但是由于開式水泵啟動后，凝汽器循環(huán)水量減小，循環(huán)水溫升過大，不能滿足凝汽器所需循環(huán)水量，為此運行人員立即啟動將循泵切至高速泵運行，并停止了開式循環(huán)水泵，經(jīng)過切換之后，7號機組閉冷水溫度穩(wěn)定在19.6℃，71號真空泵工作液溫度穩(wěn)定在21.46℃，機組真空穩(wěn)定在了97.83 kPa，真空恢復了正常。

4 真空泵工作液溫度過高對凝汽器真空的影響

水環(huán)式真空泵運行時由于吸入?yún)^(qū)是負壓狀態(tài)，如果工作液的溫度高于吸入?yún)^(qū)負壓對應(yīng)的飽和溫度，那么水就會發(fā)生汽化，使得泵內(nèi)真空度下降，直接影響抽吸能力。所以工作液溫度越低，泵的運行效率就越高，出力就越高。影響工作液溫度的因素主要有：（1）汽機排氣溫度；（2）冷卻器冷卻水量及冷卻水溫度；（3）冷卻器的清潔程度；（4）真空泵的補水溫度等；

水環(huán)式真空泵的工作性能與被抽吸氣體的狀態(tài)、工作水的溫度及性質(zhì)有關(guān)，生產(chǎn)廠家通常只給出規(guī)定條件下的特性曲線。當實際工作條件與規(guī)定條件不同時，必須對其特性曲線進行修正。工作水的溫度對吸氣量的影響很大，水溫高，抽氣量減少，定量的變化可按下列公式進行換算：

式中：ps(15)、ps(t)分別為工作液溫度為15℃和t時飽和蒸汽壓力，kPa；Ga(15)和Ga(t)分別為工作液溫度為15℃和t時的吸氣量，m3/min。

對于水環(huán)式真空泵，在其他條件不變的情況下，工作水溫升高，對應(yīng)的飽和蒸汽壓力勢必升高，抽氣能力下降，使得真空泵抽吸空氣量減少，不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)不能及時被抽出，在凝汽器中積聚，影響了凝汽器的換熱效果，抽氣口的氣汽混合物中的不凝結(jié)氣體分壓增加，總壓也隨之增加，使得凝汽器背壓升高，凝汽器真空下降，由此可見，真空泵的工作水溫對凝汽器的真空度、抽氣量均有影響，因此運行中必須保證真空泵的工作水溫正常。

5 結(jié)語

通過分析，最終找到了7號機組真空偏低的原因，運行人員通過該變循泵的運行方式以后，使閉冷水溫度和真空泵工作液溫度均下降到工作范圍內(nèi)，從而提高了凝汽器真空，使得機組經(jīng)濟性得到了提高。

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10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.07.014

李勇：（1982.6）男，?？疲こ處?、技師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠集控運行工作。張寶東：工程師，火力發(fā)電廠集控運行。