電廠汽輪機(jī)真空降低的原因分析及處理

紀(jì)云峰 國電康平發(fā)電有限公司

凝汽器的作用是冷卻汽輪機(jī)排汽，使其受凝結(jié)成水，形成高度真空。汽機(jī)內(nèi)的蒸汽膨脹，比大氣壓力更低，實(shí)現(xiàn)多做功。作為汽輪機(jī)組的一個(gè)重要附屬設(shè)備，凝汽器的真空度與機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性密切相關(guān)。如果凝汽器工作狀態(tài)惡化，會(huì)增加汽輪機(jī)汽耗、熱耗，減少出力。汽輪機(jī)凝汽器真空下降，會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)軸承中心偏移，排汽缸溫度上升，甚至導(dǎo)致汽輪機(jī)組振動(dòng)。直接威脅汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子尾部葉片的壽命。

一、汽輪機(jī)的組成與基本原理

汽輪機(jī)是一種精密重型機(jī)械設(shè)備，在高溫、高壓、蒸汽環(huán)境下高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。汽輪機(jī)與蒸汽鍋爐、加熱器、凝汽器、發(fā)電機(jī)一起，組成發(fā)電設(shè)備。汽輪機(jī)本身由轉(zhuǎn)動(dòng)、靜止部分組成，其中，轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）包括主軸、聯(lián)軸器、葉片、葉輪等；靜止部分包括氣缸、隔板、靜葉柵、軸承、汽封等。汽輪機(jī)的主要工作原理是，鍋爐產(chǎn)生高溫蒸汽，高溫蒸汽進(jìn)入高壓缸、中壓缸，推動(dòng)葉輪、葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)主軸，從而使蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能。接著，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連，這樣，汽輪機(jī)的扭矩就傳遞給了發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。

二、汽輪機(jī)凝汽器真空急劇下降的原因及處理

（1）循環(huán)水中斷。循環(huán)水是汽輪機(jī)低壓缸排汽的冷卻介質(zhì)，循環(huán)水的流量、溫度影響低壓缸排汽溫度以及凝汽器真空。風(fēng)力越小、環(huán)境溫度越高，冷水塔淋水盤下落時(shí)，循環(huán)水換熱效果越差，被風(fēng)帶走的熱量越少，循環(huán)水溫降越小，循環(huán)水溫度越高。相同的凝汽器冷卻效果下，增加循環(huán)水出水溫度，也會(huì)增加對應(yīng)的低壓缸排汽溫度，導(dǎo)致凝汽器真空下降。（2）抽氣器工作失靈。抽氣器效率降低或者工作不正常，與凝汽器端差增大有關(guān)，可以檢查射水池水溫是否過高，射水泵出口壓力是否正常，電流是否正常，抽氣器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性是否正常，有條件的可以對抽氣器的工作能力進(jìn)行試驗(yàn)。如果抽氣器工作失靈，需要根據(jù)真空情況，及時(shí)降低負(fù)荷，迅速啟動(dòng)備用射水泵。如果無法維持，要注意緊急停機(jī)。

三、如何防范汽輪機(jī)的真空度下降問題

（一）緩慢開展混汽暖管工作

正常情況下，只有機(jī)組正式投入使用后才可以進(jìn)行混汽的投入工作，同時(shí)，還需要開展相應(yīng)的暖管工作。主要是因?yàn)樵跈C(jī)組停止運(yùn)行之后再次啟動(dòng)的時(shí)候，在混汽管道內(nèi)部往往都會(huì)存在一定數(shù)量的空氣積存問題。在開展混汽管道暖管工作的時(shí)候，積存的空氣就會(huì)進(jìn)入到對應(yīng)部件內(nèi)部中。暖管過程溫度升高不要太快，升溫最好控制在2～3℃/min的速度進(jìn)行，嚴(yán)格控制溫升速度，隨時(shí)檢查管道的熱脹情況和機(jī)組是否受力，否則須減緩暖管速度或停止暖管，打開淋閥及疏水器，檢查疏水系統(tǒng)是否通暢。開展暖管工作時(shí)做好如下幾點(diǎn)：第一，內(nèi)部壓力的適當(dāng)調(diào)高以及排空閥的適當(dāng)開啟。第二，電動(dòng)閥的停止操作務(wù)必緩慢進(jìn)行，主要目的就是為了在密切關(guān)注真空度的基礎(chǔ)上，將管道內(nèi)部積存的空氣以合理的時(shí)間進(jìn)行消化。

（二）工作循環(huán)水水面高度

需要在工作循環(huán)液面設(shè)置一定液面高度，如果液位太高，汽水分離會(huì)變得困難，排氣會(huì)變得不暢通。當(dāng)真空泵的真空度降低且真空泵電機(jī)負(fù)荷過高，甚至?xí)l(fā)生自燃。為了避免液位過高，在真空泵到泵出口處設(shè)置有溢流管。汽輪機(jī)系統(tǒng)中使用的真空泵在正常運(yùn)行期間吸入氣體和蒸汽的混合物，水蒸汽被泵中的冷凝液吸收，當(dāng)循環(huán)工作泵的流量增加時(shí)，水蒸汽超過溢流并從溢流管排出。在正常工作期間監(jiān)視真空環(huán)的流量，通過溢流管檢查排水情況，確認(rèn)多余的水已從排水管中排出。此時(shí)，真空泵的流量增加，表明工作期間真空泵的液位很高。通過操作蒸汽分離點(diǎn)入口管的出水管或通過電磁閥的控制，可以適當(dāng)?shù)嘏懦鏊?。需要調(diào)節(jié)汽水分離的程度時(shí)，可以打開和關(guān)閉液位控制閥前面的手動(dòng)門。汽輪機(jī)的真空系統(tǒng)真空泵運(yùn)行時(shí)，工作液是在排水運(yùn)行方式。尤其在冬季，真空泵會(huì)吸引混合物中不包含的許多氣體，排氣中會(huì)攜帶更多的水，并且使排氣管變干，從而使真空泵處于真空狀態(tài)。此時(shí)，通過放水來調(diào)節(jié)工作液的液位。

（三）軸承部位的合理檢查

軸承自身作為汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的關(guān)鍵連接部分之一，對于整體機(jī)組的運(yùn)行有著是十分重要的意義。因此在汽輪機(jī)正式投入運(yùn)轉(zhuǎn)之前需要針對其中的軸承及其相關(guān)部件的狀態(tài)展開細(xì)致嚴(yán)格的檢查工作，確保各個(gè)軸承及其相關(guān)部位在工作的時(shí)候始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，針對時(shí)常出現(xiàn)問題制定出相應(yīng)的解決方案，確保問題發(fā)生后可以用最快的速度來解決。除此之外，在軸承相關(guān)部位上安裝防軸電流設(shè)備，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測其工作狀態(tài)，在溫度過高之時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的措施予以解決。問題解決后要先通過試運(yùn)行，確保故障完全解決之后，再將汽輪機(jī)投入使用。

（四）循環(huán)水系統(tǒng)處理

由于開式循環(huán)水所取的循環(huán)水系統(tǒng)中含有很多漂浮物，需要將過濾器安裝在循環(huán)泵的入口處、集水槽和循環(huán)泵池的入口處以及各循環(huán)泵的入口位置。通過對水生植物、小型水生動(dòng)物如魚蝦、沉積物、蠕蟲等進(jìn)行攔截，能夠有效消除由于水質(zhì)導(dǎo)致的銅管堵塞，并在處理后獲得預(yù)期的結(jié)果。除此之外，為了解決夏季水溫過高的問題，主要是采用強(qiáng)流量換熱處理方法，并將循環(huán)水流量從1500m3/h增加到3000m3/h。

四、結(jié)束語

綜上所述，汽輪機(jī)凝汽器真空度與裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，在實(shí)際運(yùn)行中，有多種原因會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)凝汽器真空下降。需要相關(guān)人員熟悉設(shè)備和系統(tǒng)的特性，加強(qiáng)監(jiān)視及管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行全面分析，查找原因并處理，使凝汽器在最佳真空狀態(tài)，保證真空系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。