凝汽器真空影響因素分析與提高真空的對(duì)策研究

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第一工程有限公司 尚 偉

提高凝汽器的真空度可有效提高汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的工作效率及熱效率，當(dāng)凝汽器真空度提高1千帕?xí)r空冷機(jī)組汽耗會(huì)降低2.0%左右。如凝汽器的真空度小于正常值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的排汽溫度升高，伴隨著排氣缸及軸承中心發(fā)生變形或位移，從而引起空冷機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)故障。真空度過(guò)低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的循環(huán)熱效率降低，有效焓降低。在道爾頓的分壓定律中指出混合物的總壓力等各組分氣體的壓力之和，因此據(jù)此計(jì)算出凝汽器的實(shí)際壓力是由空氣分壓和蒸汽分壓來(lái)共同決定影響的[1]。如空冷機(jī)組的真空嚴(yán)密性較好，凝汽器的壓力與凝汽器的飽和蒸汽壓力近似相等，可將凝汽器的飽和蒸汽壓力視為凝汽器的壓力，也被稱為壓力缸排氣壓力。

1 凝汽器真空影響因素

1.1 環(huán)境風(fēng)速

空氣在流動(dòng)的過(guò)程中遇到障礙物時(shí)會(huì)在障礙物的迎風(fēng)面形成漩渦，由于漩渦中心處于負(fù)壓區(qū)，因此在漩渦中心處會(huì)吸收更多的空氣，在障礙物的頂部空氣會(huì)出現(xiàn)加速運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。在空冷機(jī)組的散熱器上部散熱后的熱風(fēng)由于處于負(fù)壓區(qū)，會(huì)直接進(jìn)入空冷風(fēng)機(jī)的入口處，這樣會(huì)提高入口風(fēng)的溫度，從而形成熱風(fēng)回流，降低空冷機(jī)組散熱器的換熱效率，降低空冷機(jī)組的真空度。在夏季，由于環(huán)境的溫度較高，如環(huán)境風(fēng)速較大會(huì)導(dǎo)致熱等回流效應(yīng)更加明顯，導(dǎo)致空冷機(jī)組的真空度大幅度降低，不利于空冷機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 環(huán)境風(fēng)向

環(huán)境風(fēng)向?qū)绽錂C(jī)組的真空度將產(chǎn)生直接影響，特別是出現(xiàn)橫向風(fēng)或爐后來(lái)風(fēng)對(duì)空冷機(jī)組的真空度影響更明顯。如當(dāng)出現(xiàn)爐后來(lái)風(fēng)時(shí)，環(huán)境中的風(fēng)會(huì)完全控制住空冷機(jī)組的空冷島，導(dǎo)致其無(wú)法進(jìn)行正常的氣流循環(huán)，從而形成嚴(yán)重的熱回流效應(yīng)，這將會(huì)導(dǎo)致空冷機(jī)組的真空度急劇降低。此外，如兩臺(tái)空冷機(jī)組的空冷島并列布置時(shí)，處于下風(fēng)向的空冷翅片溫度會(huì)明顯高于處于上風(fēng)向的空冷翅片，這也是熱回流效應(yīng)的體現(xiàn)，也會(huì)降低空冷機(jī)組的真空度。

1.3 空冷翅片臟污程度

在空氣機(jī)組中起到換熱作用的是空冷翅片，如空冷翅片的表面臟污或空氣通道堵塞會(huì)嚴(yán)重影響凝汽器的換熱效率。在我國(guó)風(fēng)沙氣候較多地區(qū)，空冷機(jī)組的空冷翅片表面更容易出現(xiàn)臟污現(xiàn)象，空氣通道也可能會(huì)被沙塵等堵塞。如將空冷機(jī)組凝汽器的空冷翅片清洗后，空冷機(jī)組凝汽器的換熱效率會(huì)明顯提高，工作效率及空冷機(jī)組的帶負(fù)荷能力會(huì)明顯增大。

1.4 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度

空冷機(jī)組的冷端主要通過(guò)空氣來(lái)進(jìn)行冷卻，但是空氣的比熱容比較小，所以需要將空冷機(jī)組的散熱面積增大。但是空冷機(jī)組的散熱面積增大就會(huì)吸收更多的太陽(yáng)輻射能，管壁的溫度會(huì)升高，從而會(huì)加大空冷機(jī)組的運(yùn)行熱負(fù)荷。這樣在空冷機(jī)組中的熱負(fù)荷需要通過(guò)對(duì)流、換熱、導(dǎo)熱等形式將熱量傳遞到周圍環(huán)境中，但是管壁的熱阻較小，當(dāng)管內(nèi)和管壁溫度升高溫度值相同時(shí)，管內(nèi)的溫度升高就會(huì)導(dǎo)致空冷機(jī)組的背壓增大[2]。因此，太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度在一定程度上會(huì)引起空冷這就的背壓值升高，直接會(huì)影響空冷機(jī)組的真空度。

1.5 空冷風(fēng)機(jī)集群效應(yīng)

在空冷機(jī)組容量增大的同時(shí)，需增大凝汽器的空冷風(fēng)機(jī)數(shù)量和機(jī)組散熱面積。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)空冷風(fēng)機(jī)的數(shù)量增加時(shí)，多臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行會(huì)形成空冷風(fēng)機(jī)集群效應(yīng)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作效率就會(huì)降低。而當(dāng)空冷機(jī)組的運(yùn)行時(shí)，空冷風(fēng)機(jī)的數(shù)量越多集群效應(yīng)越明顯，冷卻的換熱效率就會(huì)有所降低，導(dǎo)致凝汽器的真空度降低。

1.6 不同壓段疏水因素的影響

在空冷機(jī)組的啟動(dòng)、停止的過(guò)程中存在高壓、中壓、低壓三個(gè)階段的疏水開啟過(guò)程中，當(dāng)疏水量達(dá)到工作需求時(shí)沒有將疏水閥及時(shí)關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致凝汽器內(nèi)部的飽和蒸汽溫度過(guò)高，從而增加凝汽器的排氣壓力，影響真空度。甚至?xí)霈F(xiàn)安全閥膜破裂出現(xiàn)嚴(yán)重的空冷機(jī)組安全事故；抽真空泵分離器的水位的影響。在凝汽器的正常運(yùn)行過(guò)程中真空泵起到維持凝汽器內(nèi)部真空的作用，如果真空泵的分離器水位出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低現(xiàn)象，將會(huì)影響真空泵的正常運(yùn)行，導(dǎo)致其抽真空的能力降低，從而影響凝汽器的真空度。

1.7 真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性的影響

凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性是影響真空的重要因素，降低凝汽器真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的原因主要有：凝汽器、加熱器水位計(jì)如果出現(xiàn)破壞，存在漏點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致空氣進(jìn)入凝汽器內(nèi)部，降低真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性；在凝汽器的消極排汽缸防爆門處、凝汽器入口管板處、凝汽器的入孔門處出現(xiàn)裂縫等導(dǎo)致空氣進(jìn)入凝汽器內(nèi)部，導(dǎo)致真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性降低；在凝汽器正常運(yùn)行過(guò)程中，未將真空開關(guān)閥關(guān)緊，同樣也會(huì)降低系統(tǒng)的嚴(yán)密性；凝汽器真空泵中的封閉水如出現(xiàn)終端的現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致真空泵的抽真空管道進(jìn)入空氣，降低真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性[3]。

2 提高凝汽器真空的對(duì)策

2.1 對(duì)空冷機(jī)組進(jìn)行有效維護(hù)

空冷機(jī)組處于正常工作狀態(tài)時(shí)，也需按照固定的時(shí)間對(duì)機(jī)組進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，對(duì)于機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題進(jìn)行更加具體的分析，從而有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，更好的保證機(jī)組工作狀態(tài)。

如，技術(shù)人員若想使機(jī)組可保證最佳工作狀態(tài)，首先需在對(duì)機(jī)組進(jìn)行有效且詳細(xì)檢查的基礎(chǔ)上，在真空條件下進(jìn)行嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)還需對(duì)真空系統(tǒng)中出現(xiàn)的漏洞進(jìn)行有效檢查，這樣才可更好的對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效發(fā)現(xiàn)。而為保證機(jī)組的工作不因?yàn)槿粘５臋z查而暫時(shí)停止，還可在對(duì)機(jī)組進(jìn)行停機(jī)檢修的時(shí)間段內(nèi)對(duì)機(jī)組進(jìn)行有效風(fēng)壓檢查，如檢查過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題一定要馬上進(jìn)行處理。不僅如此，還需對(duì)空冷機(jī)組中的管束散熱片進(jìn)行有效、高頻的清潔，同時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

尤其是針對(duì)于風(fēng)沙較大的地區(qū)，空冷機(jī)組在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)其管束的內(nèi)部十分容易出現(xiàn)產(chǎn)生較大的灰塵，并可能會(huì)造成灰塵的擠壓，更加難以去除，影響空冷機(jī)組的工作狀態(tài)。針對(duì)這種情況，應(yīng)按照固定時(shí)間更加詳細(xì)地對(duì)機(jī)組中的散熱片進(jìn)行有效沖洗，利用這種方法可很好的降低事故發(fā)生的頻率。對(duì)空機(jī)組中的疏水系統(tǒng)采取定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)疏水系統(tǒng)中的問(wèn)題，可很好地降低閥門及疏水系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題而對(duì)整個(gè)空冷機(jī)組造成損壞的幾率。

2.2 保證風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于相同水平

空冷機(jī)組的風(fēng)機(jī)在進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中存在著轉(zhuǎn)速不一致的情況，而只有將風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)才可使得機(jī)組能夠最大化的對(duì)真空進(jìn)行有效提升。

如，技術(shù)人員可使各列中的單元熱負(fù)荷更好的區(qū)域均等，如在某一列中的凝結(jié)水穩(wěn)較低或其進(jìn)行抽氣的溫度不高的情況發(fā)生時(shí)，可認(rèn)為其發(fā)生了熱負(fù)荷不均勻的情況，針對(duì)于這種情況首先應(yīng)對(duì)空冷機(jī)組的背壓進(jìn)行有效提升，可使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得到有效的降低。如不能將背壓進(jìn)行升高則需運(yùn)用備用真空泵。使用真空泵可更加有效的對(duì)當(dāng)前各列之中的氣流情況進(jìn)行改變，從而使空冷機(jī)組的熱負(fù)荷可更好的達(dá)到相同水平。這時(shí)就可更加有效的將抽氣溫差及相應(yīng)的凝結(jié)水的水溫控制在3攝氏度的范圍內(nèi)。

技術(shù)人員還需對(duì)當(dāng)前環(huán)境中的風(fēng)向及風(fēng)速進(jìn)行有效的監(jiān)控，如出現(xiàn)不利于空冷機(jī)組的風(fēng)環(huán)境，那么將會(huì)使得空冷機(jī)組的背壓發(fā)生較大程度變化的情況。如果當(dāng)前的風(fēng)速已超過(guò)5米每秒的臨界值時(shí)，空冷機(jī)組就十分容易出現(xiàn)熱負(fù)荷不均勻的現(xiàn)象，這時(shí)一定要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)維修，從而有效的防止由于冷卻單元產(chǎn)生不凝結(jié)氣體的區(qū)域，使得空冷管束之中的液體發(fā)生凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致管束凍結(jié)而致使液體也不進(jìn)行流動(dòng)。

2.3 在寒冷氣候條件下對(duì)空冷機(jī)組采取防凍保護(hù)措施

當(dāng)空冷機(jī)組處于不同的氣候條件下時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)氣候的實(shí)際情況選擇不同的措施對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的適應(yīng)。尤其是在較為寒冷的冬季，此時(shí)由于機(jī)組的氣溫較低，所以會(huì)使得機(jī)組所需的煤量較低，為了更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，機(jī)組在冬季運(yùn)行時(shí)的情況較多[4]。

如，技術(shù)人員可對(duì)空冷機(jī)組采取防凍措施來(lái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行保護(hù)。具體來(lái)說(shuō)可以凝結(jié)水的溫度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)凝結(jié)水的溫度位于25攝氏度以下且已保持此溫度達(dá)30秒左右，那么熱工人員就需要對(duì)該順流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有針對(duì)性的降低，一直到風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行為止。直到水溫可得到30攝氏度以上時(shí)才可停止順流風(fēng)機(jī)，讓轉(zhuǎn)速更好的下降。針對(duì)于其他的情況來(lái)說(shuō)，無(wú)論那一列的抽氣溫度在25攝氏度以下或在20攝氏度以上時(shí)，都需對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行30秒左右的保持時(shí)間，再對(duì)上一步驟進(jìn)行有效的重復(fù)。

2.4 有效控制疏水閥門

空冷機(jī)組的正常啟動(dòng)時(shí)一定會(huì)進(jìn)行一些相應(yīng)的操作，同時(shí)還需要注意的是如果想要使得空冷機(jī)組保持在一定的狀態(tài)時(shí)也需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的操作。因此技術(shù)人員可對(duì)兩種措施進(jìn)行有效的合并，發(fā)現(xiàn)兩者之中的共同點(diǎn)來(lái)完成兩種情況的操作。

例如，技術(shù)人員可通過(guò)將疏水閥門進(jìn)行開啟，利用此種操作來(lái)對(duì)空冷機(jī)組進(jìn)行有效的啟動(dòng)，并一直將其保持在高效運(yùn)行的狀態(tài)之下。首先需要將空冷機(jī)組之中的高壓、中壓、低壓三種壓力之下的疏水閥門共同進(jìn)行開啟，再將此種現(xiàn)象進(jìn)行開啟或是進(jìn)行保持以后，則還需要注意到其他方面的問(wèn)題。比如說(shuō)如果將疏水閥門按照上文所述的方法進(jìn)行開啟，那么不可避免的會(huì)將數(shù)量巨大的高溫疏水以及一些高溫蒸汽對(duì)凝汽器中進(jìn)行傳輸。此時(shí)就需要更加細(xì)致的調(diào)節(jié)閥門的開啟以及進(jìn)行關(guān)閉的時(shí)間，在完成疏水的相關(guān)操作以后一定要對(duì)閥門及時(shí)、有效的進(jìn)行關(guān)閉操作，保障空冷機(jī)組的完全性與穩(wěn)定性。

2.5 充分進(jìn)行嚴(yán)密性測(cè)試

空冷機(jī)組真空較低的問(wèn)題廣泛存在于所有的機(jī)組之上，而其中最重要的就是真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性不達(dá)標(biāo)，因此技術(shù)人員針對(duì)于這種問(wèn)題，就需要選擇十分有效的措施來(lái)對(duì)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性問(wèn)題進(jìn)行更加集中的解決和發(fā)現(xiàn)，以此來(lái)對(duì)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行針對(duì)性的增強(qiáng)。

例如，技術(shù)人員可采取對(duì)空冷機(jī)組按照規(guī)定的時(shí)間有效的進(jìn)行真空系統(tǒng)的查漏工作，并根據(jù)查漏的情況來(lái)對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的補(bǔ)漏。這樣可更加有效的對(duì)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性進(jìn)行較好的保障；其次還需要對(duì)真空系統(tǒng)按照固定的時(shí)間間隔進(jìn)行檢查，與其同時(shí)進(jìn)行檢查的部分還有負(fù)壓系統(tǒng)之中的閥門以及相應(yīng)的管道等其他的部件，針對(duì)于這些部件需要對(duì)其防止泄露的問(wèn)題進(jìn)行較為集中的改善，從而從根本上對(duì)泄露過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題按照最快的速度對(duì)其進(jìn)行有效處理，保證泄露的含量降至最低。不僅如此，還需要對(duì)密封水的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的檢查，對(duì)其檢查的重心可集中在對(duì)凝結(jié)泵以及真空泵上面。

最后，還可通過(guò)設(shè)立完善的檢查系統(tǒng)的方式來(lái)對(duì)空冷機(jī)組的關(guān)鍵部分進(jìn)行詳細(xì)檢查，同時(shí)引入一定數(shù)量具有詳細(xì)工作經(jīng)驗(yàn)的工作人員來(lái)對(duì)設(shè)備的使用情況進(jìn)行更加具體的推測(cè)，并將其詳細(xì)的記錄在案。通過(guò)推測(cè)來(lái)將需要進(jìn)行替換的器件進(jìn)行充分準(zhǔn)備，使其能夠更加迅速的得到很好的替換，保證空冷機(jī)組運(yùn)行的流暢性不受到干擾。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析凝汽器真空影響因素，包括循環(huán)冷區(qū)進(jìn)出口溫度、系統(tǒng)傳熱系數(shù)、冷卻水水量、冷卻效率、真空嚴(yán)密性、設(shè)備水位等，從通過(guò)對(duì)真空嚴(yán)密性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行檢查、合理設(shè)置和調(diào)整相關(guān)等方面，探究如何提高凝汽器真空對(duì)策。在提高真空對(duì)策的過(guò)程中，需要注意保證循環(huán)冷卻水的質(zhì)量合格，還需要對(duì)凝汽器的管壁進(jìn)行定期的清潔，合理設(shè)置相關(guān)水位、流量、溫度等。對(duì)凝汽器真空度的影響因素非常多、治理的難度大，需要相關(guān)工作人員給予高度重視，推動(dòng)空冷機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與可靠性。