150MW汽轮机组真空低原因分析及处理方案

摘要：150MW汽轮机组正常运行中真空度偏低，导致汽轮机运行的安全性和经济性降低。本文分析了机组在制造、安装、调试、运行中存在的一些主要问题以及造成机组真空度偏低的因素，有针对性地提出了应对措施，保证机组在合理的背压下安全、经济运行。

关键词：凝汽器 真空度 原因分析 预防措施

1、引言

凝汽真空系统是凝汽式汽轮机组的一个重要组成部分，它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标之一，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。一般运行经验表明，凝汽器真空每下降1kPa，机组汽耗会增加1. 5% ～2. 5%；而传热端差每升高1度，供电煤耗增加1. 5～2. 5g/（kWh）。经计算表明：在蒸汽初参数为9. 0MPa、490度，排汽温度每降低10度，热效率增加3.5%，排汽压力从0.006MPa降到0.004MPa，热效率增加2.2%。由此可见，汽轮机排汽压力越低，工质放热过程的平均温度也越低（即增加了吸热与放热的平均温度差），工质循环的热效率也越高。因此，保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空，是每个发电厂节能的重要内容。本文针对150MW机组真空度偏低的状况，通过对机组正常运行参数及指标的实际值与基准值的偏差比较，从中找出了一些影响150MW机组真空度的因素。近几年来，努力解决了一些影响机组真空度的关键问题，从而逐步提高了机组运行的安全性和经济性。

2、影响真空度的主要因素及采取的措施

2.1 循环水进水温度

循环水进水温度是影响凝汽器真空的最直接因素。在其它参数不变的情况下，循环水进水温度低，凝汽器排汽压力降低，凝汽器真空升高。有些沿海沿江河发电公司机组使用开式循环系统，所以，循环水进水温度主要取决于环境温度与冷却水源。环境温度低，则循环水进水温度低。

2.2 循环水温升

循环水温升同样是影响凝汽器真空度的最直接因素。在其他参数不变的情况下，循环水温升降低， 则凝汽器排汽压力降低，凝汽器真空升高。循环水温升是凝汽器热负荷与凝汽器循环冷却水冷却能力的具体反映，凝汽器热负荷小，循环冷却水冷却能力强，则循环水温升降低，凝汽器排汽压力降低，凝汽器真空提高。

2.3 凝汽器清洁程度

凝汽器清洁程度影响传热热阻，清洁程度好则传热热阻小、端差小，反之则大。影响清洁程度的因素主要是循环水质（有些发电公司设计时无胶球清洗装置）。自投入运行以来，凝汽器没有进行过有效的清洗和除垢处理，加上循环水系统运行多年没有有效地防护其与外界接触的部分，导致循环水系统受到污染和杂物沉积过多（风尘天气），致使前池内沉於，导致大量污物进入凝汽器钢管，且新机组循环水出水管道没有抽空气装置，为保证机组安全故而未采取循环水系统虹吸运行，导致凝汽器进出压差减小，从而导致流速（1.6m/s）远低于设计值（2.0m/s），加速凝汽器的结垢，使凝汽器的端差不断升高，最高达到14度。凝汽器不锈钢管内的结垢严重，导致凝汽器不锈钢管传热效率下降，致使凝汽器真空度降低，端差升高，严重时影响机组带负荷的能力。为此，机组分别采用化学清洗，将凝汽器换热管表面附着的垢物去除，使换热管表面清洁光滑，保证凝汽器换热管的传热效率，降低端差，保障机组安全、经济和稳定运行。

2.4真空严密性

凝汽器真空严密性是表征凝汽器工作特性的主要指标，是影响汽轮机经济运行的主要因素之一。进入凝汽器的空气，由于蒸汽带入的只是极微量，大部分则是由于真空系统不严密而漏入的。漏气量的大小除与负荷有关外，还与设备状况运行条件等因素有关。

影响真空严密性降低的原因及其处理方法：

（1）本体疏水扩容器泄漏。一方面，机组启、停中高温高压疏水不但增加凝汽器热负荷，而且还增大扩容器各集水管之间的压差、温差；另一方面，运行中机组疏放水门的不严导致的长久冲刷，最终导致扩容器与疏水管之间的连接焊缝发现裂纹，致使大气漏入凝汽器。针对本体疏水扩容器的泄漏。一方面对疏水压力、温度相差较大的接口，加装波纹膨胀节；另一方面做好定期灌水查漏工作，并利用停机机会逐步更换优质疏水阀门及焊缝的检查、消漏。

（2）汽轮机轴封压力不正常。在机组启动过程中，若轴封供汽压力不正常则凝汽器真空度会缓慢下降，当轴封压力低时，前、后轴封会因压力不足而导致轴封处空气拉入汽缸，上汽轮机排汽缸温度升高，凝汽器真空度下降。造成轴封压力低的原因可能是轴封压力调节阀故障：轴封供汽系统上的阀门未开或开度不够。当确定轴封压力不足时，应立即检查轴封压力、汽源是否正常，在一般情况下，只要将轴封压力调至0即可。若轴封汽源本身压力不足，则应立即切换轴封汽源，若仍有问题再检查其他方面。

（3）处于负压区域的阀门误开。当确定处于负压区域的阀门误开造成机组真空缓慢下降时，应迅速恢复原状。

（4）低压缸结合面泄漏。一是汽缸制造、检修、安装质量有问题，汽缸结合面不严有残余应力存在，机组投运后出现漏汽。二是机组启、停过程中加减负荷太快。停机后，汽缸保温打掉得过早或检修后保温包得不好，停机后缸温下降过快或汽缸进冷汽冷水等，使汽缸内外壁温差过大，致使上、下缸结合面吻合度不好，局部产生间隙致使空气进入汽轮机造成真空度下降。针对以上情况，可采用新型耐高温密封胶条形成一道闭环式密封带，并在结合面涂抹修补剂进行密封。机组启、停中按汽轮机厂家的要求控制负荷变化率，检修时认真执行汽机检修规程。

（5）轴封冷却器水封筒水封效果不好。自机组投运以来，水封筒一直采取的注水方式是：启动前注水一次后关闭注水门，水封筒疏水至凝汽器手动门开度较大。运行中由于调峰的需要，不能满足水封筒正常的水封需要，导致轴封漏入的空气进入凝汽器。针对此情况，一是关小水封筒至凝汽器的手动门，二是保持水封注水们适当的开度，三是维持好轴封端部不致负压过大。

3、结论

本文分析了150MW汽轮机组在制造、安装、调试、运行中存在一些主要问题以及造成机组真空度偏低的因素，有针对性地提出了相对应的措施，保证机组在合理的背压下安全、经济运行。使我国150MW汽轮机向高自动化、高效率化、高能源利用率等方向全力前进，为我国经济建设提供低能源消耗的高效率汽轮机，在火力发电、石油化工、油田、冶金、煤气、医药、木材、食品等各个领域突飞猛进。

参考文献：

【1】中华人民共和国国家标准GB2900.46-83、GB2900.47-83 电工名词术语

【2】《数学手册》人民教育出版社1979年5月版

【3】汪玉林《试论我国小功率汽轮机的发展》

【4】郑云之《现代汽轮机在我国的发展与展望》