浅谈汽轮机真空真空低的原因及提高措施

摘要：华能运河发电厂#5、6汽轮发电机组为上海汽轮机厂生产的型号为C330-16.7/0.8/538/538，型式为反动式、单抽、一次中间再热、高中压缸合缸、双缸双排气、抽汽凝汽式汽轮机。两台330MW发电机组自试运以来真空系统一直存在各种原因引起的泄露、故障。对于凝汽式汽轮机，真空的高低对汽轮机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性影响极大。

关键词：汽轮机 原因分析提高措施

一、理论概念：

真空度（真空）的定义与计算

凝汽器真空是大气压力与工质的绝对压力之差值，用符号pv表示。由于机组安装所处地理位置不同，单独用汽轮机真空的绝对数进行比较难以确定机组真空的好与差，所以用真空度来反映汽轮机凝汽器真空的状况。真空度是指凝汽器的真空值与当地大气压力比值的百分数。计算时，当日大气压力取24小时平均值，真空值取当日24小时现场抄表所得的平均数。

真空度（%）=（凝汽器真空值/当地大气压）×100%

一般说真空每降低1kPa，或者近似地说真空度每下降一个百分点，热耗约增加1.05%（发电煤耗率约3.0g/kW.h ），出力降低约1%。

二、分析真空的影响原因：

凝汽器真空度与循环水入口温度、循环水量、凝汽器清洁度、凝汽器真空严密性及负荷等指标有关。气候变化等因素引起凝汽器真空降低及真空系统泄漏均会引起热耗上升。影响凝汽器真空变化的原因有：

（1）负荷变化引起汽轮机排汽量变化。负荷率高，低压缸正常的排汽热负荷高，真空变差。

（2）冷却水入口温度。冷却水入口水温上升过高，通常发生在夏季，采用循环供水系统更容易产生这种情况。冷却水入口温度对凝汽器真空的影响很大，在其他条件相同的情况下，冷却水入口水温每增加1℃，凝汽器真空下降0.4kPa，热耗增加0.4%。

（3）冷却水量变化。在相同负荷下，若凝汽器冷却水出口温度上升，即冷却水进、出口温差增大，说明凝汽器冷却水量不足，应增开一台冷却水泵。在其它参数相同的情况下，如果循环冷却水流量不足，凝汽器真空则下降。

（4）凝汽器清洁度变化。凝汽器清洁系数降低不但引起凝汽器端差增大，而且冷却水温升减小。凝汽器清洁系数降低的主要原因是：胶球清洗装置运行不正常；胶球质量不满足设计和使用要求；冷却水品质不合格，冷却管内表面结垢或堵塞冷却管。凝汽器设计清洁度一般为0.8～0.85，但国产引进型300 MW机组凝汽器实际平均运行清洁度为0.60左右，仅此一项影响真空1.1kPa。

（5）凝汽器端差主要反映凝汽器的传热效率。在其它情况不变的情况下，凝汽器传热端差降低，则凝汽器排汽压力降低、凝汽器真空升高 。

（6）冷却水泵工作突然失常（如冷却水泵入口处法兰和盘根漏气，进水滤网堵塞及出水管虹吸破坏等），使冷却水流量连续地减少，或是有些机组配备两台冷却水泵，夏季水温高时两台泵运行，其他季节水温低时一台泵运行，冷却水量可能不足。

（7）抽气设备故障、射水泵入口压力低、射水抽气器喷嘴堵塞或损坏、水池水位过低、进汽滤网阻塞、射水泵漏空气、抽气器的冷却器疏水失灵。

（8）凝汽器水位升高或满水引起真空下降。水位表指示最大，高水位报警信号灯亮，说明凝汽器满水。凝汽器满水一般是由于凝汽器气管子泄漏严重或者凝汽器补水调门故障，大量冷却水进入汽侧。或者是凝结水泵工作失常（如出力不足）或运行人员操作不当或水位调节器失灵。

（9）老机组的凝汽器在结构上比较落后，管束排列方式不尽合理，使得凝汽器的严密性和整体传热性较差，在运行中容易出现真空偏低的情况。

（10）真空系统出现漏点，漏入真空系统的空气量增加。空气量增加一方面直接使真空下降，另一方面降低了凝汽器的传热效果，使真空进一步下降。现象是凝结水过冷度增大，凝汽器端差增大。当这种现象不明显时，可以通过真空严密性试验来确认。

（11）冷却水进水门开度过小或误关；或者凝汽器二次滤网堵塞，导致冷却水量减少。

（12）凝汽器热负荷增加，在冷却条件不变的情况下，冷却水温升增加，凝汽器端差增加，从而引起饱和温度上升，则凝汽器真空相应下降。

（13）真空泵配置容量偏小，不能将真空系统漏气量全部抽出。

（14）真空系统的真空泵冷却器进水温度高，冷却效果差，导致工作液体温度升高。水环式真空泵的工作液体设计温度为15℃，根据真空泵的工作特性可知，当凝汽器压力在7kPa左右时，如果工作液体温度上升到35℃，则真空泵抽气能力将下降50%。

（15）轴封加热器水封管破坏，会导致轴加内部成为高负压状态，与之相连的轴封回汽管道会导致大量空气与蒸汽直接进入凝汽器，降低凝汽器真空。

（16）轴封系统切除过程的不当操作造成较大的热冲击，引起汽轮机轴封损坏漏汽，凝汽器真空降低。或者是因为负荷大幅度变化、汽封压力调整失灵、供汽汽源中断、汽封进水等造成轴封供汽中断，引起真空急剧下降。

（17）凝汽器膨胀节漏气，引起凝汽器真空下降。

（18）由于锅炉水质问题或波纹节滑动时出现摩擦，造成汽轮机联通管波纹节的应力腐蚀裂纹，引起凝汽器真空下降。

（19）轴封压力低或轴封带水。汽轮机轴端汽封是为了密封汽轮机转子与气缸间的间隙，防止高、中压缸轴封处发生蒸汽外漏和低压缸轴封处外界空气漏入汽缸。当轴封压力低于设计值或轴封带水时，轴封的密封能力就会下降，导致外界空气漏入汽缸并进入凝汽器，使真空泵负荷加重，当真空泵出力不能满足时，凝汽器真空将降低。

三： 提高真空的措施

（1）降低凝汽器冷却水入口温度。如果冷却塔长期护理不当，会造成冷却塔效率过低，使水温过高，引起真空过低影响热耗。当冷却水入口温度在规定范围内时，冷却水入口温度每降低1℃，真空可提高0.3%～0.5%，煤耗降低0.3%～0.5%。因此应加强对冷却塔维护,清理水池和水塔的淤泥和杂物，疏通喷嘴,更换损坏的喷嘴和溅水碟,修复损坏的淋水填料。

（2）保持机组在最有利真空下运行。夏季真空容易变差，需要增加冷却水量。当负荷不变时，冷却水温升增大，表明冷却水量不足。温升增大将引起排汽温度升高，真空降低，此时应增开一台冷却水泵。但是增加冷却水量，端差有时可能稍有增加，水泵的耗电量也同时增加，需要通过试验确定其经济冷却水量。

（3）加强凝汽器的清洗。通常采用胶球在运行中连续清洗凝汽器法、或运行中停用半组凝汽器轮换清洗法、或停机后用高压射流冲洗机逐根管子清洗等方法，以保持凝汽器钛（铜）管清洁，提高冷却效果。

（4）保持凝汽器的胶球清洗装置经常处于良好状态，根据冷却水水质情况确定运行方式（如每天通球清洗的次数和时间），保证胶球回收率在95%以上。

（5）加强循环冷却水的监督，提高冷却水质。

（6）定期进行真空系统严密性试验，发现漏点及时消除。

（7）查清凝汽器热负荷增加的原因，采取措施降低凝汽器热负荷。降低凝汽器热负荷途径:①选用合理的汽封结构，严格控制升、降负荷率，特别是控制启、停机过程中的负荷变化率以降低机组振动幅度，大修中对汽封进行改造，提高汽轮机通流效率，减少低压缸的排汽量。

（8）将真空泵冷却水从循环水改为地下水取水，投运后机组真空明显提高。某电厂真空泵冷却水从循环水改用温度较低的工业水后，300MW工况下，真空泵冷却水温度从30.5℃降低到18.5℃，凝汽器压力从11.28 kPa下降到9.53 kPa。

（9）真空泵工作液的补水水源由凝结水改为化学除盐水。二者水质相同但是除盐温度较低且受环境温度影响小，从而减少了由于夏季凝结水温度上升对真空泵工作液温度的影响。

（10）加强水汽监督，改善水汽品质。

（11）对于虹吸破坏问题的处理，在机组运行中加强对凝汽器上部回水室水位计和循环水回水压力的监视，当压力升高或水位下降则表明虹吸被破坏。通过关闭出口蝶阀，排放水室空气或启动水室真空泵排放水室空气来重新建立虹吸。