射水抽气器影响汽轮机真空的原因及处理

摘要：针对一台25MW汽轮机组真空系统的特点，通过一次事故原因的查找，分析了因射水抽气器工作状况不良而引起的真空下降的原因，并提出了处理方法。

Abstract: Aiming at the characteristics of vacuum system of 25MW steam turbine, through the search for cause of the accident, the causes of vacuum down caused by poor working conditions of water jet air ejector are analyzed, and the treatment methods are proposed.

关键词：射水抽气器；真空下降；原因；处理

Key words: water jet air ejector；vacuum down；reason；treatment

中图分类号：TH6 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0054-01

作者简介：汪翠凤（1977-），女，河北唐山人，助工，研究方向为汽轮机机组运行。

0 引言

抽气设备是凝汽器的重要组成部分，其任务是在汽轮机组启动时建立真空以及运行中抽除从真空系统不严密处漏入的空气及少量未凝结的蒸汽，以维持凝汽器真空。降低汽轮机的排汽压力能够使循环热效率得到提高，然而，借助于凝汽设备使汽轮机的排汽凝结成水是降低背压的有效方法。汽轮机常规运行时的排汽温度和压力之间的关系是饱和蒸汽的温度与压力之间的关系。此外，真空降低能够膨胀排汽缸轴承座等受热部件，发生中心变化，使机组振动及凝汽器铜管胀口松弛等。因此，抽气器工况的好坏影响机组正常运行与否。按照工作介质的不相同，射汽抽气器与射水抽气器为抽气设备的两种类型。

1 事故经过

唐钢炼铁厂一台25MW汽轮机真空系统采用的射水泵型号为6SH-9A，流量为144m3/h，扬程为40m，配置两台30kW电机。两台相同抽气器的型号为CS-25-2，流量为140m3/h，额定空气抽出量为8kg/h。本厂该机组的常规运行的方式是采取两台射水泵，其中一台射水泵运行，一台射水泵联锁备用。母管连接在两台射水泵出口的中间位置，联络阀处于开启的状态，顶部使用倒“U”形管道，其垂直段通过空气入口门同射水抽气器相连接，水平段同凝汽器相连。如果两台射水抽气器同一时间工作，那么射水泵的电流以及母管压力分别是46A和0.45MPa。有一次，将母管联络阀关闭之后，运行单台射水抽气器，射水泵的电流以及母管压力分别是52A和0.40MPa。运行人员经过一段时间之后，发现凝结水的过冷度加大了同时化验水质的硬度也超过了标准，真空波动，降低了热井补水率，随后突然从-92.65 kPa迅速下降到-83.72kPa，这种下降程度的时间是在四分钟之内。运行人员快速抢合另一备用射水泵，把母管联络阀打开，等真空稳定之后，备用射水泵停止运行，恢复原运行方式。

2 原因分析

2.1 相关系统工况不良对真空的影响 在发生事故的起初，运行人员应及时地、快速地进行检查。发现负荷没有突升,凝结水泵、循环水泵均运行正常。接着对热井水位、轴封系统、凝汽器化学补水门、低压加热器、除氧装置、各疏水阀状态，以及给水泵密封水回水系统等进行查找，均未发现异常。通过分析，可以发现抽真空系统产生异常情况以及凝汽器铜管泄漏两方面是发生故障的主要原因。

2.2 射水抽气器的变工况对真空的影响 按照射水抽气器的变工况特性，在相同抽气量与工作水压压力的条件下，工作水温度升高容易汽化，造成抽气器混合室中的压力升高，降低了抽气能力，凝汽器真空下降。致使工作水温度升高的主要热源有以下三个方面：①工作水和管壁之间的摩擦；②气；③汽混合物的热量。根据相关的资料显示，工作水温在26～42℃的范围内变化时，凝汽器真空随着水温每升高1℃，就会下降66.6～133.3pa。若射水池的水温是30℃，那么凝汽器真空最多下降533.2 Pa。相比较与现场真空迅速下降数千帕，应予以排除。此外，假如提高工作水压力，则会加大工作水流量和喷嘴出口流速，提高抽吸能力，降低抽气压力，凝汽器真空提高。然而，在作水压偏离设计工况过高的情况下，即使抽气量固定，也会提高混合室的压力。这是由于抽气器的结构尺寸已明确，工作水压力持续地增高，就会加大工作水流量，在扩压管出口出现排水阻塞的情况，排水压力增高，势必导致混合室压力的升高，降低抽吸能力。对当时射水泵的电流与母管压力趋势曲线进行查看，也没有显而易见的变化，因此，这种原因也可以排除。

2.3 抽气器内逆止门不严对真空的影响 在单台射水抽气器运转同时母管联络阀关闭的情况下，假如没有严实的备用射水抽气器逆止门，那么它的内部的水混合物和气就会被抽吸，致使压力渐渐低降低，作用于外界的大气压之下，液面会逐渐地升高，而倒 “U”形管道最高点的真空度决定了其可以上升的极限高度。此点的真空主要受到以下三方面的影响：①真空系统严密程度；②负荷；③循环水温。从理论上来讲，备用管段最小标高要多于10m，随着射水池液面高度的变化范围，现场的实际距离应在1.8到2.2m间。（0.5m是溢流口中心到射水池顶部的距离。由于射水池在低承位状态下不可以长时间的运行，为了保证射水池有特定的溢流量，应向其补充一定量的冷却水）。由此可见，并没有充足的预留高度，倘若逆止门不不够严实，在特定的时间内，水柱将渐渐地升到倒“U”形管道的最高点，这样一部分流入抽气器，造成抽气器工况向坏的方面发展；剩下部分回流到凝汽器，进而使得其内部分蒸汽以及不凝结气体的流动方向受到阻碍。长期以来，不凝结气体将逐渐积多，造成凝汽器的端差加大，从而使真空与水质受到影响，依据设计规范，单台射水抽气器就能够达到常规运行的目的。为了预防真空下降，必须采用两台射水抽气器进行工作，这样一来，增加了40A的射水泵电流，大约20kWh。如果按照平均每日运行12h，一千瓦时0.4元进行计算的话，一年累计多耗电折合成人民币为3.5万元，这明显不具有经济性。

3 改造措施及其效果

在倒“U”形管道至两个空气入口门中间处分别加装2m长垂直管段。机组大、小修时认真检查逆止门的严密状况及抽气器喷嘴的磨损程度，同时将原来的补水管延长至靠近泵约吸入口，以改善抽气器的工作水温。此外，将一只热电耦加装在凝汽器到射水抽气器的水平和垂直上升管段连接部位下方。常规状况，该点温度同机组排汽温度相似，但射水池的水温在很大程度上要比机组排汽温度低，在运行中，倘若产生该点同射水池温差急速缩减，要及时地采取合理有效的措施，以免重新发生抽吸情况。在整个改造的过程中，所需的费用不到千元，然而却能够很好地处理这个问题，对其进行一段时间的查看之后，真空没有因此而受到影响。可见，通过对射水抽气器进行设备改进、系统优化等措施，大大提高了其运行性能，为满足凝汽器运行提供了保证。