220 MW机组影响真空原因与措施

2010-04-14孟凡娟刘玉国

山东电力技术 2010年6期

孟凡娟，刘玉国

（山东百年电力发展股份有限公司，山东龙口 265700）

0 引言

凝汽器真空直接影响着机组效率，对220 MW机组来说，真空每变化1 kPa影响煤耗3.6 g左右。凝汽器真空的降低，会使排汽缸温度升高，引起汽轮机轴承中心偏移，严重时可引起机组振动。凝汽器真空降低时，为保证机组出力不变，必须增加蒸汽流量，而蒸汽流量的增加又会导致轴向推力增大，使推力轴承过载。凝汽设备运行的好坏，不仅影响机组的经济性，而且影响机组的安全性。

山东百年电力发展股份有限公司现有4台北重产220 MW汽轮发电机组，机组已运行多年，由于真空系统不尽合理，屡屡出现泄漏问题，真空水平远远达不到经济运行的要求。

1 凝汽器管束传热效果对机组真空的影响及改进措施

1.1 凝汽器管束传热效果差的影响

海水冷却的机组，凝汽器冷却水直接与外界环境接触，海生物较多，含泥砂，长时间接触后很容易在管道内壁上不断聚集而结垢、结污，污垢一方面是由循环水中的盐分在一定条件下产生的盐垢，非常坚硬；另一方面是冷却水中的污泥粘附在金属表面，比较松软。它们对凝汽器的换热效果均有影响，阻碍了水与管壁的直接接触，增加了导热热阻。该热阻可以表示为

R3=Ln［d/（d-2δ3）］/2лlλ3

式中:λ3为污垢的导热系数；δ3为污垢层厚度；d为循环水管道内直径。

可以看出，随着δ3的增大，热阻也将增大，而且污垢的导热系数λ3要比管壁的导热系数λ3小得多，因此，该项导热热阻比管壁的热阻要大得多，对传热影响很大，会明显降低传热系数，使端差增大，真空降低。另外，还会产生垢下腐蚀，长时间运行引发管道渗漏，循环水渗漏到凝汽器汽侧，直接影响锅炉的安全运行。

1.2 提高凝汽器管束换热性能的措施

管束清洗。机组运行过程中，胶球清洗是目前应用最广且行之有效的方法，其优点是不停机清洗，保证凝汽器具有较高的热交换率，有效防止沉积物造成的局部腐蚀。由于公司采用海水作为凝汽器冷却水，随着临海工业及养殖业的发展，明渠入口处严重变窄，淤泥、淤砂严重，海生物明显增多，海水污染日益严重，严重影响了凝汽器及胶球清洗装置的正常运行。胶球清洗虽然对污泥的清理效果明显，但对钙、镁等无机盐形成的硬垢效果很差。所以机组大修时，请专业清洗公司对凝汽器管束用高压水枪进行逐根清洗或酸洗，彻底清除硬垢，确保了凝汽器管束清洁光滑无垢。

以防为主，防清结合。如果能够设法防止污垢在管壁上集结，就可以减轻清洗的麻烦。为海水系统安装了加药设备，在循环水中适时适量地加阻垢剂，防止钛管结垢，每天根据循环水水质的化验结果确定加药量，明显改善了循环水水质和钛管结垢情况；加大循环水扰动强度（利用循环水出口蝶阀进行扰动）可以强化换热，管束安装时进行良好的镀膜处理等可有效防止管壁结垢。上述方法的采用和胶球清洗装置的良好运行，大大减轻了凝汽器管壁结垢问题，确保了凝汽器管束清洁无垢。

2 真空系统严密性差及改进措施

2.1 真空系统严密性差的影响

真空系统漏入空气会造成机组真空偏低，严密性试验不合格。电力系统制定的机组严密性试验标准为：真空下降速度小于270 Pa/min为优，下降速度270～400 Pa/min为良好,下降速度400～667 Pa/min为合格。公司规定要求运行机组的真空系统严密性实验值不能高于270 Pa/min。汽轮机的真空严密性试验不合格，直接影响机组的真空程度，并影响凝结水的溶氧量和循环水出入口温升，对火力发电厂的经济运行十分不利。

2.2 方法及改进措施

机组运行中，利用系统切除、隔离、变工况实验法。机组运行中，若发现凝汽器真空下降，在做真空严密性实验超标的情况下，应对机组真空系统进行全面检验。首先要对凝汽器连接的所有系统管道列出清单，然后采取逐项隔离的方法，对与凝汽器真空系统连接最后最近的一道阀门进行关闭，每关闭一道门，保持30 min，观察真空、凝结水溶氧变化情况，如无明显的变化反映，则恢复原状，再进行下一项实验，逐个排查渗漏点。

机组运行中氦气检漏仪检漏。机组运行中，在采用系统隔离方法无法检出真空系统漏点的情况下，利用UL200氦气检漏仪查找泄漏点。具体的方法是：将测头固定于真空泵射水池排气口上方（不能与水、汽接触），接好电源，待仪器屏幕显示值（LR）为4.5E-8时，大气中氦气含量约为LR=4E-8，在怀疑部位喷涂氦气，当显示值LR>4.5E-8时，就可认定泄漏，检漏仪反应时间5～10 min。检出漏点后进行封堵处理，必要时做好记号停机处理。

机组停机后采用真空系统注水检漏法。机组停运后当高、中压缸内壁温度均降至100℃以下时，将凝汽器与高、中压缸及外部系统整个隔离，向凝汽器内注水，公司以前真空系统检漏注水水位只达到10 m平台以上约200 mm处，检查空气系统的泄漏点，放水后进行处理，直到再次注水无渗漏为止。经过研究论证再加高注水水位200 mm，这样注水水位就到了轴封位置，可检查轴封供汽管与缸接触处的渗漏。

凝汽器喉部漏点查找处理改进。机组长时间的运行，凝汽器连通管及接缸焊缝受排汽冲刷、机组振动的影响，焊缝质量开始出现问题。此两处位置焊缝受安装位置限制，注水后渗漏点从外部无法检测到，只能对内部怀疑部位进行补焊，效果不明显。现在采用外部烘烤能监测，依靠传热从内部检查整条焊缝，看有无气泡鼓出可确定渗漏点；利用接缸焊缝外部存在的小平台，可见部位分段专人监视采用注稀释墨水、煤油等的办法从内部也可能发现渗漏点；对怀疑部位焊缝割开后打磨，重新焊接也可有效消除渗漏。采用这些新工艺后能有效查找处理渗漏点，提高机组真空。

3 轴封漏气对真空的影响及改进措施

3.1 低压轴封漏汽对真空的影响

低压缸后轴封是空气易漏部位，当后轴封供汽不足或中断时，将会有大量空气漏入排汽缸，不但会使汽轮机的真空降低，同时还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成胀差。而且轴封的间隙越大，对机组的真空影响明显。机组老化，轴封漏汽比较严重，为了保证机组运行所必须的真空，就必须增加轴封进汽量，提高轴封供汽压力，但会导致轴封漏汽进入润滑油系统，使调节系统失灵，造成机组运行的不稳定。

3.2 针对轴封漏气采取的措施及改进方法

为防止空气漏入排汽缸，制定以下相应的措施：勤调整，当负荷变化时，及时调整轴封供汽压力和流量，当环境和运行方式变化时，及时调整循环冷却水量；利用机组检修的机会，调整各轴封的轴封间隙，必要时进行更换；对于轴封漏汽量大的机组，每天进行油质的检验，根据化验结果及时进行滤油,增加滤油时间及次数。

低压轴封系统改造。公司低压轴封原为疏齿式轴封，轴封间隙较难调节，轴封间隙过小则会磨到转子，轴封间隙过大则会冒出大量蒸汽，造成浪费和真空下降。将低压排汽缸轴封原先的4道疏齿式汽封，更改2道为接触式汽封，让汽封与轴直接接触（汽封材料是耐磨材料，与轴直接接触不会造成大轴温度升高），改变轴封间隙较难调节的现状，增加低压轴封的可靠性，改造后轴封供汽量显著下降，真空水平大大提高。机组大小修中，利用揭低压缸的机会，在低压缸轴封套顶部增加一路漏汽管道，接至2号轴加供汽管道，基本杜绝了蒸汽向外泄漏和外部空气漏入汽缸，将轴封漏汽再利用，提高了机组真空和现场文明生产水平。

低压缸轴封套的改进。公司220 MW汽轮机的低压缸轴封套结构，轴封套与汽缸的结合面（垂直结合面）无密封垫片，由于加工精度及运行中变形，造成该结合面泄漏。机组大修时对低压汽封套的水平结合面泄漏处进行补焊、修刮、研磨；在扣汽缸前，对上、下汽封挡的垂直结合面进行密封焊，以保证机组的真空严密性。

4 汽轮机排汽缸结合面不严及改进措施

4.1 汽轮机排汽缸结合面不严的影响

汽缸结合面不严，空气会直接漏入凝汽器造成真空降低。在机组启动过程中，若汽缸升温过快，首先汽缸内壁受热较快，而外壁温升较慢，汽缸内外壁将产生过大的温差，内壁受热金属的膨胀受到外壁和法兰的约束，内壁产生压应力，外壁产生拉应力。汽缸法兰部分不易变形，只有在较薄的汽缸壁的内径部分才引起变形，汽缸横截面的垂直轴线缩短，水平轴线增大，汽缸结合面出现外张口导致泄漏。

4.2 汽缸结合面不严的处理及改进措施

机组运行过程中监测到汽缸结合面局部不严时，可在有间隙处更换新的汽缸螺栓，适当加大螺栓的紧力，并涂密封胶的方法处理。

由于汽缸变形产生的结合面间隙，当此间隙沿长度方向不大（400 mm以内），且间隙又在0.3 mm以内时，可以采用涂镀或喷涂。如果时间紧迫，可以将80～100目的铜网经热处理使其硬度降低后，剪成结合面形状，铺在漏气处，也有一定的效果。

汽缸变形较大但凸出部分面积不大时宜采用刮研的方法。首先在干净的大盖结合面上涂薄薄一层红丹粉，然后把大盖扣上，拧紧一半数量的汽缸螺栓，用塞尺测量间隙情况并记录；根据下缸结合面的红丹印迹和间隙情况，确定修刮部位和深度；最后经过几次反复修刮后，拧紧一定数量的螺栓，测量结合面间隙在0.1 mm以内时，可进行精刮，使用细砂布或油石磨光，直到用0.05 mm的塞尺检查通不过为合格。

低压缸结合面的密封改进。沿低压缸结合面铣一道57m长，12mm×5mm的密封槽道，内装准8.2mm耐高温胶条（VITON SEAL），缸面其它部分涂抹汽缸垫料，依靠胶条密封低压缸结合面，可消除因汽缸变形造成的汽缸结合面间隙对真空的影响。