300MW汽轮机组凝汽器真空问题分析

彭泉源，严相宏

(深圳能源集团妈湾发电有限公司，广东深圳518052)

1 凝汽器真空变化对机组的影响

凝汽器真空是凝汽式汽轮机的重要参数之一，影响着汽轮机的安全、经济运行。朗肯循环的热效率表达式为

式中:η为热效率;h1为蒸汽初焓;h2为凝结水焓;Δh为理想焓降。

由热效率表达式可知，在汽轮机进汽参数不变的情况下，降低排汽压力可以增加理想焓降Δh，从而提高汽轮机的循环热效率。凝汽器真空高，机组的耗汽量减小，经济性能上升。

运行经验表明，凝汽器真空每降低1kPa，汽轮机汽耗增加1.5%～2.5%，发电机煤耗增加0.13%，循环效率下降。安全方面:凝汽器真空骤降时，轴向位移会明显变化，导致轴向推力增大，推力瓦温上升，影响汽轮机安全;汽轮机排汽温度升高，会引起汽轮机轴承中心偏移，严重时使汽轮机振动超限;真空过低，真空严密性差，空气漏入凝结水中会使凝结水溶氧不合格，腐蚀汽轮机系统设备，影响机组的安全运行。

2 影响凝汽器真空值的因素

影响凝汽器真空值的因素有2个:凝汽器内湿饱和蒸汽压力ps和凝汽器不凝结气体的分量pa。根据道尔顿定律，混合物的总压力为构成混合物诸气体的分压力之和，凝汽器压力为

式中:ps与运行中凝汽器热力特性密切相关;pa与真空系统的空气泄漏量和真空泵运行出力有关。

机组真空下降，是因为pc上升，其原因不外乎ps上升或pa上升。

2.1 导致ps上升的因素

(1)循环冷却水中断或减少，起因可能是循环水泵故障、循环水泵出口蝶阀故障、循环水泵入口旋转滤网堵塞，凝汽器二次滤网堵塞、循环水管路大量漏水。

(2)凝汽器内换热面积减少，原因是凝汽器实际水位高，淹没部分冷却水管。

(3)冷却水管内表面脏污严重，影响换热效果。

(4)大量的热水进入凝汽器汽侧，汽化成饱和蒸汽。

2.2 导致pa上升的因素

(1)真空泵故障，出力下降。

(2)真空和与之相连的负压系统泄漏，空气漏入凝汽器。

(3)分离器水位异常。

3 实例分析

在实际运行中，经常会碰到真空发生变化的情况，有时是骤降，危及机组安全运行;有时是偏低，影响机组的经济性。分析其原因，一般不会超出前面所述范围，只是表象各有差别。下面结合某电厂实际情况，对凝汽式汽轮机组真空问题进行分析。

(1)凝汽器参数。凝汽器型号，N－17400－1;制造厂，哈尔滨汽轮机厂;凝汽器冷却面积，17400m2;冷却水温度，24.5℃，最高34.0℃;冷却水流量，36500t/h;水室工作压力，0.245MPa;冷却水流程，2个;汽侧压力，5.89kPa;冷却管材质，钛管;冷却管直径，ø25.0/24.0mm，ø25.0/23.6mm;冷却管内水流速，2.23m/s;管板材料，复合钛板;冷却管总根数，20100根;汽轮机排汽量，527t/h。

(2)该厂临近海边，冷却管材质选用钛管。从实际运行情况看，由于海水腐蚀，冷却水管和滤网等设备腐蚀和脏污严重，影响了换热效果。在夏季，海水温度超过29℃时，机组真空值偏低，只有－93 kPa。虽然采用了胶球清洗设备，但整体效果不明显，加上胶球回收率低，易发生胶球堵塞冷却管的情况。二次滤网极易堵塞，一旦冲洗不及时，差压过高会引起真空下降。针对这种情况，二次滤网采用了自动冲洗系统，定时对二次滤网进行冲洗，还有反冲洗模式可供选择，实际运行效果良好，大大提高了机组真空的稳定性。

(3)该厂主给水泵泵体利用凝结水作密封水，密封水总回水直接接至凝汽器汽侧，如果密封水回水温度过高，会在在凝汽器汽侧直接汽化，导致真空骤降。在实际运行中，曾发生过密封水汽化、真空突降事件。

(4)低压加热器事故疏水直接接入凝汽器汽侧，当低压加热器正常疏水发生故障时，事故疏水门就会间歇性开启，大量疏水断断续续流入凝汽器，导致真空出现周期性波动。

(5)因凝汽器远程水位计故障，导致凝汽器水位过高，受热面被淹，真空破坏，机组跳闸，最后凝结水从抽空气管进到真空泵，导致真空泵烧毁。所以，每天都应进行凝汽器水位校验工作，确认远程、就地低水位计正常一致。

(6)分离器水位异常，对真空也有很大的影响。水位过高，导致凝汽器内不凝结气体无法排出，使真空下降;水位过低，会使空气进入真空系统。特别是在真空泵切换过程中，分离器水位被拉低，如没有及时补水，很容易形成一个空气通道，导致真空快速下降。

(7)真空系统泄漏对真空影响最大。从理论上说，真空系统泄漏是不可避免的，但只要其不低于工艺所允许的程度就可满足要求。由于真空系统和与之相连的负压系统管路复杂，任何地方泄漏都会影响机组真空的严密性。查漏点的具体位置是一项比较繁琐的工作，根据多年的运行统计，真空系统容易产生泄漏的地方如下:

1)低压缸结合面。低压外缸体积大、刚性差、易变形。在机组启/停过程中，上、下缸结合处会产生相当大的交变应力，在其作用下，上、下缸结合面会发生变形，随着运行时间的增加，其变形会逐渐增大，造成结合面漏空气。

2)低压缸安全薄膜阀。低压缸安全薄膜阀靠压紧圈与阀座之间的密封垫来密封，机组经过长时间运行后，密封垫弹性会减弱，容易从螺栓孔和压紧圈内侧漏空气。由于低压缸安全薄膜阀位于低压缸顶部，注水查漏无法发现其泄漏，若出现泄漏容易被忽视，长时间运行后，薄膜本身可能会穿孔而影响真空。

3)低压缸轴封。由于低压缸采用对称布置，末级叶片靠近低压缸轴封，所以低压缸轴封处于真空部位，其工艺和工作压力的正常与否对真空有重要影响。轴封安装间隙过大或在运行过程中发生磨损使动、静间隙过大，都会造成空气从低压轴封处进入真空系统，从而影响机组真空。

4)负压部位。汽轮机本体疏水管、疏水扩容器、高压和低压加热器危急疏水管道、低压旁路、给水泵汽轮机真空系统等负压部位的管道、法兰及焊接处，运行中有可能产生振动而造成上述部位出现裂纹，从而导致漏入空气而影响机组真空。

5)轴封加热器。轴封疏水门调节不当，U形水封被破坏，轴封加热器水位过低，气体被吸入凝汽器内，造成凝汽器真空下降。

6)阀门内漏。负压系统的排空阀、排水门没有关严或内漏，造成空气漏入。此外，一些水封阀门的水封断水，造成空气从阀杆漏入而影响真空。

4 结束语

根据以上分析，真空及与之相连的负压系统对真空的影响最多且最隐蔽，所以，一定要定期做真空严密性试验，试验不合格的要及时查明原因并消除。在实际运行中，可针对影响真空的因素做好防范措施，提高机组真空值，以保证真空的稳定性。