50 MW汽轮机组真空突降的原因分析及解决措施

顾 骁

（马钢股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山243000）

50 MW汽轮机组真空突降的原因分析及解决措施

顾 骁

（马钢股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山243000）

围绕某厂50 MW南汽机组近几年来在低温季节容易出现急剧跌真空现象，从机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面逐步查找，分析了汽机在正常运行中导致真空突然降低可能出现的原因，确定了相应的处理办法，有效地消除了这一现象。

真空突降；轴封汽；空气管；原因分析

1 背景

某厂50 MW南汽机组于2005年投入使用，自投产以来，凝汽器真空系统长期处于不稳定状态，近3年来在低温季节容易出现急剧跌真空现象，尤其是作为内部调峰机组以后，由于外界负荷波动大等原因机组真空突降的现象更为频繁，各运行班组也都采取相应的措施进行处理，但不同的人员对真空下降原因认知不同，处理方法也不一样，所以导致真空下降程度及恢复时间不一致，对机组稳定生产带来极大隐患，也给运行人员带来很大的心理压力。

2 原因分析

通过对该机组近3年的运行状况分析，并结合外单位同类型机组在真空方面的经验，我们集中组织力量对能引发机组突降真空的各项原因进行了逐项检查、排除，最终确立重点解决轴封汽系统和空气系统两大方面。

2.1 轴封汽系统

2.1.1 轴封汽失汽

轴封汽失汽会使大量冷空气从后轴封进入凝汽器从而导致凝汽器真空迅速下降。正常运行情况下，出现轴封汽失汽主要有以下几个原因：

（1）负荷下降导致机组前汽封供气量不足，第三腔室为负压状态，前轴封进汽压力不够，大量空气顺轴封经第三腔室进入7#抽到达凝汽器使真空降低。见图1。

图1 轴封汽系统

（2）除氧器内部压力降低，使汽平衡母管压力下降导致机组轴封汽压力不够，真空下降。

（3）轴封加热器至射水抽气器扩散管空气门开度过大，使轴封进汽量不够，漏入空气而掉真空，见如图2。

图2 空气系统图

（4）均压箱疏水开度过大，使轴封压力降低，真空下降。

2.1.2 轴封带水

（1）该台机组的设计是轴封汽源进入均压箱后再分配给前、后轴封。均压箱设计为高进高出，主要进汽为除氧器汽衡母管来（饱和蒸汽），这样很容易在均压箱底部积水，如未及时排放就会使均压箱满水，使轴封进汽带水。见图3。

图3 均压箱系统图

（2）该台机组轴封汽源来至除氧器汽平衡母管最北端，离汽平衡母管北端死点位置仅30 cm左右，汽平衡母管死点积水很容易顺轴封进入汽轮机。

(3)轴加U型管水封效果差，我们利用U型管至凝汽器直通门来控制轴加水位保证轴封压力，但往往使轴封加热器满水，水顺轴封回汽管进入汽轮机轴封。

(4)轴封回汽门开度过小或误关，使轴封回汽管积水进入轴封。

2.2 空气系统

凝汽器真空急剧下降的原因从空气系统相关设备来分析，有抽气器、凝结水泵或循环水泵的工作失常，以及真空严密性遭到突然破坏。通常，由这些原因造成真空急剧下降是比较容易检查发现的，我们也分别对上述设备进行了详细的检查，确认了设备的完好性，那问题的关键在哪里呢？

我们通过与厂内其他机组的对比发现，这台机组的空气管管径明显较细，这又给我们提供了一条新的思路。

3 设备状况分析

通过对现场系统再次梳理，结合上述引发真空突降原因的主要设备的摸查，我们初步断定影响机组真空的设备因素：

(1)凝汽器部分空气管路过细，影响整个真空系统的工作效率。

(2)现场轴封汽系统管路复杂，参数调整手段单一，目前主要依赖人工手动调整，不够准确及时且DCS画面中无前后轴封汽压力参数显示，不利于岗位人员实时监控，造成现场异常情况分析判断及恢复操作滞后。

(3)目前所用的两台射水泵功率小，导致射水抽气器抽气能力弱，在正常运行时难以达到最佳真空，在真空突降时反应也较慢，给生产运行带来隐患。

4 解决措施

从机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面逐步查找，分析了汽机在正常运行中导致真空突然降低可能出现的原因，确定了相应的处理办法及改造措施，并在机组检修时加以实施。

4.1 凝汽器空气系统改造

(1)原凝汽器空气冷却区引出管道管径为Φ159mm，且凝汽器左右两侧空气管平行并列接入Φ159mm管道后再扩径到Φ273mm与射水抽气器相连接。改造后凝汽器空气冷却区引出管管径改为Φ219mm，凝汽器空气支管在射水抽气器空气母管左右侧分布，通过变径三通接入母管，母管管径不变仍为Φ273mm。

（2）原空气支管DN150阀门更换为DN200。

（3）管道支吊架按新管道布置重新制作，原支吊架位置不变，图中△位置为新增固定吊架位置。

（4）方案示意图，见图4。

4.2 轴封汽系统改造

图4 凝汽器空气管改造前后示意图

（1）在保留均压箱现有功能前提下，对目前轴封汽源（二抽汽源及汽平衡汽源）增加负荷变工况调整功能。通过系统改造，在均压箱上述汽源进汽侧增设调整门及旁路系统，新增轴封汽调整门前隔离门之前增设疏水点。

（2）二抽来汽门前疏水管径由DN16变更为DN25。

（3）将新增轴封汽调整门信号接入DCS控制系统，实现远程控制。

（4）将汽轮机前轴封进汽压力、后轴封进汽压力参数接入DCS画面，实现远程监视功能。

（5）方案示意图，见图5。

图5 轴封汽系统改造方案前后对比

4.3 射水泵增容改造

对现有的2台射水泵中的一台进行增容改造，改造前后设备性能参数对比见表1。

通过对机组空气系统、轴封汽系统以及射水泵选型等方面的技术改造，其目的主要是提高机组系统安全稳定性，通过上述项目实施，可以提高凝汽器空气至射水抽气器抽吸效率，同时轴封系统的完善，可以实现运行人员实时监控轴封汽压力，在保证真空严密性的同时降低轴封汽漏入润滑油系统机率，以保证润滑油油品品质。

表1 改造前后射水泵性能参数

5 总结

通过上述三种措施同时对真空系统进行优化，射水泵的扩容换型和空气管路的加粗能在一定程度上提高射水抽气器的效率，轴封进汽系统的改造既方便了运行人员的操作，也对轴封汽的参数调整的精准度进行了有效提高。经过两个月寒冷天气和负荷波动条件下的观察，真空突降的现象至今未发生，可以判断机组真空突降现象得到解决。

Analysis and Treatment of Vacuum Abrupt Dropping in the 50MW Steam Turbine Unit

Gu Xiao
(The Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Regarding the problem of vacuum abrupt dropping occurring in a 50 MW steam turbine during cold seasons in recent years,the possible causes of vacuum abrupt dropping during normal operation of steam turbine were analyzed from the aspects of the air system,shaft sealing steam system and the types of water-jet pump.Corresponding treatment measures were drawn up,which effectively solved the problem.

vacuum abrupt dropping;shaft sealing steam;air pipe;cause analysis

TK26

B

1006-6764（2015）05-0027-04

2015-03-12

顾骁（1982-），男，2005年毕业于东北电力大学热能与动力工程专业，助理工程师，现从事汽轮机运行及设备管理工作。