凝汽器抽真空系统存在问题与优化建议研究

李超+刘慧杰

摘 要 真空泵组是凝汽器抽真空系统的核心组成部分，由于真空泵组的运行特性，在工作中使用极限抽吸压力，这会一定程度上加大凝汽器压力。同时，真空泵组的运行需要附属的连接管路，其连接的合理性关系到凝汽器是否可以正常使用双背压设计的功能。本文就结合实际凝汽器抽真空系统的运行情况进行分析，对当前抽真空系统存在的问题进行研究，并提出相应的优化建议及措施。

关键词 凝汽器；抽真空系统；现存问题；优化措施

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0200-01

1 凝汽器抽真空系统

1.1 凝汽器分类

按照汽轮机出口排气压力的不同，可将凝汽器分为单背压凝汽器和双背压凝汽器。汽轮机凝汽器中所有低压缸的排汽压力都相等，则称该凝汽器为单背压凝汽器。而汽轮机凝汽器有2个不同的排汽压力的情况下，则称为双背压凝汽器。双背压凝汽器相比于单背压凝器的优点在于，双背压凝汽器的平均背压低于同等条件下单背压凝汽器的背压，因此汽机低压缸的焓降就增大了，从而提高了汽轮机的经济性。因此目前汽轮机组普遍采用双背压凝汽器。

1.2 抽真空系统

凝汽器可分为单背压和双背压，2种拥有不同的参数和技术指标，但两者都需要相匹配的抽真空。抽真空在凝汽器系统中的作用主要是抽出内部未凝结的气体，保证凝汽器不会由于内部气体的原因而提高自身压力，导致排气温度提升。同时确保凝汽器内的润滑油不会与水分相结合而形成酸，避免其对凝汽器造成的腐蚀和破坏。但目前的抽真空在设计和实际运行阶段都存在有明显的问题，影响了抽真空质量，从而影响了凝汽器整体的背压和运行效率。

2 抽真空系统的问题

2.1 双背压凝汽器中压力倒挂

上文所述，凝汽器有2个不同的排汽压力则称为双背压凝汽器，2种不同压力的形成是由于循环水先后流经2个不同的凝汽器，在这个过程中循环水的温度会发生变化，从而影响了2个凝汽器内的压力指数，因此可将双背压凝器内分为高压凝汽器和低压凝汽器，而双背压凝汽器的运行基础是高压凝汽器压力大于低压凝汽器压力，两者相差压力大约为1kPa。但目前部分600MW的双背压凝汽器在运行时，高压凝汽器的压力反而低于低压凝汽器的压力，这种压力倒挂现象直接违背了双背压凝器的工作原理。

2.2 凝汽器压力下降问题

凝汽器的正常运行情况中，内部压力会随着整体机组负荷的降低而降低，其中，抽真空的抽吸功能直接影响了压力的下降指数。目前，部分凝汽器在整体机组的低负荷运行状态中，由于抽真空无法对内部气体进行有效抽吸，则会导致凝汽器压力下降受到制约的情况。

2.3 机组长时间负荷

目前，部分600MW级别机组以及1？000MW级别机组处于长时间负荷的工作状态中，该类机组在出场并投入正式使用时就存在两个凝汽器的压差过小的情况，无法满足双背压凝汽器的高压凝汽器压力大于低压凝汽器压力的工作原理。同时低压凝汽器的运行端差与高压凝汽器的推算结果不相符合，导致低压凝汽器内部破坏严重，传热功能恶化的情况产生。

3 真空泵特性及优化措施

3.1 水环式真空泵

水环式真空泵是目前应用最为广泛的抽真空系统主设备，水环式真空泵的特点在于使用水作为泵体的密封，因此水环式真空泵的运行必须保证自身抽吸压力大于水密封泵体而产生的饱和压力。水环式真空泵在运行中会产生高温，提升密封水的温度，为了保证真空泵的抽吸能力，就需要使用冷却器对密封水进行冷却，保证密封水温度处于正常状态。如果冷却器的冷却水供应量不足或者由于长时间使用而没有保养措施产生水垢，则会影响密封水温度，导致真空泵抽吸能力下降。上文所述的低压凝汽器压力大于高压凝汽器压力的情况，很大程度上就是由于低压凝汽器内水环式真空泵的密封水温度要高于高压凝汽器内真空泵的密封水温度，低压凝汽器的压力也因为极限抽吸压力的提高而提高，因此出现了这种压力倒挂现象。

3.2 提高真空泵抽吸能力

要提高水环式真空泵的抽吸能力，对加强对泵体密封水温度的控制是十分有效的措施，因此需要采取相应措施降低密封水温度。在具体措施方面可以通过不断补充低温水的方式保持水环式真空泵汽水分离罐内的温度，保持抽真空系统的极限抽吸压力。另外需要随时注意真空泵的密封水温度变化情况，并对真空泵冷却器进行周期性检查，在日常使用结束后对冷却器进行解题和清洗，保持冷却器良好的运转状态。

3.3 大气喷射器

大气喷射器是水环式真空泵的抽吸压力因凝汽器压力问题而降低，并无法使用相关措施进行优化时而使用的工具，通过在真空泵入口处加装大气喷射器来提高真空泵抽吸压力。在具体的措施方面，大气喷射器使用大气压与真空泵压力产生的压差，通过空气射流增加真空泵抽吸压力，因此通常将大气喷射器的一端放置在真空泵进口管道前，另一端在大气环境中。大气喷射器能够很好的应对双背压凝汽器中的压力倒挂现象，有效改善低压凝汽器的压力大于高压凝汽器压力的问题。同时针对不同季节的气温对真空泵抽吸能力的影响问题，大气喷射器的运行同样能够有效降低温度对凝汽器压力降低造成的阻碍与制约。大气喷射器的运用增加了真空泵的空气流量，使真空泵抽吸室的压力高于密封水温度的极限抽吸压力，因此能够是真空泵运行中的噪声得到有效控制，并且真空泵内部的叶轮部件避免了由于抽吸工作中产生的大量水汽而造成的腐蚀现象。

4 附属连接管路的优化措施

机组在使用不同凝汽器的情况下，需要进行不同的管线布置。单背压凝汽器由于凝汽器的气压相同，因此布线方式也较为简单，普遍采用将两根抽空气管连接为一条母线的做法，减少机组内的管线数量，同时也节省了对整体机组的成本投入。而双背压凝汽器由于其技术特点的原因，对管线连接的要求要更高，通常可以分为串联布置型和并联布置型。串联布置型将凝汽器中的高压凝汽器管路接入低压凝汽器中，2个凝汽器的管路在串联之后形成母线接入真空泵组；并联布置型则不将高压凝汽器的管线与低压凝汽器进行串联，而是两者分别接入真空泵组中，相互独立。针对双背压凝汽器的功能与技术特点，串联布置可能会导致凝汽器空气抽出受阻，应该充分采用并联式布置，能够保证两个凝汽器相互独立的进行空气抽吸，不干扰彼此工作。

5 结论

从该篇所述可以看出，水环式真空泵的密封水温度，无论凝汽器是单背压还是双背压，都会对其抽吸能力造成很大影响，通过降低密封水温度是很有效的改善措施。在无法使用相应措施进行改善的情况下，则可以使用大气喷射器来提高真空泵的抽吸能力，同时大气喷射器的使用能够防止真空泵的噪音污染以及水汽对真空泵叶轮造成的腐蚀问题。而由于双背压凝汽器的技术特性，2个凝汽器存在一定压力差，因此使用并联式布线，将2个凝汽器进行分隔，能够有效提升凝汽器的抽真空性能。对现有问题进行分析，并采取相应的解决措施，是保证凝汽器抽真空系统运行效果与运行效率的关键所在。

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