600MW抽气式汽轮机真空低的原因分析及处理

毕野

摘 要： 在火力发电企业，能够同时满足发电和供热需求的抽气式汽轮机占据着非常重要的位置，其运行效果直接关系着发电的效率和质量。但是从目前来看，汽轮机在运行过程中存在着真空低的问题，影响了其本身性能的充分发挥。本文结合具体案例，对600MW抽气式汽轮机真空低的原因进行了分析，同时提出了有效的处理措施。

关键词：600MW 抽气式汽轮机 真空低 原因 处理

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）09-0296-01

前言

山西大唐国际运城发电有限责任公司安装的发电设备为国产亚临界燃煤直接空冷机组，以山西、汾西提供的煤炭资源为燃料，可以为周边多个区域提供稳定的生产生活用电。在运行过程中，电厂600MW机组的2号汽轮机曾经出现故障，经历大修后虽然能够正常运行，但是相比较其他机组，在同等负荷条件下的真空度较低，在600MW的负荷下就必须启动备用真空泵，在增大能耗的同时，也影响了汽轮机的稳定运行。对此，需要做好汽轮机真空低的原因分析，采取有效的整改措施，确保设备的可靠运行。

一、 汽轮机概况

2号汽轮机属于汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产，型号为NZK600-16.7/538/538，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。设计额定功率为600MW，额定进汽量为1883.61t/h，最大连续出力为（T-MCR）648.56MW。汽轮机总级数为39级，高压转子有9级，其中第一级为调速级，中压转子有6级，低压转子有2×2×6级。汽轮机采用高中压合缸结构，两个低压缸均为双流反向布置[1]。

空冷发电机组和循环水冷凝发电机组的不同在于它取消了循环水系统（包括循环水冷却塔），而增加了空冷岛和相关配套设施，低压缸排汽采用直接风冷的方式进行冷却，在汽机房墙外建一个大型的空冷装置（空冷岛），汽轮机低压缸的排汽通过排汽装置和排汽管道进入空冷岛，蒸汽冷却后回收至热水井。在空冷发电机组中，真空系统庞大，整个空冷岛、排汽装置、排汽管道以及附属的各种管道全部为真空区域，因此机组的真空尤为重要，它直接关系到机组的安全经济运行。

在经历大修后，伴随着机组负荷的增大，汽轮机的真空呈现出快速下降的趋势，对比大修前后，以520MW负荷为例，2号汽轮机的真空降低了4.5kPa。如果将机组维持在600MW的额定负荷，则汽轮机的真空将会进一步降低。而即使在低负荷运转时，空冷风机满频运行，不仅导致了能耗和成本的增大，也在一定程度上影响了汽轮机的运行安全。在这种情况，分析汽轮机真空低的原因并对其进行处理和解决，就显得非常必要。

二、 真空低的原因

就目前来看，影响凝汽器真空水平的原因是多种多样的，包括抽汽量、环境温度、机组负荷等，而结合2号机组大修前后的数据对比，发现机组抽汽量、空冷电耗、机组负荷以及环境温度等固定，真空下降2KPa[2]。考虑到空冷换热片脏污程度以及蒸汽负荷等密切相关，在空冷电耗一定的情况下，引发真空低的原因包括了以下三点：

1.空冷散热片脏污

2号汽轮机在进行大修前，空冷散热片存在有部分堵塞的现象，机组在运行中的冲洗效率低，影响机组真空。大修过程中，通过观察，散热片上除了尘土外，还有树木上飞扬的絮状物。夏季气温高，柳絮特别多，机组配置的冲洗装置已不能满足机组负荷真空度的要求，从而导致了真空的降低。

2.系统漏气

空冷区域的设备系统庞大，其安装质量的好坏，特别是系统的严密性对机组的真空起着至关重要的作用。真空系统漏气是导致真空降低的另外一个原因，一般是由于系统的阀门或者管道密封不严，又或者轴封供气压力不足导致的。如果空气在凝汽器中大量聚集，与高温水蒸气混合后，散热片表面的放热系数较低，会在一定程度上阻碍热量传递，进而导致真空的降低。

3.环境气温的影响

我们普通的循环水冷凝机组由于冷却介质是循环水，其机组的真空受气温的影响很小。而空冷机组冷却的介质是空气，因此，气温对机组真空的影响很大，在一天中由于受气温的影响，机组的真空变化很大，有时直接影响到机组的负荷，原因一：气温的高低会影响冷却管束的冷却效果；原因二：冷却管束的面积较大，它对阳光的吸热相对较大。

三、提高真空的有效措施

1.启动备用真空泵系统

当汽轮机真空较低时，同等进汽量条件下的发电量也会随之减少，影响汽轮机的经济运行。对此，可以启动备用真空泵系统来增大系统抽汽量，及时抽出进入到凝汽器内的空气，使得520MW的机组负荷下真空同样能够维持在-90kPa上下[3]。

2.改变空冷冲洗模式

主要是针对空冷散热片的冲洗方式改变。在进行机组大修前，进行空冷冲洗无硬性标准，根据肉眼判断，人为影响比较大，特别是在春节柳絮和杨絮大量出现时、秋天大量落叶时，空冷散热片极易堵塞，严重影响真空水平。空冷冲洗不仅要定期冲洗，更要进行每天检查，特殊情况出现要及时冲洗。制定严格冲洗标准，保证冲洗质量，以保持较高的真空水平。

3.真空严密性试验

将2号汽轮机组的负荷保持在520MW，进行相应的真空严密性试验。真空泵系统停止运行后，汽轮机真空度以1.35kPa/min的速度下降，严重超出了0.4kPa/min的最大合格标准，表明真空系统存在比较严重的泄露问题[4]。

4.汽轮机灌水查漏

在大修结束后投入使用前，对2号汽轮机进行了灌水查漏，不过，为了减少工作量，并没有拆开真空系统保温层，因此仅仅针对几处比较明显的漏点进行了处理。而在汽轮机投入使用后，发现真空系统仍然存在着非常严重的泄露问题，但是经多次真空严密性试验和查漏，却都没有能够发现比较大的漏点。在这种情况下，为了切实保证汽轮机运行的经济性和安全性，经专家研究讨论，决定再次针对2号汽轮机进行停机灌水查漏。从查漏的全面性考虑，拆开系统中所有的保温层，同时打开凝汽器补水门，向凝汽器内灌水。对上缸内壁的温度进行调节，待其达到80℃时，开启喉部喷水门，灌水直到汽轮机后汽缸与凝汽器的接口位置。然后，继续对上缸内壁温度进行调节，50℃时将灌水高度提升到汽缸结合面以下100mm位置，停止灌水。在灌满水后，对真空系统进行全面检测，发现六段抽汽距离汽缸0.5m的位置，第二个环形焊缝存在比较严重的漏点，对其进行处理后，再次灌水查漏，发现真空系统密封良好，没有发现漏点。

5.真空系统漏点封堵

结合2号汽轮机各段抽汽参数值进行分析，发现其中的5号低压加热器汽源为六段抽汽，处于真空状态，同时加热器连接的所有管道和阀门同样处于真空状态，经检测分析，5号低压加热器的空气门前、门杆迫件以及阀盖等都存在着密封不严的情况，使用黄泥对漏点进行封堵，发现汽轮机的真空上升了约0.2kPa。

6.轴封压力调整

对于2号机组在大修后真空系统存在的泄漏问题，可以使用氦气进行真空系统的检测查漏，发现汽轮机前轴封参数正常，后轴封检测值偏低，存在泄漏问题。一般情况下，汽轮机组在正常运行过程中，轴封压力会保持在20kPa左右，如果压力偏低，则空气会由后轴封进入汽缸，影响真空水平。对此，需要采取相应的轴封压力调整试验，将机组负荷保持在600MW，提升轴封压力到60kPa，然后继续提升压力直到前后轴存在少量蒸汽冒出，保护相应压力水平10min，然后对真空值的变化进行记录。可以发现，提高轴封压力并不会对真空造成很大影响，因此将其保持在20kPa即可，同时需要保证后轴封不会形成空气渗透通道[5]。

四、结语

结合上述措施消除漏点后，再次对2号机组的运行数据进行检测，发现真空提高了0.2kPa左右，均处于正常水平。实际上，在汽轮机运行过程中，真空降低是比较常见的一种故障，其诱发因素众多，对于技术人员而言，必须找出导致真空降低的主要原因，采取针对性的措施进行解决和处理，才能够取得良好的效果。对于2号汽轮机，真空降低的原因主要是焊缝泄漏和和空冷散热片冲洗情况，对其进行调整后，汽轮机的真空恢复到正常水平。

参考文献

[1]沈健.50MW汽轮机组真空差原因分析及处理[J].冶金动力，2014，（11）：41-43，47.

[2]刘成龙.谈火电厂汽轮机低真空运行的原因及对策[J].黑龙江科技信息，2013，（34）：26.

[3]雒成武.汽轮机真空降低的原因分析及处理[J].中国科技纵横，2014，（24）：242-243.

[4]王鱼刚.凝汽式汽轮机真空度降低的原因分析及处理[J].石油化工设备，2011，40（5）：90-94.

[5]李涛.热电厂汽轮机组真空度降低原因分析及处理[J].科技创新导报，2012，（4）：62.