浅析提升汽轮机真空系统严密性

桂树举

摘 要： 在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽器是火力发电厂的大型换热设备，其作用是将汽轮机做功后的低温蒸汽凝结为水，并在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度。它的工作性能直接影响汽轮发电机组安全连续经济运行。凝汽器真空指标对全厂热经济性影响大，是提高机组热效率，降低发电煤耗的有力保障。很多机组在投产时候，真空都达不到设计值，真空治理是许多发电厂机组都要做的工作，也是一个长期的工作，本文以某电厂2号机组为例，总结了该机组提高机组真空严密性的治理过程，发现影响该机组真空系统严密性的几个主要因素，包括低压轴封供汽、轴加U形管水封，水环真空泵出力等不合格原因，同时对这些影响因素产生的原因进行分析，提出提高机组真空严密性的方法，减少漏入凝汽器内部不凝结气体的量，提高凝汽器工作性能，维持机组较高的真空度运行，以便直接提高整个汽轮机组的热经济性。本文旨在通过真空治理经验交流，对真空影响较大的一些因素进行分析讨论，来阐述真空治理的方式方法，向同类型问题机组提供借鉴。

关键词：真空严密性 轴端漏气 故障分析处理

中图分类号：TK263 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0230-02

引言

在各类型凝汽式发电机组的各种辅助设备中，凝汽器是非常重要的设备，他的工作如何将直接影响汽轮机安全可靠性和全厂热经济性，真空度对凝汽器是一个非常重要的指标，也是一个综合反映凝汽器工作好坏的重要依据，与许多因素息息相关，真空负压系统连接的是一个相对庞大且复杂的系统。凝汽器真空度受凝汽器清洁情况，传热效率情况、严密性如何、循环冷却水的压力、温度、流量，真空泵等抽气器的工作情况好坏等因素制约，因此本文在此分析机组真空系统严密性不合格原因，对症下药找出解决真空度下降的方法措施，提升凝汽器工作质量，提高机组真空度，以便直接提高热力发电厂的的热经济性和效率。

凝汽器真空的建立，在机组启动阶段与正常运行中的机理是不同的，在机组启动时，凝汽器真空的建立依赖于真空泵（抽气器）将凝汽器中的空气抽出，而机组正常运行中的真空的形成是因为排汽进入凝汽器后，受到冷却介质（循环水）的冷却而凝结成水，气体凝结成水后，其体积成千上万倍的缩小，原来由蒸汽充满的容器空间就形成了真空，在理想工况下，只要进入凝汽器的冷却介质不中断，则凝汽器内的真空便可维持在一定水平上，但实际上，汽轮机组排汽总带有一些不可凝结的气体，处于高度真空状态下的凝汽器和其它设备也不可能做到完全密封，总有一些空气通过不严密处漏入真空系统中，这些气体的存在，影响凝汽器的传热，使凝汽器的端差增大，进而影响凝汽器的真空。所以说，必须靠真空泵（抽气器）将不凝结气体不间断的抽出来，使这些气体不至于在凝汽器中积累而造成真空破坏。

在循环水系统流量和压力都满足要求情况下，汽轮机凝汽器真空低的分析及处理 以某发电厂#2机组来做参考，分析引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因主要有轴封供汽、真空泵故障或出力不够、凝汽器脏污，凝汽器水侧泄漏、凝汽器真空系统不严密，汽侧泄漏导致空气涌入等。

一、轴封供汽不足

该机组轴封系统为自密封系统，正常运行时候，低压轴封供汽起源为高中压缸轴封漏气，经调节阀后对低压缸轴封进行密封。轴封供汽不足，将导致空气和不凝结气体从外部漏入处于真空状态的部件，间接通过轴封泄漏到凝汽器中，由于凝汽器中存有大量不凝结的气体，会使排气温度升高，真空缓慢下降，凝结水过冷度增大，循环水温升增高，同时在轴封处冷却汽轮机轴颈，严重时使转子因受冷却而收缩，负胀差增加，威胁汽轮机差胀系统和整个轴系安全，甚至有机组跳闸或受损的隐患。当轴封汽量分配不均引起个别轴封漏入空气时，应调节轴封汽分门，重新分配各轴封汽量，汽源本身压力不足，应设法恢复汽源，轴封汽压力低甚至到零在处理过程中，应关闭轴封漏汽门。

处理方法： 1.1对轴封汽进汽回汽进行调整； 1.2对#2机低压缸东侧进汽回汽管线进行改造。 1.3利用大修时机，对机组低压缸后轴封间隙进行调整。

二、真空泵故障或出力不够

真空泵系统是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器真空，正常运行时不断地抽出不同途径漏入汽轮机及凝汽器的不凝结气体。机组正常运行时，保证一台真空泵运行就能满足汽轮机在各负荷工况下抽出凝汽器内的空气及不凝结气体的需要。它在真空系统中担当着非常重要的作用。某发电厂#2机运行时真空严密性不合格，长时期运行2台真空泵进行维持机组运行。 处理方法：对#2机组真空泵进行改造，为了克服水环泵技术性能上的缺陷，在水环泵前设置喷射器，组成一套技术性能完善的抽气设备。这种抽气设备能适应机组的起动和运行工况，是一套高效率的抽气设备，并且能有效地改善真空泵的工作性能、延长使用寿命和安全可靠性。

改造后效果

1.能有效地延伸水環泵的工作范围，并提高极限真空，实现机组的经济运行。

2.使水环泵避开高真空的不稳定区段运行，改善汽蚀性能，延长设备运行寿命，提高可靠性。

3.机组起动和运行工况分别由水环泵和“前置喷射器+水环泵”的运行方式相适应，实现抽气设备高效能低消耗运行。”

4.克服水温对水环泵性能的影响，为了节水可使用一次除盐水或凝结水直接供水。

三、凝汽器结垢

凝汽器循环水中含有各种杂质，悬浮物及微生物，时间长了，会造成凝汽器铜管（或钛管）结垢和堵塞，当凝汽器内铜管（或钛管）由于长时间运行结垢或脏污时，会阻碍冷却水和低压缸排气的热交换，使排汽温度上升，真空降低，端差增大。凝汽器结垢或脏污会引起循环水阻力增大，循环水压力升高而流量降低，凝汽器通流面积减小而换热效果差，循环水温升也随之增加，真空下降造成汽轮机热耗增加，降低发电厂经济性。凝汽器冷却面结垢的主要原因是循环水水质不良，在铜管（或钛管）内壁沉积了一层软质的有机垢或结成硬质的无机垢，严重地降低了铜管（或钛管）的传热能力，并减少了铜管（或钛管）的换热效果。

处理方法：

1.利用机组停运对凝汽器冷却管进行清洗除垢，保证管道内无结垢现象。

2.正常运行中采用的是胶球冲洗。

四、凝汽器水侧铜管（或钛管）

由于长时间腐蚀等原因泄漏，是热力发电厂凝汽器比较常见的影响安全和经济的故障之一。凝汽器铜管（或钛管）泄漏，将使循环冷却水通过泄漏点进入凝汽器，在凝结水泵处理不变的情况下，因凝汽器凝结水平衡被打破而造成水位升高，淹没部分凝汽器铜管（或钛管）更少减少传热面积而真空下降，此外还使凝结水质量变的，特别是硬度指标严重超标，如果是海水冷却还会造成凝结水含钠盐量大幅度上升，造成与之相关的加热器、省煤器、水冷壁、过热器和再热器以及汽轮机喷嘴、调门、叶片等设备结垢和腐蚀，严重时可导致锅炉受热面腐蚀或超温爆管、汽轮机通流部分喷嘴叶片严重结垢积盐受损害。

处理方法：

1.机组停运或检修时，凝汽器清洗结束后对凝汽器进行压磅找漏，对找出的漏管进行封堵。

2.机组正常运行时发现水质硬度偏大时，应该降低机组出力进行半边解列找漏，必要时申请停机停炉处理。

五、凝汽器

由于和其相连的疏水管道等系统设备较多，系统复杂多样，就不可避免存在不严密处，导致凝汽器真空系统有空气漏入。如果真空系统漏点较大，会使凝汽器真空下降较多，机组出力在相同蒸汽压力、温度、流量等参数时候负荷会下降，这类大漏点只要花功夫分析查找，一般是可以容易找到并解决；但如果真空系统存在漏点较小时，空气等不凝结的汽体从不严密处漏入处于凝汽器真空状态的部位，如果空气和不凝结气体长时间累积较多，将会影响凝汽器传热，使真空缓慢下降，这时真空泵等抽吸设备出力会缓慢增加，当系统漏汽量和真空泵抽气量达到动态平衡时候，真空不再下降，保持稳定在某一定值。凝汽器出口循环水温与汽轮机排气温度的差值缓慢增加少许、凝结水过冷却度略增大。通常情况下，容易发生漏气的地点一般在下列各处：

1.轴封蒸汽调节阀失灵或操作不当，不能根据负荷等变化调整好轴封供汽，造成轴封汽压力低甚至断汽或，让空气等不凝结气体从轴封处漏入，特别容易发生在机组甩负荷或由于调度等原因负荷指令突然大幅度降低时。

2.汽轮机低压缸排汽部分与凝汽器是弹性连接，但连接段由于长时间腐蚀或温度热变形引起出现微小细孔漏气。

3.低压缸真空事故破壞门水封水位低或断水，导致空气漏入。

4.凝汽器真空系统连接的设备或管道包含计量表计等连接管有问题缺陷，如水位计接头不严密等。

5.凝汽器真空系统由于管道法兰众多，故其阀门盘根或接合面多多少少会出现不严密，特别是抽气器空气抽出管上的空气门盘根不严密等。

6.低压缸大气薄膜阀（安全阀）破损导致不严密。

7.如给水泵密封水回水至凝汽器，回水箱水位低。

8.凝结水泵入口处于高度负压状态，其机械密封或盘根密封处可能有空气漏入，严重时候回导致凝结水泵气化工作失常。

处理方法：

（1）真空系统找漏：利用停机时机，对真空系统压磅，水压至低压缸轴封下部，查找漏点并消除。

（2）对低压缸大气薄膜阀（安全阀）进行检查：检查是否有损坏并消除或更换。

（3）运行中调整好轴封供汽参数。

（4）调整好自动排气门或真空破坏门水封。

（5）调整好给水泵密封水回水箱水位正常。

（6）调整好凝结水泵的密封水压力和流量，可轻微向外滴水以保持不让空气漏入负压系统。

结论

汽轮机组凝汽器真空系统比较庞大，真空问题的比较普遍也较治理困难。本文从主要影响凝汽器负压的系统及设备做了整理叙述，得到以下结论：

1.首先必须检验真空严密性，可做真空严密性试验确认漏量，发现漏点后及时消除漏空气现象。目前许多厂汽轮机真空系统检漏的常用方法灌水法，简易实用有效。

2.保证轴封进汽压力调节阀和轴封减温水调节阀工作正常，运行中注意调整轴封气进汽和回汽分路阀门位置，找出在真空最好时候的阀门最佳开度，保证低压缸汽封供汽压力、温度等参数正常。

3.保持凝汽器管壁和水侧的清洁度，减轻凝汽汽器铜管（或钛管）结垢，目前最有效的方法是胶球清洗。

4.在设计和制造阶段，应充分考虑低压缸和凝汽器连接等处膨胀问题，减少受损漏气；

5.对泄漏的法兰、阀门及管道及时更换，提高真空系统严密性。

6.严把安装和大修关口，调整好轴封间隙及轴封漏气量。

7.进行真空系统改造，提高真空泵组工作效率。

8.对轴封加热器下部U形管水位在投运前期，可以先进行注水。

9.运行中调整好各加热器，疏水箱等水位，调整好各密封水量在合适参数，减少漏气进入凝汽器。

参考文献

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