330 MW机组凝汽器真空低原因分析及处理

李 勇，张宝东

(江苏华电扬州发电有限公司运行部,江苏 扬州 225000)

330 MW机组凝汽器真空低原因分析及处理

李 勇，张宝东

(江苏华电扬州发电有限公司运行部,江苏 扬州 225000)

在火力发电厂中，汽轮机凝汽器的真空是衡量机组经济性的重要指标之一，凝汽器真空过低，不仅会影响汽轮发电机组的经济性，而且会影响汽轮机的安全性.主要介绍江苏华电扬州发电有限公司7#机组在运行过程中凝汽器真空偏低的情况，通过现场查看，以及对运行数据的分析，发现机组凝汽器真空偏低的原因是由于真空泵工作液温度过高抽气不足所致，通过进一步分析后，发现真空泵工作液温度偏高是由于闭冷水温度偏高所致.最后，通过改变循泵的运行方式，降低了闭冷水温度和真空泵工作液温度，凝汽器真空得到了提高.

凝汽器；真空泵；工作液；循环水泵；严密性

在热力发电厂中，凝汽器真空是衡量机组经济性的重要指标之一，凝汽器真空下降，将使得排汽压力升高，可用焓降减小，不但影响机组的出力和经济性，同时可能造成汽轮机轴向推力增大、汽轮机末级叶片损坏等重大事故，影响机组安全稳定运行[1].因此，在运行中维持凝汽器的正常真空，对于保证机组安全经济运行有着重要的意义.

1 系统简介

江苏华电扬州发电有限公司现有2×330 MW燃煤发电机组，其中汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的C300/N330-16.67/538/538型汽轮机，采用亚临界一次中间再热、单轴、高中压合缸、双缸双排气、抽汽凝汽式汽轮机.正常运行时，机组轴封用汽主要由高、中压缸轴封漏气形成自密封，辅汽及冷再作为备用汽源；每台机组配置两台水环式真空泵，正常一运一备.配置两台循环水泵，其中2#循环水泵有高、低速两种运行方式；配置一台开水循环水泵；配置三台闭式循环冷却水泵，其中3#闭式循环冷却水泵为400 V的小泵，功率约为1#，2#闭式泵的1/2，环境温度低时采用3#闭式循环冷却水泵运行；凝汽器设计端差为3～6 ℃[2].

2 事件经过

2017年3月12日，6#、7#机组双机运行，负荷均为195 MW左右，环境温度10 ℃，6#、7#机组均采用2#循泵低速运行的方式，6#、7#机组真空分别为-97.7 kPa和-94.93 kPa，运行人员通过分析对比发现，7#机组真空明显偏低，严重影响了机组的经济性.

3 原因分析及处理

3.1 凝汽器的工作原理

凝器的真空主要是由于汽轮机排汽排入凝器汽侧，通过循环水不断的把排汽热量带走，使排汽凝结成水，其比容急剧减小(约减小为原来的1/30 000)而形成真空.在运行中难免会有不凝结气体漏入真空系统使得凝汽器真空下降.真空抽气系统的作用就是在机组启动初期抽走系统空气建立真空，并在机组正常运行过程中及时抽走系统中不凝结气体[3].

3.2 影响凝汽器真空的主要因素

一般来说影响凝汽器真空的主要因素包括：真空表指示有误，循环水入口温度升高，循环中断或者水量偏低，凝汽器铜管泄漏，凝汽器满水或者水位过高，凝汽器热负荷过大，加热器事故疏水阀误开、给泵密封水回水至凝汽器单级水封水位过低，凝汽器补水管道少量泄漏，主机或给泵小汽轮机的轴封中断或者供汽压力不足，真空系统少量泄漏，真空抽气系统出力不足，凝汽器冷却面结垢或腐蚀、传热恶化，轴加满水或无水位运行，主再热汽疏水门误开等[4].

3.3 真空下降的原因排查

(1)检查真空表指示是否准确

运行人员发现7#机组真空偏低后，立即检查低压缸排汽温度与凝汽器真空是否对应，同时联系热控人员对真空表进行校对，确定真空表计是否准确，经过检查发现真空表指示准确无误。

(2)检查机组轴封系统

轴封系统的主要作用是向汽轮机、给泵小汽轮机的轴封提供密封蒸汽，在高压段是防止蒸汽向外漏气，低压段防止空气漏人系统内，如果轴封压力调整不当造成轴封供汽中断或者供汽压力过低，将使得高压段蒸汽漏出，同时将导致空气等不凝结气体从外部漏入处于真空状态的后汽缸，最后不凝结气体积聚在凝汽器中影响传热，影响机组真空[5].

为排除轴封系统供汽低造成凝汽器真空下降的可能，运行人员对轴封系统进行了全面检查.由于当时负荷较低，轴封母管溢流调整门在全关位置，辅汽供轴封调整门开度为20%左右，轴封母管压力维持在49.03 kPa，低压轴封供汽温度156 ℃，均在正常范围内，为了排除轴封漏汽的可能，运行人员将轴封母管压力适当提高至56 kPa，观察5 min后，机组真空基本没有变化，排除了轴封系统漏空气的可能.

(3)检查凝汽器热井水位

如果凝汽器满水或者水位过高，将淹没凝汽器换热面，使得换热面积减小，影响凝汽器换热，凝汽器真空下降.运行人员对凝汽器水位进行了检查，并将就地水位计和DCS水位计进行对比，就地水位计和DCS水位计基本相同，均为500 mm左右，在正常运行范围内.

(4)真空严密性试验

如果真空系统严密性差，将造成大气中大量不凝结气体漏入真空系统，造成凝汽器真空下降.为了确定是否由于真空严密性差造成真空下降，运行人员进行了真空严密性试验，真空严密性试验的结果为真空下降150 Pa/min，结果为合格.因此排除了真空严密性差，系统大量漏真空的可能性.

(5)检查真空抽气系统

真空抽气系统的作用在机组启动初期抽走系统空气建立真空，并在机组正常运行过程中及时抽走系统中不凝结气体，如果真空抽气系统故障或者出力不足，就会造成外界漏入的不凝结气体在系统中满满积累，造成凝汽器真空下降[6].

运行人员通过检查真空泵运行工况发现，72#真空泵工作液温度为33.15 ℃，远高于真空泵的工作液的设计水温，造成真空泵处理不足，从而造成7#机组真空下降.

3.4 故障处理

通过排查，初步分析7#机组凝汽器真空的原因为72#真空泵工作液水温过高，造成真空泵处理不足，最终影响了机组真空.

由于真空泵的冷却液是通过闭式循环冷却水提供，运行人员立即对6#、7#机组闭式循环水温进行了比较，发现7#机组闭冷水温度为29.94 ℃，72#真空泵工作液温度为33.15 ℃.6#机组闭冷水温度为21.78 ℃，61#真空泵工作液温度23 ℃.显然，72#真空泵工作液温度高的原因是由于7#机闭冷水温度高所致.

闭冷水系统除了本机组的用户以外，还设置了公用系统(仪用空压机、除灰空压机、化学用冷却水)用户，通过运行人员的检查发现公用系统用户等均运行于7#机组闭冷水系统，造成了7#机闭冷水热负荷增加，最终使得7#机组闭冷水温度明显高于6#机组，偏离设计值(见图1).

图1 闭冷水系统简图

为了降低闭冷水温度，运行人员立即将闭式冷却水泵由73#闭冷水泵(400 v的小泵)调至71#闭式冷却水泵运行，但是切换后，闭式冷却水温度并没有降低.运行人员怀疑可能为开式水量不足，随即启动7#机开式冷却水泵，开式水泵启动后，闭式冷却水温很快降到了17 ℃，真空泵冷却液温度降至21 ℃，真空泵恢复了正常运行工况，真空提高到了-96.92 kPa.但是由于开式水泵启动后，凝汽器循环水量减小，循环水温升过大，不能满足凝汽器所需循环水量，为此运行人员立即启动将循泵切至高速泵运行，并停止了开式循环水泵，经过切换之后，7#机组闭冷水温度稳定在19.6 ℃，71#真空泵工作液温度稳定在21.46 ℃，机组真空稳定在了97.83 kPa，真空恢复了正常.

4 真空泵工作液温度过高对凝汽器真空的影响

水环式真空泵运行时由于吸入区是负压状态，如果工作液的温度高于吸入区负压对应的饱和温度，那么水就会发生汽化，使得泵内真空度下降，直接影响抽吸能力.所以工作液温度越低，泵的运行效率就越高，出力就越高[7].影响工作液温度的因素主要有汽机排气温度，冷却器冷却水量及冷却水温度，冷却器的清洁程度，真空泵的补水温度等[8].

水环式真空泵的工作性能与被抽吸气体的状态、工作水的温度及性质有关，生产厂家通常只给出规定条件下的特性曲线.当实际工作条件与规定条件不同时，必须对其特性曲线进行修正.工作水的温度对吸气量的影响很大，水温高，抽气量减少，定量的变化可按下列公式进行换算[9]：

(1)

对于水环式真空泵，在其它条件不变的情况下，工作水温升高，对应的饱和蒸汽压力势必升高，抽气能力下降，使得真空泵抽吸空气量减少，不凝结气体在凝汽器内不能及时被抽出，在凝汽器中积聚，影响了凝汽器的换热效果，抽气口的气汽混合物中的不凝结气体分压增加，总压也随之增加，使得凝汽器背压升高，凝汽器真空下降，由此可见，真空泵的工作水温对凝汽器的真空度、抽气量均有影响，因此运行中必须保证真空泵的工作水温正常[10].

5 结 论

通过分析，最终找到了江苏华电扬州发电有限公司7#机组真空偏低的原因，即真空泵冷却液温度过高，使得真空泵的抽气能力下降，不能及时抽走凝汽器中不凝结的气体，这些不凝结气体在凝汽器中影响了凝汽器的换热效果，最终造成真空下降；而7#机组闭冷水温高的原因是7#机组闭冷水系统带公用系统运行所致.最后，运行人员通过变循泵的运行方式，使闭冷水温度和真空泵工作液温度均下降到工作范围内，从而提高了凝汽器真空，使得机组经济性得到了提高.

[1] 吴季兰.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社,1998.

[2] 江苏华电扬州发电有限公司.330 MW机组集控运行规程[R].扬州：江苏华电扬州发电有限公司，2015.

[3] 曾勇生.汽轮机真空下降对运行方面的处理及预防[J]．科技信息，2006(8):233-234.

[4] 裴振平.凝汽器真空低原因分析及处理[J]．科技与企业,2012(24):332-332.

[5] 王 帆,毛昕斐.300 MW汽轮机凝汽器真空浅析[J]. 科技与创新,2014(20):12-14.

[6] 叶 涛,郑体宽.热力发电厂[M]. 4版.北京：中国电力出版,2012.

[7] 尹大鹏.水环式真空泵出力低的原因分析及采取措施[J]. 河南科技,2015(10):53-55.

[8] 马 磊,崔芙红.水环式真空泵的工作原理及影响因素[J].广州化工,2015(11):163-202

[9] 周兰欣,林 奇,周 玉.水环式真空泵工作水温度过高对机组真空的影响及应对措施[J]. 电力建设,2010,31(12):98-101.

[10] 王 欢,黄纯亮, 张培杰.水环式真空泵抽气不足对凝汽器真空的影响[J]. 电站辅机，2013(34):26-29.

Analysis and Treatment on Low Vacuum of Condenser in 330 MW Unit

LI Yong, ZHANG Bao-dong

(Operation Department of Yangzhou Power Generation Co., Ltd., Jiangsu Huadian, Yangzhou 225000, China)

In the power plant, the vacuum of the steam turbine condenser is one of the important indexes to evaluate the economic performance of the unit. If the condenser vacuum is too low, it will affect the safety as well as the economy of the steam turbine. This paper mainly introduces the operation process of No. 7 unit with low condenser vacuum in Yangzhou Power Generation Co., Ltd. of Jiangsu Huadian. Based on the site and the analysis of operating data, it is found that the low vacuum of the condenser is due to the high temperature of the working fluid in vacuum pump. By further analysis, it is found that the high temperature of the working fluid in vacuum pump is due to the high temperature of the closed cold water. Finally, the vacuum of the condenser is improved by changing the running mode of the circulating pump.

condenser; vacuum pump; working fluid; circulating water pump; tightness

TK264

A

1008-536X(2017)03-0072-04

2017-01-13

李 勇(1982-)，男，四川内江人，工程师，研究方向为火电厂集控运行.