300 MW汽轮机组真空严密性优化研究

杨洪涛，刘建航，吕基安，王岩青

（1.国家能源菏泽发电有限公司，山东 菏泽 274032；2.华能沾化热电有限公司，山东 滨州 256800）

0 引言

真空严密性是影响汽轮机真空度的主要原因之一［1］。由于漏入空气，导致凝汽器过冷度过大，系统热经济性降低，凝结水溶氧增加，易造成低压设备氧腐蚀。因此，提高汽轮机真空严密性，是保证机组安全、经济运行的重要途径之一。针对某发电厂汽轮机组出现真空严密性差等现象，对其进行深入分析研究，对运行中存在的问题进行适当改造及优化调整。经过优化调整后，实现了汽轮机真空严密性指标稳定，并且保持在优良范围内，为机组安全经济运行打下了良好的基础。

1 基本概况

机组汽轮机是由上海汽轮机公司制造，型号为N300-16.7/537/537，额定功率为 300 MW，额定背压为5.39 kPa的亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组配备两台功率为160 kW的水环式真空泵。

2017年11月以来，汽轮机组真空严密性指标明显变差，数据见表1。

表1 300 MW汽轮机组真空严密性指标 Pa/min

由表1可知，2017年11月至2018年1月，汽轮机组真空严密性指标平均272.3 Pa/min，超出国家标准及运行标准，不但影响机组的经济性，同时威胁发电机组的安全运行性能。

2 问题分析

通过现场实际观察和对设备运行操作分析，全面查找了影响4号汽轮机组真空严密性差的原因。经过多次分析探讨，利用鱼刺图绘出影响真空严密性差的原因，见图1。

图1 真空严密性差因素

2.1 真空系统管道和阀门泄漏

低压缸与凝汽器两大设备连接构成一个大的真空容器，薄弱环节较多，易发生真空泄漏［2］。例如，低压缸安全膜在低压缸顶部，当工况有较大变化或操作不当时，安全膜损坏会影响真空；低压排汽缸喷水管道或法兰，凝汽器汽侧外壳焊缝泄漏，凝汽器外壳上接出的仪表管根部断裂漏气，也可能影响真空。

凝汽器铜管受腐蚀严重泄漏及运行工况有异常变化时，铜管胀口松动，凝汽器汽侧放水门不严或凝结水泵入口滤网放水门不严，不但会使空气漏入，甚至使凝结水质恶化。此外，与凝汽器连接的凝结水再循环、阀门、接口泄漏也会使凝汽器真空严密性降低。

汽轮机组抽汽系统、疏水系统、旁路系统都与真空系统相连，出现问题时，对真空严密性影响较大。

2.2 设备运行可靠性差

汽轮机组凝结水泵浮动环密封水外排水管引到回收装置（即集水箱），在集水箱内设置一个浮球式阀门，水位低时阀门自动关闭，水位高时阀门自动开启，集水箱内的水与本体疏水管相连回收至凝汽器，见图2。

图2 回收装置

2.3 运行调整不及时

汽轮机低压缸两端处于真空状态，需用轴封来隔绝大气。轴封压力过高，易发生低压缸两端漏蒸汽，会出现低压缸轴承温度升高或者油中进水；轴封压力过低，空气经低压轴封漏入凝汽器，引起真空下降、凝结水溶氧增大等［3］。因此，轴封系统在运行过程中要保持各阀门开关位置适当，并及时调整，保证轴端不吸气、不漏汽，有利于机组的安全进行。

给水泵小汽轮机低压轴封汽的调节非常重要［4］。通过调节给水泵小汽轮机低压轴封进汽门、回汽门开度，保证小汽轮机油系统不进水，又能实现良好密封。轴封压力过低时，影响机组真空严密性。

给水泵设有密封水系统，保证给水泵轴端不冒水，且密封水回收至凝汽器。运行中如调整不当，易发生给水泵轴端漏水。低温凝结水进入轴端暖体后，大部分水被压至泵内，一部分从密封卸荷水返回前置泵入口，另一部分经螺旋间隙节流后至泵外U型管回凝汽器。当凝结水压力突然大幅下降时，密封水自动调门调整不及时，空气易从给水泵轴端漏至U型管，使U型管工作失去稳定性，影响凝汽器真空严密性。

2.4 加强真空系统维护

真空系统庞大，维护难度很大，稍有松懈，真空严密性就可能变差；重点治理反复出现泄漏的部位不到位；对埋在地下的真空系统管道未做好防腐措施。

2.5 节能措施执行不到位

提高机组真空严密性各项措施执行不到位，流于形式；机组真空严密性差时，未切实制定可行方案，无法做到有序排查。真空严密性指标考核机制不健全。

影响4号机组真空严密性差的原因较多，经过长期经验积累统计出各因素出现频数、频率如图3所示。

图3 主要因素出现频率统计

3 对策实施

3.1 消除真空系统管道和阀门泄漏点

2018年6月，机组运行中用氦质谱检漏仪对机组真空系统全面检查，通过抹黄油等方式进行堵漏。

对真空系统低压缸安全膜、管道法兰、阀门等查漏，发现低压缸安全膜处有一漏点，对该处抹黄油。

对凝汽器汽侧膨胀节进行检查，发现膨胀节有一点轻微漏气，进行了封堵。

对高低压疏水膨胀箱进行检查，发现高压疏水膨胀箱底部至凝汽器的疏水管道腐蚀严重，进行了改造处理。

对汽轮机抽汽系统、旁路系统进行检查，发现Ⅲ级减压装置减温水门后法兰存在漏气现象，进行了加固处理。

通过对与凝汽器连接阀门、仪表管根部接口等部位检查处理，消除了存在的漏点，机组真空严密性明显好转。

3.2 提高设备运行可靠性

2018年7月，对凝结水泵密封水回收装置检查发现，集水箱内设置的浮球式阀门存在卡涩、不灵活现象，对系统进行隔离处理，真空严密性指标大大改善。

对凝结水泵密封水回收装置浮球连杆及定位销进行了校正，消除了因浮球卡涩致使空气漏入凝汽器现象，提高了设备运行可靠性。

3.3 加强优化运行调整

轴封母管压力平时维持45 kPa，2018年8月提高轴封母管压力至50 kPa，再次做真空严密性试验，真空下降值减少10 Pa/min；轴封母管压力提高至55 kPa时，低压缸两端开始明显漏汽。因此，维持轴封母管压力为50 kPa，防止油中进水。

正常情况下密封水系统各阀门开度适当，密封水放地沟门关闭不严或内漏，也会影响真空的严密性［5］。通过反复验证，密封水压力维持在0.064 MPa，能够满足运行需要。

通过调节给水泵小汽轮机低压轴封进汽门、回汽门开度，保证小汽轮机油系统不进水，又能实现良好密封。通过运行分析，小汽轮机轴封压力提高至14 kPa状态下长期运行，真空严密性得到改善。

3.4 加强真空系统维护力度

机组运行时，加强对真空系统的维护及调整，当真空严密性不合格时，先要进行常规检查分析，发现问题及时处理。

对真空系统经常泄漏的设备或系统进行改造，对因应力大膨胀不均或机械碰撞造成真空系统管路、管件或焊口经常开裂重点部位，在管道上加装了波纹补偿伸缩节。埋在地下的真空系统管道采取四周砌水泥，顶部铺设盖板，既防止管道腐蚀，又便于管道检查。通过对经常泄漏处进行改进，真空系统设备状况得到改善，保证了机组的真空严密性长期处于优良状况。

3.5 提高措施执行力度

制定切实有效的考核机制，提高机组真空严密性各项措施执行力度［6］。

机组真空系统复杂，影响因素是多方面的，一旦发生泄漏后，排查起来非常困难，应对出现的问题记录留档，找出主要影响因素；出现凝汽器真空严密性差时，首先对重点区域进行排查，节省人力、物力。

3.6 加强综合治理

机组真空严密性不合格时，切实制定可行方案，进行有序排查。机组正常运行中严格按要求每月做一次真空严密性实验，并记录实验结果，定期分析设备运行状况，发现问题及时处理。

4 效果检查

通过研究和运行调整，在确保制订的各项措施得以实施的情况下取得了良好的效果。通过对汽轮机真空系统管道进行漏点排查治理以及对轴封系统、给水泵密封水系统参数优化调整，2018年 8月份以来经试验测得真空严密性指标明显大幅度好转，统计见表2。

表2 300 MW汽轮机真空严密性指标 Pa/min

由上表可知，2018年8—10月机组真空严密性指标平均值为 90.3 Pa/min，比之前降低了 182 Pa/min。

由于真空严密性指标提高，机组运行真空提升，机组发电煤耗降低。机组真空每提高1 kPa，发电煤耗可降低3.022 26 g/kWh，根据机组全年完成发电量16.5亿kWh，可以算出机组全年可节省煤炭907.68 t。

每吨煤按700元计算，机组全年可节约发电成本63.53万元。

5 结语

通过对汽轮机组真空系统异常现象进行细致排查，对影响凝汽器真空的原因进行分析研究，对机组设备进行适当改进和运行参数的优化调整，使机组真空严密性得到了提高，减少了漏入真空系统的空气，降低了机组排汽温度，蒸汽与循环冷却水的换热效率提高，降低了机组煤耗和厂用电率，同时凝结水溶氧降低，减少了低压设备氧腐蚀，提高了汽轮机组的效率和安全经济性，取得了良好的经济效益。