汽轮机正常运行时真空突降的原因分析及处理

杨德

摘要：某地区热电总厂南区现有4套机组，其中4#汽轮发电机组为南汽纯凝机组，机组投产后自2012年起，在正常运行时无端出现真空突然快速下降，经运行人员进行调整后真空又快速回升，当恢复至原运行状态后真空又能维持运行，这种情况反复随机出现多次，初期并无明显因素干扰特征，对安全运行造成极大隐患。为查明原因，电厂运行专业进行多次运行分析，集中专业技术力量进行攻关，采取设备改造及运行措施完善后，凝汽器真空突降隐患得以解决，现将整个过程做一梳理汇总。

关键词：汽轮机;真空突降;正常运行;处理

引言：4#机的真空突降虽然有多种因素促成的，但是主要问题在于轴封汽系统和空气系统有关，这与设计与安装有关，当一台机组安装调试时应充分考虑到所处的环境，因为机组的设计不可能考虑每个电厂的具体情况，当机组在特定的环境运行时各方面能否达到设计参数是岗位运行人员的重要职责，通时也告诉我们，任何故障都可能是多种因素促成的，进行分析是一定要注意尽可能收集足够多的数据，数据是我们分析的基础，更要关注现场设备的运行状态，现场情况是岗位运行人员分析问题的方向，只有两者结合才能顺利的解决问题。希望能够帮助有同样困扰的朋友，更希望得到大家的指正，以便提高我们处理、解决生产过程中的各种异常的能力。

1.机组真空系统介绍

4#机组原真空系统见图1。正常运行中4#机的轴封汽源由汽平衡母管提供，汽平衡母管来汽接入4#机均压箱，然后分别送至4#机前、后轴封处。射水抽汽系统装设有甲、乙射水泵和甲、乙射水抽汽器。

图1.4#机组原真空系统图：

2.4#机真空下降的原因分析

在对4#机的凝汽器真空下降进行分析时，最初分析認为造成凝汽器真空在运行中突然下降的原因有三个，一是轴封加热器疏水至凝汽器的U型管水封在运行中失水（用注水或保持注水门微开的临时措施可以提高真空）;二是前、后轴封进汽特别是后轴封进汽的品质不合格（温度偏低或带水，切换高温汽源可改善真空）;三是使用本机三抽做为轴封用汽在降负荷时会导致轴封失汽。针对分析结果，采取相应的措施。

3.4#机真空异常处理措施

（1）在2013年4#机小修期间，针对轴封加热器疏水至凝汽器的水封效果差这一缺陷，多级水封中的水压头应当能够克服凝汽器真空，轴加的微负压与多级水封的压头之和同凝汽器真空相平衡。通过计算对原有的水封管道进行改造，增设一组水封管，并将其位置抬高，并根据现场实际状况进行管理优化布置。（2）利用分厂推进节能降耗工作的有利时机，将长期未投入运行的北联排投入运行，利用北联排至高除汽平衡母管联通门做为一路疏水点，保证了4#机轴封汽的品质。（3）对其进行改造，增加调整门和切换门，将原手动调节，人工监视改为自动跟踪，全程监控，自动报警的操作方式。并通过发布技术通知单的方法确定正常运行和事故状态下的轴封汽源的使用原则和方法。

通过采用以上改进方法，4#机安全稳定的运行了一年。但是，在2014年11月又出现2次真空快速下降的事故，在对其进行分析时，我们对前期分析时未曾触及的设备4#机凝汽器的空气管道和射抽系统进行了分析，并在出现真空突降时安排专人对凝汽器的空气管道进行检查，对射抽的空气逆止门进行检查，通过对现场情况的全面分析，发现真空突降时，只要启动备用射水泵，不需要其他操作调整，真空也能恢复。由于其他原因基本排除，初步判断是射抽出力不足，不能把凝汽器内不凝结的汽气混合物抽走，造成真空下降。但出现过的真空恢复后再次下降的情况如何解释，是否是由于射抽出力不足，其产生的负压略大于逆止门处凝汽器的负压，在逆止门两端形成不稳定的平衡状态。当出现变工况时，例如负荷突变，此平衡被打破，凝汽器侧负压大于射抽侧，逆止门向凝汽器侧位移至关闭，凝汽器内不凝结的汽气混合物不能被抽走，造成真空下降。启动备用射水泵后，两台泵的合力较大，又重新将逆止门拉开，真空恢复。如果停备用泵时，没有达到平衡状态，真空会再次下降，重复以上操作，恢复真空。同时的检查也发现，凝汽器的空气管在真空下降时的温度接近环境温度，当射水抽汽器正常工作时，凝汽器的空气管道中通过的时有一定温度的空气及不凝结气体，温度肯定高于环境温度（1#、2#、3#机均是如此）。通过对空气管道的仔细测量，发现空气管道的布置不合理，在运行中如果发生抽汽带水则极易在空气管道中形成水封[1]。

从统计数据来看，真空突降的情况冬天出现的次数较多，冬天环境温度低，冷却效果好，按照常理，真空应该高，却屡次出现掉真空现象，而夏天却从未出现过凝汽器真空突降的现象，进一步验证了我们的判断，即冬天真空高，指的是凝汽器侧真空高（循环水温度降低，其余条件不变，凝汽器真空升高），当凝汽器侧真空高于射水抽气器的真空时，容易把逆止门关闭，继而造成真空下降。当然这不是必然条件。根本问题是射抽的出力不足（射水抽气器的真空干拉时在-0.09MPa左右），应更换较大功率的射水泵及电机，同时对凝汽器的空气管道进行改造。

2015年初，我们对4#机的空气管道进行了更换，增大了管径，重新布置了管路，更换了射水抽气器的逆止门。将原流量420m3/h，扬程36m，功率75kW，额定电流139.7A的射水泵更换为流量485m3/h，扬程42～45m，功率90kW，额定电流165A的新型射水泵及匹配的电机。当全部改进结束后4#机安全通过了两个冬季的运行，再也没有出现过真空突降的情况[2]。

改造前后示意图见图2。

结论：

简而言之，文章针对某厂汽轮机在正常运行中突发真空快速下降，其余参数正常，通过增开射水泵的方法（维持两台射水泵运行）在真空降至某一值后又快速回升至正常值的异常情况。围绕机组真空突降的原因及处理方法展开分析，找出最后的处理方案并实施。

参考文献：

[1]郭刚.凝汽器真空下降的原因与预防措施[J].电力安全技术，2017-12（10）.

[2]邹玉波.凝汽器真空下降的原因与预防措施[J].热电技术，2019（1）.