凝汽器真空度降低原因分析及处理

陈凤生

国家电投江西电力有限公司分宜发电厂

1 引言

凝汽器真空在对汽轮机运行中的经济安全性等指标发挥着重要的作用，通常情况下，取得了设备规划人员、施工单位、使用单位的重点关注。要是凝汽器的真空度太低不但会使得汽耗增加，降低汽轮机的工作效率和整个机组运行的经济性，还会由于其排汽温度太高造成汽轮机的轴承温度提高，轴心处出现位置移动，使得机组的震动幅度特别大，降低了汽轮机组工作平稳性。并且，在对凝汽器进行真空检测，如果真空没有达到标准值时，要想保证汽轮机组出力恒定，就需要加大蒸汽流量，会引起轴向推力增大，使推力轴承长期处于过载状态就会非常容易出现设备故障。所以，对造成凝汽器真空度低的原因进行分析并进行优化能够给机组的安全工作和增强经济性提供保障。

2 凝汽器真空度下降的危害

（1）降低了凝汽器中的真空度，其蒸汽做功能力也会随之降低，在确保机组负荷情况稳定的前提下，加大了蒸汽的流量，而叶片由于蒸汽流量太大会造成过负荷。

（2）真空度下降增加了机组的轴向推力和轴向位置的移动，情况严重时还会导致推力瓦负荷过大而损坏。

（3）真空度降低增大了低压缸的排汽温度，而低压缸的温度过大会造成低压转子出现热膨胀、热变形的情况，还可能会导致低压缸中心线产生改变，从而造成机组振动幅度和低压胀差加大，也会缩短低压缸动静的间距以至于消失，产生动静摩擦故障。

（4）真空度降低增加了循环水出入口和凝汽器铜管的温度，因为铜、钢金属的传热与膨胀系数有差别，会造成凝汽器铜管胀口松动，从而使得凝汽器泄露。还有概率发生在温度升高时不发生泄漏，却在温度回落时发生泄漏的现象。要是凝汽器的泄漏状况不太严重，还可维持机组连续运行，而一旦凝汽器的大部分管道都出现泄漏或者几个凝汽器都泄漏严重时甚至会导致停机。

（5）在真空度下降过程中，将极大地降低低压缸末级叶片的容积流量，还会造成末级叶片与设计工况严重不符，导致末级叶片出现脱流与漩涡状况，并且还将在叶片的某个位置形成很大的激振力，这种力度即使不会在叶片或叶片组中出现共振，却会造成叶片出现颤振，因为频率低导致振幅大而破坏叶片。

3 凝汽器真空缓慢下降原因

3.1 循环水量中断或不足

3.1.1 循环水中断

由于循环水中断造成的真空度迅速降低的表现为：凝汽器的前循环水泵出口侧压力极速降低；冷却塔未喷水；真空表指示回零等现象。而造成这些现象的原因包括：在循环水泵或者水泵中的驱动电机出现问题；在循环水吸水处的过滤装置被堵住，使得吸入水量较少；在循环水泵当中，轴封、吸水管的密闭性不够或是出现破损裂开，空气乘机进入等。而一旦循环水中断，就需要立马将汽轮机的负荷去除，在真空度下降到最低限值时（600mmHg）就停止运行。

3.1.2 循环水量不够

循环水量不够的显著特点为：真空度渐渐降低；在循环水的出入处具有较大的温差。因为造成循环水量不够具有非常多的因素，所以也形成了各种各样的特征，大致涵盖了这些方面：

（1）要是在循环水量不够时增加凝汽器中流体的阻力，使得循环水出入口的压差变大，并提高了循环水泵与凝汽器的循环水压，降低冷却塔的布水量，就能判断出故障为凝汽器中管板受阻，可以通过停止运行机组的方式实施处理。

（2）假设循环水量不够，减弱了凝汽器内流体阻力，就会出现冷却塔布水量变少；循环水出入口压力差距缩小；循环水泵与凝汽器出口处的循环水压增加等现象，大致能判断为是由于循环水的出水管处被堵住所导致。

（3）要想确定供水量在循环水泵中的合理程度，通常能够通过对水泵入口处的真空表指示吸入量、指针摆动情况、泵中异常音量、出口处压力平稳性等因素来做出判断，最好通过真空度降低程度来减少负荷，实现故障处理。

3.2 凝汽器热负荷过高

因为机组的抽汽逆止阀、主蒸汽管、主汽门前、高低压加热器、调节汽门前等多个部位疏水都接入了凝汽器，加大了凝汽器的换热强度，在循环冷却水容量被限制或出现不足的情况时，就会降低凝汽器的真空度。优化的方式就是把上述几部分的疏水系统增加分流管道和阀门，或者把它们接到电厂的疏水扩容装置或疏水箱当中，来减少凝汽器的热负荷。

3.3 凝汽器冷却系统产生结垢或腐蚀，传热恶化

在凝汽器当中的铜管出现结垢现象时，就会减少凝汽器的热交换，加大凝汽器的端差，提高排汽温度，这时就加大了凝汽器中的水阻力，减少冷却水通流量，加大其温差，出现真空度降低的现象。循环水水质不够好是导致凝汽器冷却面出现结垢的关键因素，在铜管当中的表层形成一层软质有机垢或硬质无机垢，极大的损坏了铜管的传热性能，并缩小了铜管的流通面。一旦结垢太多造成真空度太低，务必停止运行后将污垢去除。

3.4 凝汽器真空系统不严密产生泄漏

在凝汽器当中的真空系统密闭性不够好，而其中漏点较小时，无法凝结的气体就会进入到真空区域中，最终流入凝汽器里，大量无法凝结的气体停留在凝汽器里会减弱传热功能，使得真空降低，这种真空下降的特点是具有非常缓慢的速度，并且在降低到一定值后，就会维持状态稳定不会继续下降，这意味着泄露的量与抽出的量维持平衡状态。在真空系统密闭性不够加大漏气量时，通常表现为：增大了汽轮机的排汽温度和凝汽器出口循环水温差值和凝结水过冷却度。这时就需要马上检测漏气原因以及对漏气部位进行消除。

3.5 循环水温升高

在电厂的循环冷却水作为开式水的情况下，被季节所影响，尤其在夏季当中，增加了循环水的温度，妨碍凝汽器的换热功能的实现。在循环水流入温度上升时，就会降低吸收热量，而排汽压力会随着蒸汽冷凝温度的增加而增加，减少蒸汽在汽机当中的焓降，按照计算可知，凝汽器真空度会随着循环水温增加5℃而减少1%左右。而在冷却塔中运用的闭式循环供水系统，冷却水塔的运行状况能够决定水温的冷却，因为飞散和蒸发导致的损失，就需要及时大量的循环补充用水，能够确保冷却水塔合理降温。利用每年对垫料进行清洗的方式，能够把真空复原到2%～3%，像这种在凝汽器进口降低水温的方式比增加循环水量更加有效。

3.6 轴封供汽不够或出现中断情况

轴封供汽不足或出现中断的现象也会造成大量未凝结的气体从外部流入到真空区域当中，最终再进入凝汽装置里面，这部分未凝结气体处于凝汽器中会妨碍介质相互换热功能的实现，极大地降低了凝结水的温度，使得内部的真空度飞快下降。

4 凝汽器真空度低的改善措施

4.1 改造循环冷却水系统

发电厂循环水泵的重点功能是为了确保机组的冷却性，因此在夏季时应该按照运行的工况，合适的添加循环水泵，确保循环水量可以达到机组运行标准。然而安装循环水泵又会造成能耗加大，因此可以在循环水泵中采用全新的叶轮，这种叶轮不但有着流量大，准确度高、外表光滑等特征，并且还可以合理的提高水泵的运行效率，增加其循环水量，以至于就算在天气炎热的夏天，就算不添加循环水泵的数量也可以确保满足冷却水量的需求。

4.2 定期对冷却面进行清洗

要想消除冷却面表层的结垢，首先需要将循环冷却水实施严格的预处理，就要在循环水当中恰当的掺入阻垢剂，并且在循环水通往凝汽器之前附加设置二次滤网，还应该进行按时的冲洗。在机组运行停止后，冲洗水室和管道；机组运行期间，投运胶球清洗装置对冷却管进行清洗，所采用的胶球泵具有扬程大的特点，可以确保胶球的循环使用。收球网栅之间的距离需要特别的均匀，防止出现跑球，在清洗期间，重点关注胶球的密度、规格、材质，并对胶球的数量和清洗时间等进行管控。

4.3 投运胶球清洗装置

通常在电厂里运用的都是闭式循环水，胶球清洗装置是防止凝汽器铜管结垢、清垢的重要手段，但是，在实际运行中，胶球清洗装置因各种原因使得使用效率下降，比如部分进出水球阀发生各种程度的卡涩现象，收球网及收球网中的开关存在一定的问题，使得胶球不具备较高的回收率，许多没有回收的胶球就会造成冷却塔淋水层被堵塞。因此，加强对设备的维护，对有问题的进出水球阀进行及时更换，对胶球清洗装置和收球开关进行清洗处理等，提高收球率，制定胶球清洗定期工作，定期以及在判断铜管中出现严重污垢时，及时投运胶球清洗装置，必要时在机组半负荷情况下对凝汽器进行半边清洗。

4.4 增加真空泵的效率

提高真空泵效率最关键的方式就是减少工作介质的温度值，可以通过把循环水冷却改成温度不太高的机组工业水冷却的方式，或者是在抽气设备当中放置制冷设备，再借助循环冷却水来冷却工作水。再把混合式冷却装置安装在凝汽器和抽气器当中的抽气管路上，接着凝结疏出所抽气体里的水蒸气，从而达到减小抽气装置工作水温度值的目的。把大气喷射装置安装在真空泵之前，再通过真空泵中存在的负压和大气压产生的压差之间形成了空气射流，在喷射装置当中取得低于真空泵的抽吸压力，进一步将真空泵极限抽吸压力对凝汽器压力优化的限制因素消除掉。

5 结语

凝汽器真空度低的状况在机组工作过程中会频繁地出现，应该及时有效地对故障进行诊断与改善。当意识到真空度降低时，首先检查是不是存在失误的操作，或者是别的系统带来的不良影响；然后，要是系统的真空度保持在水平较低的状态，就应该展开有效地处理与分析。通常来说，在机组运行之后，凝汽器出现真空度低的原因需要通过对各个部位的检查来得出，由于各个部位都有可能出现影响因素，所以应该定期对轴封供汽系统、轴封供汽压力等进行检查校验、对真空系统进行检测，防止故障。