关于燃气电厂汽轮机真空密封性优化的分析

曹妃甸新天液化天然气有限公司 高 峰 赵文涛

通过对大量燃气电厂运行情况进行分析可以发现，如果汽轮机真空密封性出现问题，将会导致汽轮机在运行时真空度不断降低，并且会降低系统稳定性，导致燃气电厂无法运行，降低经济效益。因此，人们在对燃气电厂进行分析时，需提高对汽轮机真空密封性的关注度，并从实际情况入手，做好相应探讨工作。

1 汽轮机真空系统出现泄漏的原因

汽轮机在投入燃气电厂运行后，随着运行时间的推移，汽轮机真空密封性可能会出现问题，将会导致其气密性降低，降低真空压力。通过对大量燃气电厂中采用的汽轮机进行分析可以发现，汽轮机发生泄漏的原因主要有以下几点：

一是换热面出现较厚水垢层，这会对换热面传热性能造成直接影响，降低传热效果，对其应用造成不良影响[1]。二是系统的管线和设备存在漏点。三是采用的凝结器水位出现异常，同时热负荷强度较高。四是真空泵整体运行效果差，或者真空系统出现了异常现象，无法满足应用需求。五是系统在长期运行过程中，受多项因素影响将会出现大量漏点，这将会损失压力，而且出现的漏点也会导致系统运行时能耗量加大，增加了经济成本[2]。由此可见，必须提高对汽轮机真空密封性的重视，确保其真空性良好，一旦发现漏点，要及时完成维修。

2 汽轮机真空密封性差的主要危害

汽轮机结构复杂，容易出现真空密封性问题，一旦有空气进入到汽轮机内部，将会对其性能和应用造成不良影响，导致气凝机组无法正常运行，因此，要及时将空气抽出，提高真空泵工作负荷[3]。空气进入汽轮机内部后，将会导致冷凝器过冷，但从实际情况来看，过冷度增加，会导致整个汽轮机组系统热经济性降低。此外，汽轮机在低真空下运行，汽缸膨胀量会加大，导致流通部分动静间隙发生变化，而且机组见会出现静动摩擦，提高了汽轮机在运行时故障发生概率，导致停产。

3 汽轮机组真空密封性存在的问题

3.1 负压系统出现问题

负压系统在汽轮机长期运行过程中出现问题，是造成汽轮机真空密封性不达标的一项主要原因。负压系统出现问题，将会导致外部大量空气混入到汽轮机内部，这会大幅度降低汽轮机真空度，影响其性能，导致其无法继续稳定运行。通过对汽轮机进行分析可以发现，空气进入到汽轮机内部途径有以下几点：

一是汽轮机真空系统遭受破坏，自身存在漏点，外界空气会顺着这些漏点进入到系统内部，从而对其运行造成不良影响。

二是不同气体混入到蒸汽内，最终将会进入到凝汽器内。主要存在的问题体现在以下几个方面：第一，低压轴封发生漏气，压力较低。第二，连接处发生了漏气问题，主要指的是气缸入空门、汽缸安全门、抽气管等各种不同类型装置之间连接不够紧密，这一情况的出现，会导致外界大量气体都进入到汽轮机内，这将会大幅度降低真空严密性。而在所有结构中，汽缸法兰结合面总量大，这一情况的存在，也会提高漏气发生可能性。需要注意的是，对于这一情况，采取灌水方式进行检查难以发现，这也是相关工作人员在具体作业开展时需要特别注意的一项内容。第三，轴封加热器多级水封遭受破坏，出现了漏气问题；安全阀门、真空泵气动阀在运行过程中受外界因素影响遭受破坏，从而出现漏气问题。

负压系统在长期运行过程中出现问题难以完全避免，针对这一问题，应当指派专人对设备运行情况，以及性能进行全面检查，做好相应检修工作，保证设备与设备的连接处整体连接情况能够保持紧密，避免发生漏气情况，这也是确保汽轮机真空密封性能够达到要求的一项关键内容。

3.2 抽气系统出现问题

通常来说，对于采用的汽轮机来说，如果其中的抽气系统出现问题，将会导致汽轮机真空密封性遭受破坏，无法稳定运行。通过对采用的汽轮机进行分析可以发现，其中抽气系统出现的问题主要体现在以下几个方面：

一是真空泵内部水温过高，在压力大小相同情况下，水温升高将会对真空泵性能造成不良影响，导致真空泵在运行时，抽吸能力下降，无法满足应用需求。造成这一现象的主要原因是：在真空泵容量有限情况下，若低温冷却水足够，能够冷却大量吸气口水蒸气，进而使真空泵在运行时的抽吸能力能够得到进一步提高满足运行需求。二是对汽轮机的运行情况判断错误，错误开启排水阀门，这将会导致真空泵分离器实际液位偏低，无法满足运行需求。三是轴端出现了漏气情况，进气端发生了堵塞问题。真空泵在运行时会形成大量浊气，这些因数都会对其在运行时抽吸能力造成影响。

3.3 循环水系统出现问题

一是汽轮机在运行过程中，如果受外界各项因素影响，导致循环数量较少，这将会降低汽轮机真空密封性。从实际情况来看，这一现象一般都是因为机组进水压力过低，而且进水温偏高造成的。同时，若汽轮机进出口水温差偏大，容易导致水源位减低，以及管网堵塞等各种不良现象，这会减少循环水量，由于水量不足，会对汽轮机在投入应用的运行造成不良影响，无法满足应用需求。

二是水量不均匀同样会导致采用的汽轮机真空度降低，可见，对于循环冷却水的具体用量，应严格按照制定标准，完成相应控制。总而言之，要想确保汽轮机真空密封性处于良好状态，必要对汽轮机性能以及具体运行状态进行全面分析，保证汽轮机内循环水系统能够保持稳定状态，避免其在运行时出现事故，对燃气电厂运行产生不良影响。

通过对以往的试验数据进行分析发现，循环水温每升高5℃，采用的汽轮机的真空度将会下降约1%。燃气电厂内的冷水水塔在运行过程中的具体工作状态，在一定程度上决定了的水温的实际冷却状况，可见，机组运行过程中，相关工作人员要对其运行状况进行观察，如果发现冷却水不足，必须及时补充冷却水。导致循环冷却水进水温过高的原因主要有以下几点：

第一，冷却塔在运行前出现问题，无法按照原有标准运行，这一情况的出现将会导致水塔出现温度偏高，将大幅度降低汽轮机真空性，影响其运行。

第二，周围空气湿度过大，或者外界环境温度偏高，这两种情况的出现都会导致冷却内循环水温度降低，从而使凝汽器内循环水温度升高，降低真空性，最终导致汽轮机无法稳定运行。

第三，循环冷却水的实际用量多少，也是导致真空性降低，无法满足应用需求的一项主要原因，从实际情况来看，若循环冷却水不足就会降低真空性。

第四，采用的凝汽器两旁通水量分配出现不均匀情况，也将会对采用的汽轮机整体真空性造成不良影响，导致其无法稳定运行。

第五，凝汽器在长期运行过程中，一旁积累了大量空气，或者采用的真空泵在运行时，抽气能力无法满足要求。

图1 燃气电厂中的凝汽机连接情况

第六，凝汽器自身严密性差，没有得到要求标准，燃气电厂中凝汽机需要存在多个接口，如图1所示，若连接不紧密，将会降低其气密性。同时，汽轮机运行环境相对较差，导致凝汽机经常出现真空密封性不达标现象。汽轮机真空系统内压力小于大气压力，外部空气将会进入到汽轮机内部，破坏真空状态。

4 优化汽轮机真空密封性的合理措施

4.1 保护逻辑

针对汽轮机来说，在对其真空密封性进行适当优化之后，要对设备的定值和保护逻辑进行重新设置，以免因为修订没有达到要求标准，导致设备无法满足要求，同时要避免机组在运行期间发生跳闸事故。针对保护逻辑来说，要通过分析修轴向位移等内容，而且还要这对末级叶片采用的凝汽器背压保护逻辑进行修订。在具体优化期间，要对调节级叶片设定相应保护逻辑，其目的就是保护主蒸汽压力，避免压力不合理，而对后续运行造成不良影响。

4.2 考核性能

在考核性能时，为了保证考核结果能够达到要求标准，考核需要选择在温度较低季节开展，以免因考核期间，背压偏高，而且出现无法调节现象。在进行考核时，要对流量计进行合理校核，主要包括再热减温水流量计、凝结水流量计、轴封密度流量计等各项内容。

4.3 保护真空密封性的合理措施

针对燃气电厂中采用的汽轮机来说，要在控制真空密封期间，确保密闭性能够达到预期，保证采用的汽轮机能够密闭性运行。若汽轮机在运行中发生了真空异常问题，相关工作要在冷态启动前，通过灌水查漏方式，对是否存在渗漏进行确定，具体作业开展就是设置多注水。冷态启动4h后，要执行真空密闭性试验，针对每个环节及部门都要做好相应检测工作。

4.3.1 检查负压系统

检查复压系统时，要先要全面检查复压系统是否出现泄漏现象，完成操作计划方案编制，针对经常出现泄漏区域，如阀门位置、焊接接头位置，要进行详细检查，通过检查可以及时发现各种风险隐患以及泄漏等问题，一旦发现问题，要及时将问题反馈给上级，要求相关工作人员按照要求进行维修，避免出现负压系统泄漏现象，从而达到强化真空密封性优化目的。

4.3.2 优化循环水路系统

如果水循环水路系统内存在泥沙等杂质，杂质在循环水路系统内会发生淤积，或者浮游生物污染现象，将会大幅度降低水流水量，降低汽轮机真空密闭性。针对这一情况，工作人员要定时对采用的循环水路进行清洗，保证循环水路能够保持清洁，以免出现堵塞以及其他问题。

4.3.3 保护横隔板

一般来说，横隔板在长期应用期间出现严密性不达标问题，无法保证冷却水实现正常换热，情况严重时会直接流入到进水口区域，设备在运行时会发生波动，出现事故。因此，要将横隔板作为检查和检验的关键内容，对于存在的真空密封性能够第一时间发现，采用质量满足标准的横隔板材料替换存在问题的材料。

4.3.4 定期检修凝汽器

指派专人定期维修冷凝器真空系统，针对损坏零部件，要及时采取性能良好零件更换，提高系统真空密封性。

4.3.5 科学处理存结气体

若凝汽器内存在气体，工作人员在开展工作时，要采用真空设备进行清除处理，需要注意以下内容：一是真空设备运行前，要将水温度控制在合理范围内，保证通过设备进行应用，能够将凝汽器内存结气体抽出。二是适当改造抽气孔，快速完成存结气体处理，在进行改造处理时，要在确保去除存结气体效果的同时，避免发生蒸汽流失问题，进而达到提高真空密闭性目的。

4.3.6 科学设置冷却系统

采用真空期间，水温会影响真空程度，为了将水温控制在合理范围内，要将冷却系统设置在冷却器出口处，确保汽轮机真空密闭性能够达到预期。

汽轮机真空密封性会影响燃气电厂运行效率，降低经济效益。因此，在今后研究过程中，必须从实际情况出发，加强对汽轮机真空密封性相关内容的研究，适当优化，确保最终投入燃气电厂内的汽轮机性能可以满足应用需求。