关于汽轮机真空提升的研究

2022-12-08高艳飞

现代工业经济和信息化 2022年10期

高艳飞

（陕西北元集团锦源化工有限公司，陕西神木 719319）

引言

纵观当前电厂发展的形势，诸多电厂企业使用的汽轮机都具有高能耗、低效率的特点，再加上物价上涨，各种能源在工业中成本的不断增加，很多企业都采用真空汽轮机进行效率的提升以及经济效益的提高，减少企业运转的日常成本投入。锦源化工热电分厂2×130 t锅炉+2×25 MW项目，汽轮机是由青岛捷能集团有限公司2010年制造的N25-3.43型中温、中压、单缸、直接空冷凝汽式汽轮机。两台锅炉为太原锅炉集团生产的中温中压的CFB锅炉，锅炉型号为：TG-130/3.82-M10，额定蒸发量130 t/h，额定压力3.82 MPa。真空是影响汽轮发电机组运行热经济性的主要指标之一，机组真空值下降，导致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽轮机蒸汽循环的效率下降。机组真空值过低，煤耗增大，影响电厂经济效益。因此，企业可以提高汽轮机真空值，降低煤耗，提高机组发电量，创造经济效益[1]。

1 汽轮机真空下降的原因

机组真空值下降，导致发电煤耗上升，发电生产成本增加，直接影响热电分厂经营效益。真空值每提高1 kPa，煤耗降低1.2 g/（kW·h）节约煤360 t，节约费用36万元。经过对锦源化工热电分厂汽轮机真空值的监测，发现2021年5月—2021年7月份机组真空值为70.45 kPa、70.26 kPa、70.12 kPa，真空值有所下降，具体见图1。下面就可能导致汽轮机组真空值下降的原因展开分析。

图1 2021年5月—2021年7月锦源化工热电分厂汽轮机真空值

1.1 真空系统原因

正常情况下，循环水是汽轮机真空泵出力高效运作的基础，当循环水水量不够或者温度过高的时候就会影响真空环境。循环水水量不足主要是因为水泵故障或破裂，空气进入或者进出口因为滤网堵塞致使循环水不能流出，从而造成循环水供应不足，空气进入水泵，真空状态降低；循环水温过高则是因为季节的原因，当处于夏天室温较高，循环水经过长时间的运转就会出现温度升高的问题，从而引发汽轮机真空值下降的问题。

1.2 凝汽器原因

汽轮机主要蒸汽管的进出水口以及排汽口都会与凝汽器连接，因此如果凝汽器出现问题，将会直接造成汽轮机的故障。通常来说，凝汽器的故障来源主要包括三方面：一是由于风力不够，冷却面积减少，不能进行及时蒸汽并凝结，从而影响真空状态；二是进出水口的压力差过大，造成排汽口不通畅；三是因为泄露的出现，当安装或者长期运转等过程中，造成了漏点的出现，进而引发凝汽器故障，降低真空度。

1.3 低压轴封原因

低压轴封也处于真空中，间隙与运行压力紧密关联，也会影响到汽轮机的真空状态。假如低压轴封工作出现问题，就会致使空气进入，降低真空值。低压轴封的问题包括：一方面压力不足，空气进入，或者压力控制器故障，供汽出现问题；另外操作不当或不及时，造成轴封压力的变动没有被及时察觉并调整；再有轴封结构不佳，上下不分抗压度不同引发密闭出现问题；最后就是均压箱的温度与压力不够，造成真空泄露。

1.4 冷却装置原因

冷却装置是汽轮机组真空保障的重要方面，空冷系统的运行质量，也会影响到汽轮机的真空状态。假如空冷系统工作出现问题，就会致使空气进入，降低真空。引发空冷系统故障的因素很多：一是当冷却装置中冷却风室的密闭性不够，冷却小室门没有关严的话，就会导致冷却温度不够，就不能够进行蒸汽的有效凝结，也就不能够及时进入凝汽器；二是雾化喷淋长期连续的运转也会由于堵塞等造成工作效率降低，从而影响蒸汽的凝结效率；三是冷却风机的运行效率降低，例如风机油不足或风机故障等也会影响空冷风机的运转从而影响正常空冷系统效果。

2 汽轮机真空提升的措施研究

2.1 定期检修维护

提升汽轮机真空的重要措施就是要进行及时与定期的检修维护工作，也就是借助一些检测手段，对汽轮机的真空运行状态进行及时的检查，保证良好的真空情况。目前主要的检查方式一是运用肥皂泡沫的方式，也就是对一些容易出现真空问题的地方进行肥皂泡的涂抹，通过观察肥皂泡的状态进行是否出现泄露的判断，但是只有在进行大规模检查的时候才会应用这种方式；二是运用火烛办法，与肥皂泡的方式相近，但是操作复杂且效率低下，所以不经常使用；三是超声波方式，这种方式有着较多的优点，操作简单并且效率高，但是精确度并不是特别高。此外还有一些其他的检测方式，但是每种都有着其自身的优缺点，要想保证设备的运转正常，应当结合企业运转的实际情况进行具体检测方式的确定[2]。

2.2 真空泵运行信息化

汽轮机的真空状况与真空系统的运行有着直接的关联，而且循环水的温度也会对真空的状况形成直接的影响。真空系统的工作变动就会影响其电量的消耗，降低循环水的温度就能够提高凝汽器的真空状况。但是由于真空值提升也是需要控制到一定的范围之内的，因此在进行实际工作当中，我们需要根据实际运行真空系统型号进行调整。例如真空泵水位减少的时候进行真空值的下降。这种情况下我们完全可以借助先进的信息化技术的方式，引进一些在线监控系统或信息化平台的方式，进行及时进行真空系统运行状况的监控与调整，进而保证汽轮机真空状况。

2.3 优化汽封及轴封

在汽封密闭性方面，可以选择使用密闭性较高的汽封材料，降低泄露故障发生频率。而对于前面所提到的轴封问题，需要针对具体的轴封问题原因进行具体的措施选用。鉴于目前轴封故障的主要方面在于加热器质量以及结构的情况，假如轴封加热器出现故障，就会造成真空状况降低。为了减少这一情况的发生，可以通过及时进行轴封温度的监控、进行均压箱温度及压力监控以及进行水封筒的检查等方面工作，从而维持设备的正常运转。但是因为不同企业实际情况的不同，进行系统改装之后还要根据企业实际的运行符合进行具体的调整工作，从而确保轴封能够始终处于有序运作的状态当中，保证高度的密封性，提升汽轮机的真空状况。

2.4 汽轮机真空提升效果分析

Cpk值是过程能力指数值，是指过程能力满足产品质量要求的标准，也叫工序能力指数，指的是工序在一定时间里处于控制状态下的实际加工能力。根据上图分析可看出，锦源化工热电分厂汽轮机去年的真空Cpk值为0.46，通过改善后真空的Cpk值升高到0.92，改善效果明显，但单纯从图可看出上述数据还有改善的空间，还有待进一步改进。