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汽輪機真空下降原因與解決辦法論文
摘要：凝汽式汽輪機是火電站和核電站廣泛采用的典型汽輪機，凝汽設備是凝汽式汽輪機中的重要組成部分，衡量凝汽設備工作性能的好壞的最重要指標就是真空，真空高低直接影響到整個汽輪發(fā)電機組的熱經濟性和運行可靠性。本文結合多年工作經驗，以東北地區(qū)某熱電廠為例，分析真空下降的原因及處理方法。
關鍵詞：凝汽器；真空；下降
1 概述
該熱電廠現(xiàn)有兩臺300MW機組，編號為：#7機組、#8機組，采用的是哈爾濱汽輪機廠生產的型號為73D-1#的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、抽凝汽式汽輪機。在循環(huán)水溫度20℃時，可保證排汽壓力4.9KPa。#7機組投入運營后，多次出現(xiàn)真空低的情況，使機組出力減少，熱效率下降，對機組的熱經濟性造成很大不利影響。為了解決此問題，該公司組織專業(yè)技術骨干，成立攻關小組，結合以往出現(xiàn)的真空下降情況及處理過程，深入細致分析原因，制定真空系統(tǒng)檢查卡，對照卡片逐條逐項對相關系統(tǒng)進行排查。經過近一個月的努力，終于找到了機組真空低的原因并將問題得以解決，作者結合本次事件的處理經驗以及同類型機組相關案例，對汽輪機真空下降原因及解決辦法進行分析和總結。
2 凝汽器真空
凝汽器是汽輪機真空系統(tǒng)的最主要部件，其作用是當汽輪機排汽進入低壓缸時，遇循環(huán)水冷卻凝結成水，體積驟然縮小，形成高度真空，使汽輪機內的蒸汽膨脹到低于大氣壓力從而多做功。真空越高，排汽溫度越低，汽輪機熱循環(huán)效率越高。一般運行經驗表明，凝汽器真空每下降1KPa，機組汽耗會增加1.5%～2.5%。
3 凝汽器真空下降的危害
凝汽器真空度對機組運行安全性和熱經濟性有很大影響，在機組運行中，凝汽器真空下降將產生以下危害：
3.1蒸汽在汽輪機內的做功能力減弱，焓值的減少量降低，消耗相同蒸汽量的情況下，發(fā)電量減少，即熱耗率增加、汽耗率增大。
3.2低壓缸端部軸封的徑向間隙發(fā)生變化，造成摩擦損壞，汽輪機振動增大。
3.3排汽溫度上漲，嚴重時將導致低壓缸產生熱膨脹變形，低壓缸后軸承安裝位置改變，軸承在豎直方向被抬起，汽輪機串軸，導致振動加劇。
3.4真空下降使排汽的容積流量減小，對末幾級葉片工作不利。末級葉片將處于脫流及旋流區(qū)，并且末級葉片的葉根和葉頂處承受的激振力增加，葉片損壞的幾率增大，存在葉片斷裂的安全隱患。
4 真空下降的現(xiàn)象及原因
現(xiàn)結合該電廠凝汽器真空下降的處理經驗，對凝汽式汽輪機真空下降的現(xiàn)象及原因進行分析如下：
4.1軸封蒸汽壓力。該電廠汽輪機正常軸封壓力為0.2-0.25MPa，機組電負荷大于80%時，軸封處于自密封狀態(tài)時，一般不存在軸封壓力低造成真空下降的問題，只有在軸封處于非自密封狀態(tài)時，軸端密封蒸汽壓力＜150kPa時，低壓缸兩側會因軸端密封蒸汽壓力低，造成外界空氣漏入到低壓缸內，導致真空下降。造成軸封壓力低的原因有：
4.1.1機組負荷突降；
4.1.2輔汽聯(lián)箱其它用戶用氣量突然增加，運行調整不及時；
4.1.3冷再至輔汽聯(lián)箱供汽調節(jié)門失靈；
4.1.4軸封壓力調節(jié)閥故障。
4.2凝汽器循環(huán)水流量及溫度。汽輪機真空是在循環(huán)水進入凝汽器裝置銅管后，對汽輪機排汽進行冷卻換熱，蒸汽在冷卻后冷凝成水后體積瞬間減小，從而產生的真空。循環(huán)水溫度參數(shù)受季節(jié)室外環(huán)境溫度和冷卻塔的運行方式影響較大。特別是夏季，循環(huán)水溫度升高，吸收的排汽熱量減少，蒸汽冷凝濕度升高，汽輪機排汽壓力增加，真空下降。經過試驗測試與數(shù)據(jù)統(tǒng)計，循環(huán)水溫度每提高5℃，凝汽器真空度可下降1%，各企業(yè)可結合自身情況，制定環(huán)境溫度與真空對照表，檢查當前真空是否正常范圍內。循環(huán)水流量降低的原因有：
4.2.1運行中的循環(huán)水泵故障跳閘或出口門自動關閉，備用泵未聯(lián)動或或出口門打不開；循環(huán)水泵內部進入雜物，導致循環(huán)水泵出力下降甚至跳閘；4.2.2凝汽器循環(huán)水進水管道大量漏水；
4.2.3凝汽器銅管結垢，凝汽器端差逐漸增大。
4.2.4凝汽器水側入口管堵塞，凝汽器銅管長期未沖洗或凝汽器進行膠球沖洗過程中時，膠球沖洗裝置收球網(wǎng)堵塞。
4.3凝汽器水位過高淹沒凝汽器銅管
4.3.1值班員對凝汽裝置水位調節(jié)不及時或操作不當4.3.2凝汽裝置內部銅管產生漏泄。
4.4真空泵工作異常。目前大部分火力發(fā)電廠真空系統(tǒng)都采用真空泵來維持真空，影響真空泵的運行狀況的因素主要有：4.4.1設計原因：真空泵選型偏小，真空泵運行出力不足，無法滿足要求。
4.4.2設備原因：真空泵冷卻器冷卻效果不佳，冷卻器換熱片堵塞或開式循環(huán)冷卻水溫度高，導致真空泵抽汽量減少，出力降低。4.4.3人為原因：運行調整不及時，導致真空泵分離器水位低。
4.5負壓系統(tǒng)漏入空氣
4.5.1凝結水泵密封水壓力低或入口母管密封不嚴。凝結水泵通過軸封冷卻水進行密封，當出現(xiàn)軸封水中斷或壓力不足情況時，由于凝汽裝置至凝結水泵進口管段處于負壓狀態(tài)，大量空氣就會被抽入到凝汽器，導致真空下降。
4.5.2汽輪機在低負荷運行工況下，軸封處于非自密封狀態(tài)，軸端密封壓力較低，空氣漏入低壓缸內；
4.5.3汽輪機低壓缸安全門關閉不嚴
4.5.4低壓缸法蘭結合面與檢查孔，低壓缸與抽汽管路、低壓加熱器等設備的連接處密封不嚴4.5.5真空系統(tǒng)相關設備、管道等部件因檢修不當、支吊架松動或管路振動產生機械碰撞，導致破裂或者損壞。4.6低壓回熱系統(tǒng)汽側漏空氣。處于負壓區(qū)域的低壓加熱器，易漏入空氣，當出現(xiàn)汽側放空氣閥、排水閥未關嚴，安全閥動作后未回座時，導致空氣漏入。
5真空下降解決辦法
5.1進入凝汽器的循環(huán)水流量急劇下降
5.1.1運行中發(fā)現(xiàn)循環(huán)水流量急劇下降時，應立即檢查循環(huán)水系統(tǒng)工作狀態(tài)：當發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵運行電流和出口壓力同時到零時，即循環(huán)水泵故障跳閘，應立即檢查備用泵是否聯(lián)動，否則應手動投入，并開啟水泵出口門。若沒有備用泵時，應手動啟動跳閘泵一次，啟動前就地檢查水泵是否存在倒轉現(xiàn)象。在確認真空已無法恢復后，應果斷采取措施，立即手動減負荷到零，停止汽輪機運行。
5.1.2當循環(huán)水泵出現(xiàn)電流與出口壓力同時擺動或下降時時，極有可能是查循環(huán)水泵吸入口水位是否過低、冷卻塔出口濾網(wǎng)是否堵塞等所致，此時應立即進行就地檢查，如確認是上述因素引起，應立即采取措施，增加冷卻塔補水量或清理冷卻塔出口濾網(wǎng)雜物。
5.1.3當出現(xiàn)水泵電流與出口壓力明顯下降時，則可能是循環(huán)水泵本身故障或出口門故障誤關導致的，此時應立即聯(lián)系檢修人員處理，同時啟動備用泵。
5.2凝汽裝置水位超限，淹沒換熱銅管。
5.2.1凝汽裝置內部換熱管大量漏泄，此時應立即解除凝結水自動，手動開大凝結水至除氧器調節(jié)閥，向除氧器上水，如水位仍無法控制時可啟動備用凝結水泵，開啟低加出口啟動放水門，將水排至循壞水回水中，直至水位正常。同時聯(lián)系化學注意監(jiān)視汽水循環(huán)系統(tǒng)各項水質參數(shù)，如果出現(xiàn)汽水品質惡化現(xiàn)象，應立即請示停機處理。
5.2.2運行凝結水泵出現(xiàn)故障，可以通過觀察水泵電機電流和出口壓力來判斷，確認水泵故障時，應立即啟動倒泵運行，并聯(lián)系檢修處理。5.3真空泵工作失常。如發(fā)現(xiàn)運行中真空泵電流明顯降低，伴隨著真空急劇下降，立即啟動備用真空泵，加大分離器補水，若真空未恢復，停止故障真空泵并關閉其出口門。若真空仍下降，應減負荷。
5.4給水泵汽輪機真空系統(tǒng)泄漏。對于采用汽動給水泵的機組，當給水泵汽輪機真空系統(tǒng)漏泄，造成主機真空下降。這時要對小汽輪機真空系統(tǒng)進行全面檢查。可對小機水封筒進行重新注水，看真空是否恢復，如未恢復，則應緩慢調整小機軸封供、回汽直至真空恢復正常。
5.5電泵水封筒漏空氣。這種情況可能發(fā)生在電泵密封水回水通過水封桶接至凝汽器的系統(tǒng)中，可通過改造，增加一路水封回水直排至地溝，在冬季真空較高時將電泵水封回水倒至地溝，解決此問題。
5.6閥門漏泄。負壓測閥門的法蘭結合面、盤根有輕微泄漏，可通過定期進行真空嚴密性試驗時得到結果。
6 結論
因真空系統(tǒng)設備較多，系統(tǒng)復雜，處理起來難度較大，汽輪機的真空低問題一直是在火力發(fā)電廠凝汽式汽輪機應用過程中普遍存在的問題，真空下降導致的停機或設備損壞事件時有發(fā)生，因此深入研究汽輪機真空低的有關原因對于解決此類問題有著深遠的意義。希望本文能夠拋磚引玉，給讀者在解決此類問題上提供新的思路，研究出經濟易行的技術措施。
參考文獻
[1]中國電力出版社.史月濤等.汽輪機設備與運行(2015年版).
[2]中國電力出版社.孫為民等.汽輪機運行與檢修技術.
作者：李澤 單位：哈爾濱熱電有限責任公司
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