淺析汽輪機真空嚴密性差的成因及解決方法

張爽

（遼河石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院（機電系），遼寧 盤錦 124010）

合肥發(fā)電廠的三號汽輪機的型號是N125-135/535/535是上海汽輪機廠的，是超高壓汽輪機，雙排氣雙杠、中間再熱的冷凝式發(fā)電機汽輪機。該機器在最近的十年中試驗真空氣密性時都嚴重的不合格，有時候進行真空閆明星的試驗時，還不到一分鐘就因為真空下降太快而不得不終止試驗令機器恢復(fù)正常運行。1996年對該機器進行了大修，之后曾用氮質(zhì)譜儀用以查找漏氣的為所在，并且發(fā)電廠也對該問題及其重視，多次組織人員進行研究，但是由于當(dāng)時的條件有限，問題并未得到很好的徹底解決。2006年，該機組再次大修，發(fā)電廠就打算利用該次機會對此問題進行徹底的解決。

1 真空成因

冷凝器的作用就是將汽輪機中的排氣冷凝成水，由于同壓下的蒸汽比水的體積要大了三萬多倍，因此在冷凝的過程中由于比容的急劇縮小就會在冷凝器中形成相對絕對的真空狀態(tài)，由于發(fā)電機中的循環(huán)設(shè)備都是相互連通的，因此就容易造成和冷凝器聯(lián)結(jié)的設(shè)備由于氣密性不嚴而導(dǎo)致的空氣露入冷凝器的現(xiàn)象，價值，汽輪機的不凝結(jié)的氣體的排除不及時，就容易在冷凝器中形成壓力，導(dǎo)致冷凝器中的真空度下降而壓力值就會增加，這種狀況就會造成整個冷凝器中的排氣焓值升高，對于熱量的有效利用率下降，導(dǎo)致蒸汽的循環(huán)效率無法達標，換句話講就是浪費了很多的能量。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)冷凝器中的壓力升高1KPa即，真空度下降1KPa，對于熱量的消耗，機組就會增加七十千焦每千瓦時，對于熱效率就會相對的降低1.1%。除了這方面對于冷凝器的真空度的維持之外，機組的射水抽氣設(shè)備以及真空泵也起到了處理冷凝器中一些不凝結(jié)的氣體，對維持真空的環(huán)境起到了一定的作用。

2 真空條件不足的危害

首先，會降低機組的工作效率，增加資源的消耗。這主要是因為汽輪機的工作基礎(chǔ)之一就是蒸汽的循環(huán)，而其循環(huán)的重要保證就是內(nèi)部的真空高壓環(huán)境，但是嚴密性得不到維持就會使得真空環(huán)境中的空氣多，而抽氣機以及真空泵就會對多余的空氣進行排除，這就增加了能耗，另外，若是射水抽氣設(shè)備以及真空泵也無法將空氣抽凈，那么機組中的壓力以及溫度就會因為環(huán)境的改變而升高，這不但會降低機組的工作效率，對供電煤量的需求量增加，同時也會威脅到機組運行的安全性。

其次，工廠用電量會隨之增加并且會加大水的用量?；鹆Πl(fā)電除了對煤炭等熱力資源的消耗大，同時對于水資源的消耗也很大。射水抽氣設(shè)備以及真空泵在對于系統(tǒng)中的空氣進行排除的同時不但自身設(shè)備的負荷會增加，同時會加大工廠用電量以及對水的需求量。

最后，會造成低壓設(shè)備被氧化腐蝕。由于空氣的漏入，冷凝器中不但系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性會受到影響，同時冷凝水的溶氧量也會提高，就會導(dǎo)致一些低壓設(shè)備受到氧化。

汽輪機在運行中的經(jīng)濟性實際上是以真空度的高低為基礎(chǔ)的，真空越高排氣的壓力就越低，對于機組內(nèi)的有效焓降量就會減少，換句話說，循環(huán)水就不會帶走過多的熱量。機組的能耗就會相對降低，通過真空嚴密性的試驗就可以對凝氣機的性能做出判定。

3 通常用灌水法查找真空系統(tǒng)不嚴密的方法的優(yōu)缺點

真空系統(tǒng)包含大量的設(shè)備及系統(tǒng)，連接的動靜密封點多，在輕微漏空氣的情況下很難發(fā)現(xiàn)漏點，因為空氣往里吸，不夠直觀，傳統(tǒng)的運行中用火焰檢查法較繁瑣且效果不好，多數(shù)情況下使用的方法是在機組停機后對真空系統(tǒng)進行灌水找漏。這種方法比較直觀，漏點極易被發(fā)現(xiàn)，缺點是由于設(shè)備的原因，灌水高度最高只能到汽缸的最低軸封洼窩處，高于軸封洼窩的地方因為水上不去而不易發(fā)現(xiàn)，特別是與汽輪機汽缸相連接的管道系統(tǒng)。這也是我廠多年來一直沒有能夠徹底解決這臺機組真空嚴密性較差問題的原因。

4 總結(jié)以住經(jīng)驗，找準攻關(guān)方向

針對以前曾在機組小修或停機時多次對汽輪機真空系統(tǒng)進行過灌水找漏，并且對查找出來的漏點也進行了相應(yīng)的處理，但真空嚴密性差這個問題始終不能好轉(zhuǎn)的情況，我們決定從以前沒有進行過的地方或系統(tǒng)進行查找，即對汽輪機本體上部往灌不到水的地方進行查找。

首先是高中壓外缸的法螺加熱汽柜部分。經(jīng)過拆除汽柜保溫，發(fā)現(xiàn)與汽缸連接處存在幾處比較長的裂紋。因汽柜的疏水管是接入凝汽器的，此處正常運行時為負壓，這無疑是對真空嚴密性有影響的。經(jīng)分析，此處為變截面處，汽柜的薄板與汽缸焊接時如焊接工藝沒有處理好，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，特別是在機組啟停時，此處的應(yīng)力集中更大，極易出現(xiàn)裂紋。

其次高中壓外缸法蘭螺栓加熱裝置存在嚴重不嚴密的現(xiàn)象。我們在汽缸裝復(fù)后通過對高中壓外缸法蘭螺栓加熱的進汽管道進行鋸管，用壓力水對法蘭螺栓加熱系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題相當(dāng)多。

在大修中，我們還重點對低壓后汽封環(huán)進行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓后軸封的間隙均較標準要大，基本是在1.2-1.6mm之間。如此大的汽封間隙，從軸封處漏入軸封加熱器的空氣量必定增加，射水抽汽器的負荷要增加，對凝汽器的抽空氣能力必定受到影響，間接地影響到凝汽器的真空嚴密性。

5 問題的處理及效果檢查

針對查找出來的問題，我們認真研究處理方案。對汽柜的裂紋處理，嚴格按照在汽缸上焊接的工藝進行焊接并進行熱處理。對泄漏的螺栓墊片進行重新研磨處理或更換墊片，并重新進行水壓試驗，直到消除全部泄漏點。對于外汽缸螺栓下部的工藝孔，考慮到或許有其它方面的作用，我們對此工藝孔沒有完全封死，保留極小的部分。對低壓軸封，嚴格按照質(zhì)量標準的要求，配準汽封間隙，并盡量向標準的下限靠。

通過對此次查找的漏點進行針對性的處理，我們對大修后的機組再進行真空嚴密性試驗，數(shù)據(jù)已經(jīng)從不合格甚至不能做，到大修后第一次383Pa/min，已經(jīng)達到合格范圍之內(nèi)。此后在機組運行的幾個月內(nèi)，真空嚴密性試驗值一直在合格范圍之內(nèi)。

結(jié)語

對此類問題，有的廠家曾經(jīng)采取將低壓后軸封更換為蜂窩汽封的方法，想以此來減少漏入真空系統(tǒng)的空氣量和漏入軸承內(nèi)的蒸汽量，但效果不是很理想，此文可能對具有相同類型機組的相同問題有一定的借鑒意義。

[1]翦天聰.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1989.

[2]220MW汽機本體檢修規(guī)程[Z].新余發(fā)電公司，2010.

[3]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：水利電力出版社，1986.