直接空冷機組真空嚴密性試驗方法及漏空原因分析探討

彭剛

摘 要：由于水資源的日益匱乏，在我國富煤缺水地區火電廠中已經普遍采用空冷機組來代替傳統的水冷機組，隨著我國經濟的發展和居民生活水平的提高，對用電量的需求越來越大，促使發電機組的功率越來越大，隨著大容量超臨界發電機組陸續投入使用，其空冷機組在運行過程中的問題也逐漸暴露出來，據調查目前已運行的大容量直接空冷機組都曾發生過真空系統漏空的問題，這嚴重影響了系統的安全、經濟運行。文章介紹了直接空冷機組真空嚴密性的試驗方法，并對空冷系統漏空的原因展開分析，力求找到應對措施，為系統運行的安全性和經濟性提供可靠依據。

關鍵詞：直接空冷系統；真空嚴密性；漏空；原因分析

前言

火電廠發電機組的滿發運行和安全運行需要有相應的冷卻系統作為輔助，傳統的冷卻系統是水冷式，然而在我國北方缺水地區無法得到推廣，因此直接空冷系統逐漸成為關注的熱點，在我國北方富煤缺水地區已經得到廣泛的應用，隨著我國經濟的發展和居民生活水平的提高，對用電量的需求越來越大，促使發電機組的功率越來越大，隨著大容量超臨界發電機組陸續投入使用，其空冷機組在運行過程中的問題也逐漸暴露出來，由于直接空冷系統體積龐大，因此其真空嚴密性控制工作難度較大，據調查目前已運行的大容量直接空冷機組都曾發生過真空系統漏空的問題，這嚴重影響了系統的安全、經濟運行。因此有必要研究直接空冷機組真空嚴密性的試驗方法，并通過對漏空的原因進行科學分析，找到應對的措施，具有十分重大的現實意義。

1 直接空冷機組真空嚴密性試驗方法

目前，世界范圍內還沒有對直接空冷系統的真空嚴密性實驗形成統一的標準，因此只能在參考濕冷機組真空嚴密性試驗方法的基礎上根據實際情況進行不斷的摸索和驗證，從而找出適合直接空冷機組真空嚴密性試驗的方法。我國對濕冷機組的真空嚴密性試驗方法有明確的規定，要求機組運行負荷要在額定負荷的百分之八十以上，并同時保持循環水量不變，然后關閉抽氣器入口門，保持八分鐘，取后五分鐘真空的平均值作為試驗結果。在直接空冷機組中沒有循環水，而是采用控制風機轉速的方式來調節冷卻風量的大小，衡量試驗方法是否科學的標準為：排氣壓力變化是否穩定，真空下降的速率是否穩定，因此，在實際工作中可根據風機的控制方式來設計試驗過程，具體有以下幾種：

1.1 用手動調節風機轉速來設計試驗

用手動調節風機的轉速，使凝結水的過冷度一直保持在2-6℃，以保證蒸汽能夠充分冷凝，此時空冷到冷卻的風量是一定的，通過在環境溫度基本恒定、環境風速小于4m/s、主汽參數和機組運轉負荷保持相對穩定的條件下進行試驗，結果表明排氣壓力變化非常均勻，真空下降的速率均勻，因此結果較為真實和可靠，適合用于對精度要求高的基礎性試驗分析，但是此結果由于需要通過手工不斷調節風機的轉速，因此此方法較為繁瑣，對操作人員的操作精度要求較高，實現起來比較困難。

1.2 風機轉速自動控制的條件下設計試驗

使風機可以根據蒸汽量的大小來自動調節，更加貼近工況運行狀態，可保證排氣壓力處于穩定狀態，在同樣的環境條件下進行試驗，由于風機的轉速是根據主汽參數不斷變化的，因此在試驗時排氣壓力的變化不可能穩定，因此導致真空度下降的速率也不均勻，表明試驗結果的準確度不高，但在日常的對測試精度要求不高的場合可以作為一種輔助監測手段。

1.3 保持風機在額定轉速條件下設計試驗

用手動的調節方式控制直接空冷系統風機處于額定轉速下運行，文章采用恒定功率為50Hz，結果表明在環境溫度較低的冬季系統真空度下降速率均勻，而在環境溫度較高的夏季則結果不夠準確，因此此方法具有一定的局限性。

2 直接空冷機組漏空原因分析

2.1 直接空冷機組本身質量問題

由于直接空冷機組的生產廠家很多，而目前又沒有一個標準的檢驗標準，再加上空冷機組本身的體積較大，組成較為復雜，管道、閥門較多，交界處如果不能做到完全的嚴密就會影響整個機組的真空嚴密性。

2.2 安裝質量不合格

直接空冷機組的體積大、重量大，并且空冷機組與汽輪機組之間的距離較大，因此導致直接空冷機組的安裝工程較為復雜，與此同時由于安裝方面的技術人員相對短缺，且業主方對安裝工期要求較高，容易造成安裝質量不合格，因此給機組漏空埋下隱患。

2.3 相關配套系統設置不科學

在我國直接空冷系統應用的時間并不長，無論是設計還是運行都缺乏相關經驗，因此很多時候在直接空冷系統的配套系統設計方面還仍然沿用了同類型濕冷機組的設計方案，例如，300MW直接空冷機組低壓軸封系統，軸封冷卻器設計采用濕冷機組冷卻面積，軸封母管管徑偏小。致使空冷機組背壓偏高，當提高軸封壓力時，軸封冷卻器不能冷卻高背壓下的軸封漏汽量，產生軸封溢汽量過大，而為了防止油中進水，必須將軸封壓力降低，因此容易導致低壓軸封產生漏空。

2.4 運行過程中環境因素的影響

由于直接空冷機組在我國北方地區應用的較廣，因此主汽參數、排氣參數等要根據環境溫度的影響不斷調節，例如，在冬季環境溫度處于零下時，空冷島對風機風量要求很低，甚至不需要風機運轉，反而需要采取相應的措施使系統可以回暖，避免防凍，如果防凍措施采取不當或者未采取措施，就會導致空冷散熱器管束以及拐角焊接處凍裂，從而出現漏空現象。

3 直接空冷機組防漏空措施

3.1 對直接空冷機組制造進行質量監督

在直接空冷機組出廠前對其各個部件及整體進行質量檢驗和測試，防止有漏焊、松動等現象，以確保系統質量優良。

3.2 直接空冷機組安裝過程的質量控制

在機組安裝過程中不可為單純的縮短工期而犧牲質量，對安裝進行全過程的監督，并做好質量驗收工作。

3.3 科學設計配套設施

要不斷探索，并借鑒國外先進經驗，對直接空冷機組的配套設施要科學設計，使之與空冷機組的運行相搭配，使系統運行更加科學。

4 結束語

直接空冷機組出現漏空現象會導致其無法滿發運行，嚴重影響系統運行的安全性和經濟性，因此在實際工作中應當不斷探索適合當前實際情況的檢驗系統真空嚴密性的方法，并采取相應措施防止直接空冷機組出現漏空現象，做到防患于未然。

參考文獻

[1]劉邦泉.直接空冷機組的真空嚴密性試驗方法及標準[J].華北電力技術，2004.

[2]趙維忠.直接空冷系統的真空嚴密性與冬季防凍的初步探討[J].電力技術，2009.

[3]續宏.直接空冷機組真空嚴密性試驗方法及漏空原因分析探討[J].熱力透平，2008.

[4]楊立軍，郭躍年，杜小澤.環境影響下的直接空冷系統運行特性研究[J].現代電力，2005.