汽輪機(jī)真空降低的原因分析及處理

雒成武

(太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司,江蘇太倉 215433)

汽輪機(jī)真空降低的原因分析及處理

雒成武

(太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司,江蘇太倉 215433)

根據(jù)純凝汽輪機(jī)工作原理,凝汽器的真空度對汽輪機(jī)的效率有重大影響,汽輪機(jī)的真空下降會(huì)使汽輪機(jī)的可用熱焓降減少,凝汽器的真空水平對汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有著直接影響,參照600MW純凝機(jī)組,真空降低lkPa,機(jī)組熱耗率約上升1.0%,煤耗率增約3.2g/kWh。因此保持凝汽器及真空系統(tǒng)良好的運(yùn)行工況,保證凝汽器的最有利真空是每個(gè)發(fā)電廠節(jié)能的重要內(nèi)容。而凝汽器內(nèi)所形成的真空受凝汽器傳熱情況、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性狀況、冷卻水的溫度、流量、機(jī)組的排汽量及抽氣器的工作狀況等因素制約。因此有必要分析凝汽器真空度下降的原因,制定預(yù)防真空下降的措施,提高凝汽器性能,維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)真空運(yùn)行,可以直接提高整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性,直接影響到整個(gè)發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

凝汽器真空 泄漏 原因分析 處理

汽輪機(jī)凝汽器真空下降原因分析,引起汽輪機(jī)凝汽器真空下降的原因主要有循環(huán)水泵故障,循環(huán)水量減少,循環(huán)水中斷;循環(huán)水溫升高;凝汽器熱水井水位高;主機(jī)軸封系統(tǒng)工作不正常,小汽機(jī)軸封系統(tǒng)異常;真空泵故障或真空泵分離器水位過高、過低;旁路系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)或誤動(dòng)作;真空破壞門誤開;凝汽器結(jié)垢或腐蝕傳熱惡化;凝汽器泄漏;真空系統(tǒng)泄漏;機(jī)組負(fù)荷變化等。以下就這些原因分別做出分析、闡述:

1 循環(huán)水量中斷或不足

1.1 循環(huán)水中斷

現(xiàn)象:循環(huán)水中斷時(shí),循泵電流到零,凝汽器進(jìn)出水壓力接近于零,真空急劇下降,各低真空信號發(fā)出。處理:循環(huán)水中斷應(yīng)立即脫扣停機(jī),鍋爐“MFT”,發(fā)電機(jī)解列,注意汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)下降。開啟交流潤滑油泵運(yùn)行,注意潤滑油壓正常。嚴(yán)禁使用旁路系統(tǒng)(包括鍋爐5%旁路),關(guān)閉凝汽器水側(cè)進(jìn)水門。停止開式冷卻水泵運(yùn)行,注意潤滑油溫及各熱交換器溫度的變化。手動(dòng)強(qiáng)制關(guān)閉主、再熱蒸汽管道上的疏水門。循環(huán)水中斷,使凝汽器溫度升高,應(yīng)待凝汽器冷卻到50℃時(shí)方可向凝汽器送水。注意凝結(jié)水硬度的監(jiān)視。強(qiáng)制打開低壓缸噴水降溫。真空接近于零,停止汽機(jī)軸封供汽,開啟凝汽器真空破壞門。根據(jù)情況必要時(shí)應(yīng)檢查大、小機(jī)大氣隔膜是否破裂。循環(huán)水泵有明顯故障或有電氣故障信號,嚴(yán)禁強(qiáng)投循環(huán)水泵。完成停機(jī)的其他操作。

1.2 循環(huán)水量不足

循環(huán)水量不足的現(xiàn)象:真空逐步下降;循環(huán)水出口和人口溫差增大。由于引起循環(huán)水量不足的原因不同,因此有其不同的特點(diǎn),所以可根據(jù)這些特征去分析判斷故障所在,并加以解決:

(1)若此時(shí)凝汽器中流體阻力增大,表現(xiàn)為循環(huán)水進(jìn)出口壓差增大,循環(huán)水泵出口和凝汽器進(jìn)口的循環(huán)水壓均增高,冷卻塔布水量減少,可斷定是凝汽器內(nèi)管板堵塞,此時(shí)可采用反沖洗、凝汽器半面清洗或停機(jī)清理的辦法進(jìn)行處理。(2)若此時(shí)凝汽器中流體阻力減小,表現(xiàn)為循環(huán)水進(jìn)出口壓差減小,循環(huán)水泵出口和凝汽器出口循環(huán)水壓均增高,冷卻塔布水量減少,可斷定是凝汽器循環(huán)水出水管部分堵塞,例如出口閘門未全開或布水器堵塞。(3)循環(huán)水泵供水量減少,一般可從泵人口真空表指示的吸人高度增大、真空表指針擺動(dòng)、泵內(nèi)有噪音和沖擊聲、出口壓力不穩(wěn)等現(xiàn)象進(jìn)行判斷、此時(shí)應(yīng)根據(jù)真空降低情況降低負(fù)荷,并迅速排除故障。(4)若虹吸被破壞時(shí)凝汽器進(jìn)水壓力升高,出水壓力到零。在相同負(fù)荷和進(jìn)水溫度下,凝汽器出水溫度升高,排汽溫度升高,真空下降。此時(shí)應(yīng)關(guān)閉出水門,開啟出水側(cè)空氣門,觀察真空變化,排完空氣后調(diào)整出水門,真空應(yīng)回升。(注意:兩側(cè)不能同時(shí)進(jìn)行) 如循環(huán)水泵啟動(dòng)或轉(zhuǎn)換,管內(nèi)帶有空氣,應(yīng)將凝汽器水側(cè)排空氣門開啟,排完空氣后關(guān)閉。如凝汽器水室,出水管等處有不嚴(yán)的現(xiàn)象,應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)消除。

2 循環(huán)水溫升高

當(dāng)電廠的循環(huán)冷卻水為開式水時(shí),受季節(jié)影響大,特別是夏季,循環(huán)水溫升高,影響了凝汽器的換熱效果。當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度升高時(shí),其吸收熱量就減少,蒸汽冷凝溫度就越高,冷凝溫度的升高可使排汽壓力相應(yīng)升高,降低蒸汽在汽機(jī)內(nèi)部的焓降,使得凝汽器內(nèi)真空下降。循環(huán)水溫越高,循環(huán)水從凝汽器中帶走的熱量越少,據(jù)測算,循環(huán)水溫升高5℃,可使凝汽器真空降低1%左右。對于采用冷卻塔的閉式循環(huán)供水系統(tǒng),水溫冷卻主要取決于冷卻水塔的工作狀況。由于飛散及蒸發(fā)損失,循環(huán)補(bǔ)充用水是較大的,及時(shí)補(bǔ)充冷水是保持冷卻水塔有效降溫的重要方面,應(yīng)定期檢查冷卻塔內(nèi)的分配管是否正常,出水是否完好,這些因素都直接影響水的分布均勻性,影響其散熱性能,通過每年清洗墊料,真空可恢復(fù)2%-3%,這樣降低凝汽器進(jìn)口水溫是提高真空的有效途徑,這比提高循環(huán)水量更為有效。可見,循環(huán)水溫度對真空影響是很重要的。

3 凝汽器水位高

現(xiàn)象:凝汽器水位指示在“高－高” 值以上,凝結(jié)水溫度下降,真空逐漸下降。原因:凝結(jié)水泵故障或備用凝結(jié)水泵出水逆止門倒水;除氧器水位自動(dòng)調(diào)整或凝汽器水位自動(dòng)調(diào)整失靈和手動(dòng)調(diào)整不當(dāng)?shù)取Ｌ幚碓瓌t:運(yùn)行凝結(jié)水泵故障應(yīng)切換為備用凝結(jié)水泵運(yùn)行,檢查原因,若無備用泵或兩臺(tái)凝結(jié)水泵均故障,不能立即消除時(shí),應(yīng)脫扣停機(jī),當(dāng)真空到零后,凝汽器向外排水;備用凝結(jié)水泵出水逆止門倒水應(yīng)關(guān)閉其出水門或換泵運(yùn)行;除氧器水位自動(dòng)調(diào)整或凝汽器水位自動(dòng)調(diào)整失靈應(yīng)改為手動(dòng)調(diào)整。

4 主機(jī)軸封系統(tǒng)工作不正常,小汽機(jī)軸封系統(tǒng)異常

主機(jī)軸封系統(tǒng)工作不正常,小汽機(jī)軸封系統(tǒng)異常會(huì)導(dǎo)致軸封供汽不足或中斷,使不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的部位,最后泄漏到凝汽器中,過多的不凝結(jié)的氣體滯留在凝汽器中影響傳熱,凝結(jié)水過冷度增大,不但會(huì)使真空迅速下降,同時(shí)還會(huì)因空氣冷卻軸頸,嚴(yán)重時(shí)使轉(zhuǎn)子收縮,脹差向負(fù)方向變動(dòng),軸封失汽,常由軸封汽壓自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈或手動(dòng)調(diào)節(jié)不當(dāng)引起,都應(yīng)開大調(diào)門,使軸封汽壓力恢復(fù)正常,當(dāng)軸封汽量分配不均引起個(gè)別軸封漏人空氣時(shí),應(yīng)調(diào)節(jié)軸封汽分門,重新分配各軸封汽量,汽源本身壓力不足,應(yīng)設(shè)法恢復(fù)汽源,軸封汽不足或中斷在處理過程中,應(yīng)關(guān)閉軸封漏汽門。

5 旁路系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)或誤動(dòng)作

旁路系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)或誤動(dòng)作會(huì)使大量的熱負(fù)荷直接進(jìn)入凝汽器,增加了凝汽器換熱強(qiáng)度,當(dāng)循環(huán)冷卻水量一定或不足時(shí),就會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空度下降。發(fā)現(xiàn)旁路系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)或誤動(dòng)作時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉誤動(dòng)作的閥門。

6 凝汽器冷卻面結(jié)垢或腐蝕,傳熱惡化

當(dāng)凝汽器內(nèi)銅管臟污結(jié)垢時(shí),將影響凝汽器的熱交換,使凝汽器端差增大,排汽溫度上升,此時(shí)凝汽器內(nèi)水阻增大,冷卻通流量減小,冷卻水出入口溫差也隨之增加,造成真空下降。凝結(jié)器冷卻面結(jié)垢對真空的影響是逐步積累和增強(qiáng)的,因此判斷凝汽器冷卻面是否結(jié)垢,應(yīng)與冷卻面潔凈時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)比較。凝汽器冷卻面結(jié)垢的主要原因是循環(huán)水水質(zhì)不良,在銅管內(nèi)壁沉積了一層軟質(zhì)的有機(jī)垢或結(jié)成硬質(zhì)的無機(jī)垢,嚴(yán)重地降低了銅管的傳熱能力,并減少了銅管的通流面積。當(dāng)結(jié)垢過多,真空過低時(shí),就必須停機(jī)進(jìn)行清洗。一般情況下,采用酸洗后機(jī)組真空會(huì)明顯改善。

7 凝汽器銅管泄漏

凝汽器銅管泄漏,是凝汽器最常遇到的故障之一。凝汽器銅管泄漏,將使硬度很高的冷卻水進(jìn)入凝汽器汽側(cè),凝汽器水位升高,真空下降,此外還使凝結(jié)水質(zhì)變壞,造成鍋爐和其它設(shè)備結(jié)垢和腐蝕,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致鍋爐爆管。確認(rèn)凝汽器銅管泄漏時(shí)應(yīng)立即對銅管做堵管處理。

8 真空系統(tǒng)不嚴(yán)密

真空系統(tǒng)不嚴(yán)密,存在較小漏點(diǎn)時(shí),不凝結(jié)的汽體從外部漏人處于真空狀態(tài)的部位,最后泄漏到凝汽器中,過多的不凝結(jié)氣體滯留在凝汽器中影響傳熱,使真空異常下降,這類真空下降的特點(diǎn)是下降速度緩慢,而且真空下降到某一定值后,即保持穩(wěn)定不再下降,這說明漏汽量和抽氣量達(dá)到平衡。真空系統(tǒng)不嚴(yán)密漏氣量增多時(shí),表現(xiàn)的主要現(xiàn)象是:汽輪機(jī)排氣溫度與凝汽器出口循環(huán)水溫的差值增大、凝結(jié)水過冷卻度增大。此時(shí)應(yīng)立即查找漏氣原因和漏氣點(diǎn)并予以消除。

下面介紹一下一般容易發(fā)生漏氣的地點(diǎn),以便查找和消除。

(1)軸封蒸汽未及時(shí)調(diào)整好造成軸封斷汽,使空氣從軸封處漏入,特別是在負(fù)荷突然降低時(shí)容易發(fā)生,應(yīng)十分注意。(2)汽輪機(jī)排汽室與凝汽器的連接管段由于熱變形或腐蝕穿孔引起漏氣。(3)汽缸變形,從法蘭接合面不嚴(yán)密處漏入空氣。(4)自動(dòng)排氣門或真空破壞門水封斷水。(5)凝汽器水位計(jì)接頭不嚴(yán)密,或其它與真空系統(tǒng)連接的設(shè)備或管道上的計(jì)量表連接管有缺陷。(6)真空系統(tǒng)的管道法蘭接合面、閥門盤根等不嚴(yán)密,特別是抽氣器空氣抽出管上的空氣門盤根不嚴(yán)密等。

9 結(jié)語

本文通過對影響凝汽器真空降低的各種因素進(jìn)行分析和概括,以及出現(xiàn)上述情況時(shí)的判斷及處理方法進(jìn)行闡述,凝汽器真空降低在電廠實(shí)際生產(chǎn)過程中會(huì)經(jīng)常遇到,如何提高機(jī)組真空對提高汽輪機(jī)效率、降低發(fā)電煤耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有現(xiàn)實(shí)意義,通過本文的闡述希望可以給大家做一學(xué)習(xí)和借鑒。

[1]安普亮.鄒縣電廠600MW汽輪機(jī)真空降低的分析與研究[D].山東大學(xué):動(dòng)力工程系,2004.

[2]沈士一,莊慶賀,康松等.汽輪機(jī)原理[M].北京:中國電力出版,1998.

[3]張發(fā)明.300MW機(jī)組凝汽器真空問題的研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),2002(4).

雒成武(1975—),男,江蘇蘇州人,工程師,長期從事發(fā)電廠運(yùn)行技術(shù)工作。