汽輪機真空嚴密性低原因分析及措施探討

柏任春++王國輝

【摘 要】簡述機組提高真空的重要性，結合分析我公司兩臺機組真空度較差的主要因素，在分析了基本理論的基礎上，提出一點提高機組真空的一般方法和改善的措施，以供參考。

【關鍵詞】凝汽器；真空；查漏

一、前言

凝汽器真空度對機組運行安全性和熱經濟性有很大影響。在運行中，凝汽器工作狀態惡化將直接引起汽輪機熱耗、汽耗增大和出力降低。另外，真空下降使汽輪機排汽缸溫度升高，引起汽機軸承中心偏移，嚴重時還引起汽輪機組振動。為保證機組出力不變，真空降低時應增加蒸汽流量，但這樣導致了軸向推力增大，使推力軸承過負荷，影響機組安全運行。我們公司兩臺200MW機組自投產以來，機組的真空出現過不少問題，特別在夏季真空成為機組穩發、滿發的重要制約因素，也造成日常維護工作量增大。為此，檢修公司先后做了一些改進工作，使機組真空有了較大的改善。但因為設備、管道老化及原先設計的原因，凝汽器真空低的問題依然存在，與國內先進水平相比仍有差距。因此，對機組真空做進一步進行分析和處理十分必要。

二、真空分析的理論依據

凝汽器內的真空實際上是凝汽器內汽液共存狀態下的飽和壓力。凝汽器內的壓力由排汽的冷凝溫度確定，此溫度由熱平衡和換熱器的端差決定。冷卻水由入口溫度tw1逐漸吸熱上升到出口處溫度tw2， 冷卻水溫升：Δt = tw2 - tw1 。蒸汽凝結溫度t s與tw2的差為傳熱端差， 以δt 表示：δt = t s - tw2 ，則主凝結區的蒸汽溫度為： t s = tw1 +Δt +δt[1] 。凝汽器中蒸汽壓力為t s 所對應的飽和壓力。由于凝汽器中還存在不凝結氣體，所以凝汽器總壓力實際上是凝汽器中蒸汽分壓和不凝結氣體分壓之和，抽氣器的作用就是抽出不凝結氣體降低不凝結氣體的分壓，同時減小換熱端差。真空的低限是蒸汽冷凝時的飽和壓力。提高機組真空的途徑主要是盡量減小凝汽器中不凝結氣體和降低蒸汽冷凝溫度。

三、凝汽器真空低的原因分析

（一）機組真空系統空氣滲漏

空氣通過兩個渠道漏入凝汽器：一是通過機組真空系統的不嚴密處漏入，另一個是隨同蒸汽一起進入凝汽器。由于鍋爐給水經過多重除氧，所以后者數量不多，約占從凝汽器抽空氣總量的百分之一。因此，抽出的空氣主要是通過機組負壓狀態部件的不嚴密處漏入。除了凝汽器自身的嚴密性外，真空系統的氣密性，它還包括給水加熱器、低壓氣缸、汽軸封、向空排氣的管道等。空氣大量漏入凝汽器，將造成凝汽器傳熱惡化，使抽氣設備過載，凝結水過冷度及含氧量急劇增加，破壞凝汽器真空度，使凝汽器設備無法正常工作。

（二）低壓缸及軸封套結合面泄漏

特別是軸封套在大修時經常發現有沖蝕痕跡，需及時進行補焊處理。

（三）排汽缸及凝汽器壁泄漏

#2機組曾檢查出排汽缸與軸承座夾角處有加工孔焊縫焊接不滿，而凝汽器靠近中壓側壁因熱負荷較大，經常導致裂縫。疏水擴容器、高加抽空氣管、凝泵、疏水泵等至凝汽器的空氣管及疏水管，特別是接入凝汽器喉部的管道若發生裂縫將直接影響機組的真空。運行時因防止軸封冒汽有可能使低壓軸封汽壓力過低，造成空氣漏入。軸封進汽管與軸封套結合處因平時難以檢查，在大修時要特別注意。此處的泄漏也會引起軸封汽壓力降低造成真空惡化。

（四）循環水系統，由公式可以知道，凝汽器真空除了漏入空氣，還與循環水流量、進水溫度及傳熱效果等有關。

（五）夏季冷卻水進口溫度提高

在其它條件相同，冷卻倍率不變時，進口溫度越高，導致傳熱溫差降低，相同負荷條件下將會降低真空度。即凝汽器真空就越高。每臨到夏季來臨，隨著環境溫度的提高惡化了凝汽器的運行條件。

（六）當汽機負荷、冷卻水溫度不變時，增加冷卻水量，冷卻水溫升必然減小

冷卻水溫升的大小反映冷卻水量是否足夠。當其溫差大于8℃～12℃時，應增加冷卻水量。

（七）虹吸被破壞，吸水高度瞬間上升，使供水量立即下降，造成冷卻水量減少，冷卻水出口溫度上升，從而使凝汽器里的傳熱效果變差，凝汽器真空度下降。

（八）射水抽氣器能力不足

抽氣器工作水壓力低、水量不足或增加過多，反映到抽氣器抽吸能力的下降，引起凝汽器真空的降低。對一定的抽氣壓力而言，工作水壓力pw越小，抽氣量越少，從而不能滿足凝汽器中所需的抽氣要求，使凝汽器真空下降。同時，工作水量不足，吸入室中因沒有足夠的工作水而壓力升高，抽吸能力下降。工作水量增加過多時，在擴壓管出口處發生排水堵塞現象，造成排水管水壓升高，吸入室壓力增加，抽吸能力也下降。因此必須對抽氣器工作水壓力和流量進行合理控制，以維持正常的抽吸能力。

四、改善機組真空的措施

1.按規程規[2]定進行真空嚴密性試驗，加強對凝汽器進、出口水溫、端差、真空、過冷度等運行參數的綜合分析，找出影響機組真空的主要原因，制定處理措施。

2.借停機大修的機會增大凝汽器內銅管的傳熱系數，改善傳熱效果。轉動軟軸毛刷清洗是近幾年來的一種比較新的清洗方法，其優點是清洗徹底，操作周期短，單次清洗費用很低，設備可以多次使用，只需在清洗時更換毛刷。

3.采用灌水查漏、氦質譜檢漏等方法認真做好真空系統查漏工作，對漏點及時徹底處理。我們公司經常采用的是灌水查漏的方法，在此對氦質譜檢漏這一方法做些介紹以供借鑒。機組運行中，在采用系統隔離方法無法查出真空系統漏點的情況下，利用氦氣檢漏儀噴涂試驗法進行查找泄漏點，主要對利用隔離系統方法檢驗不到的保溫層內部的高空管道、焊口等重點懷疑部位進行檢查。詳細做法是：在懷疑泄漏的部位噴涂氦氣，然后在真空泵排氣口處的氦氣濃度較大，可根據氦氣濃度的大小判斷該處是否漏空。

4.合理布置出水口的位置，當射水抽氣器出水口在射水池水面以下時，如果出水口淹得太深，由于水池中的水溫比射水管中的水溫低、比重大，排水管外的壓力過大阻礙抽氣器工作水的排出，從而導致射水抽氣器的抽氣能力下降。所以對于射水抽氣器，平時要加強監視工作水溫度的變化，定期或連續補充冷水，溢出高溫水，防止工作水溫度過分升高。

五、結束語

我們公司經過近年的設備改造和整治，機組真空得到較大的改善。但影響真空的因素很多，特別是我公司機組運行年限已久，給檢查分析帶來很大麻煩，但是鑒于真空的重要性，這依然是平時維護和每次大中修的重點任務。以上僅是個人從事汽機檢修工作以來的一點思考。

【參考文獻】

[1]翦天聰.汽輪機原理[M].水利電力出版社，1989.

[2]新余發電公司.220MW汽機本體檢修規程[N]. 2010.