50 MW汽輪機組真空突降的原因分析及解決措施

顧 驍

（馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山243000）

50 MW汽輪機組真空突降的原因分析及解決措施

顧 驍

（馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山243000）

圍繞某廠50 MW南汽機組近幾年來在低溫季節容易出現急劇跌真空現象，從機組空氣系統、軸封汽系統以及射水泵選型等方面逐步查找，分析了汽機在正常運行中導致真空突然降低可能出現的原因，確定了相應的處理辦法，有效地消除了這一現象。

真空突降；軸封汽；空氣管；原因分析

1 背景

某廠50 MW南汽機組于2005年投入使用，自投產以來，凝汽器真空系統長期處于不穩定狀態，近3年來在低溫季節容易出現急劇跌真空現象，尤其是作為內部調峰機組以后，由于外界負荷波動大等原因機組真空突降的現象更為頻繁，各運行班組也都采取相應的措施進行處理，但不同的人員對真空下降原因認知不同，處理方法也不一樣，所以導致真空下降程度及恢復時間不一致，對機組穩定生產帶來極大隱患，也給運行人員帶來很大的心理壓力。

2 原因分析

通過對該機組近3年的運行狀況分析，并結合外單位同類型機組在真空方面的經驗，我們集中組織力量對能引發機組突降真空的各項原因進行了逐項檢查、排除，最終確立重點解決軸封汽系統和空氣系統兩大方面。

2.1 軸封汽系統

2.1.1 軸封汽失汽

軸封汽失汽會使大量冷空氣從后軸封進入凝汽器從而導致凝汽器真空迅速下降。正常運行情況下，出現軸封汽失汽主要有以下幾個原因：

（1）負荷下降導致機組前汽封供氣量不足，第三腔室為負壓狀態，前軸封進汽壓力不夠，大量空氣順軸封經第三腔室進入7#抽到達凝汽器使真空降低。見圖1。

圖1 軸封汽系統

（2）除氧器內部壓力降低，使汽平衡母管壓力下降導致機組軸封汽壓力不夠，真空下降。

（3）軸封加熱器至射水抽氣器擴散管空氣門開度過大，使軸封進汽量不夠，漏入空氣而掉真空，見如圖2。

圖2 空氣系統圖

（4）均壓箱疏水開度過大，使軸封壓力降低，真空下降。

2.1.2 軸封帶水

（1）該臺機組的設計是軸封汽源進入均壓箱后再分配給前、后軸封。均壓箱設計為高進高出，主要進汽為除氧器汽衡母管來（飽和蒸汽），這樣很容易在均壓箱底部積水，如未及時排放就會使均壓箱滿水，使軸封進汽帶水。見圖3。

圖3 均壓箱系統圖

（2）該臺機組軸封汽源來至除氧器汽平衡母管最北端，離汽平衡母管北端死點位置僅30 cm左右，汽平衡母管死點積水很容易順軸封進入汽輪機。

(3)軸加U型管水封效果差，我們利用U型管至凝汽器直通門來控制軸加水位保證軸封壓力，但往往使軸封加熱器滿水，水順軸封回汽管進入汽輪機軸封。

(4)軸封回汽門開度過小或誤關，使軸封回汽管積水進入軸封。

2.2 空氣系統

凝汽器真空急劇下降的原因從空氣系統相關設備來分析，有抽氣器、凝結水泵或循環水泵的工作失常，以及真空嚴密性遭到突然破壞。通常，由這些原因造成真空急劇下降是比較容易檢查發現的，我們也分別對上述設備進行了詳細的檢查，確認了設備的完好性，那問題的關鍵在哪里呢？

我們通過與廠內其他機組的對比發現，這臺機組的空氣管管徑明顯較細，這又給我們提供了一條新的思路。

3 設備狀況分析

通過對現場系統再次梳理，結合上述引發真空突降原因的主要設備的摸查，我們初步斷定影響機組真空的設備因素：

(1)凝汽器部分空氣管路過細，影響整個真空系統的工作效率。

(2)現場軸封汽系統管路復雜，參數調整手段單一，目前主要依賴人工手動調整，不夠準確及時且DCS畫面中無前后軸封汽壓力參數顯示，不利于崗位人員實時監控，造成現場異常情況分析判斷及恢復操作滯后。

(3)目前所用的兩臺射水泵功率小，導致射水抽氣器抽氣能力弱，在正常運行時難以達到最佳真空，在真空突降時反應也較慢，給生產運行帶來隱患。

4 解決措施

從機組空氣系統、軸封汽系統以及射水泵選型等方面逐步查找，分析了汽機在正常運行中導致真空突然降低可能出現的原因，確定了相應的處理辦法及改造措施，并在機組檢修時加以實施。

4.1 凝汽器空氣系統改造

(1)原凝汽器空氣冷卻區引出管道管徑為Φ159mm，且凝汽器左右兩側空氣管平行并列接入Φ159mm管道后再擴徑到Φ273mm與射水抽氣器相連接。改造后凝汽器空氣冷卻區引出管管徑改為Φ219mm，凝汽器空氣支管在射水抽氣器空氣母管左右側分布，通過變徑三通接入母管，母管管徑不變仍為Φ273mm。

（2）原空氣支管DN150閥門更換為DN200。

（3）管道支吊架按新管道布置重新制作，原支吊架位置不變，圖中△位置為新增固定吊架位置。

（4）方案示意圖，見圖4。

4.2 軸封汽系統改造

圖4 凝汽器空氣管改造前后示意圖

（1）在保留均壓箱現有功能前提下，對目前軸封汽源（二抽汽源及汽平衡汽源）增加負荷變工況調整功能。通過系統改造，在均壓箱上述汽源進汽側增設調整門及旁路系統，新增軸封汽調整門前隔離門之前增設疏水點。

（2）二抽來汽門前疏水管徑由DN16變更為DN25。

（3）將新增軸封汽調整門信號接入DCS控制系統，實現遠程控制。

（4）將汽輪機前軸封進汽壓力、后軸封進汽壓力參數接入DCS畫面，實現遠程監視功能。

（5）方案示意圖，見圖5。

圖5 軸封汽系統改造方案前后對比

4.3 射水泵增容改造

對現有的2臺射水泵中的一臺進行增容改造，改造前后設備性能參數對比見表1。

通過對機組空氣系統、軸封汽系統以及射水泵選型等方面的技術改造，其目的主要是提高機組系統安全穩定性，通過上述項目實施，可以提高凝汽器空氣至射水抽氣器抽吸效率，同時軸封系統的完善，可以實現運行人員實時監控軸封汽壓力，在保證真空嚴密性的同時降低軸封汽漏入潤滑油系統機率，以保證潤滑油油品品質。

表1 改造前后射水泵性能參數

5 總結

通過上述三種措施同時對真空系統進行優化，射水泵的擴容換型和空氣管路的加粗能在一定程度上提高射水抽氣器的效率，軸封進汽系統的改造既方便了運行人員的操作，也對軸封汽的參數調整的精準度進行了有效提高。經過兩個月寒冷天氣和負荷波動條件下的觀察，真空突降的現象至今未發生，可以判斷機組真空突降現象得到解決。

Analysis and Treatment of Vacuum Abrupt Dropping in the 50MW Steam Turbine Unit

Gu Xiao
(The Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Regarding the problem of vacuum abrupt dropping occurring in a 50 MW steam turbine during cold seasons in recent years,the possible causes of vacuum abrupt dropping during normal operation of steam turbine were analyzed from the aspects of the air system,shaft sealing steam system and the types of water-jet pump.Corresponding treatment measures were drawn up,which effectively solved the problem.

vacuum abrupt dropping;shaft sealing steam;air pipe;cause analysis

TK26

B

1006-6764（2015）05-0027-04

2015-03-12

顧驍（1982-），男，2005年畢業于東北電力大學熱能與動力工程專業，助理工程師，現從事汽輪機運行及設備管理工作。