國(guó)產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器真空下降的原因及處理方法

馬宇（大唐戶縣第二熱電廠，陜西西安710302）

國(guó)產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器真空下降的原因及處理方法

馬宇（大唐戶縣第二熱電廠，陜西西安710302）

在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)凝汽器真空是衡量機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，凝汽器真空過高或過低，不僅會(huì)影響汽輪機(jī)的熱效率，而且也會(huì)影響汽輪機(jī)的安全。凝汽器真空越高，排汽溫度越低，汽輪機(jī)熱循環(huán)效率越高。

凝汽器真空；排汽壓力；端差；循環(huán)熱效率；處理方法

1 引言

大唐戶縣第二熱電廠2×300MW機(jī)組汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠制造，原型號(hào)為N300-16.7/538/538，型式為亞臨界一次中間再熱雙缸雙排汽反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率（ECR）為300MW，最大功率（VWO）為335MW。經(jīng)供熱改造后型號(hào)為C240/N300-16.7/538/538，額定功率（ECR）為300MW，最大功率（VWO）為335MW，單臺(tái)機(jī)組額定抽汽量100t/h，單臺(tái)機(jī)組最大抽汽量200t/h。

真空系統(tǒng)主要由真空泵、氣水分離器、冷卻器及其連接管道、閥門組成。本廠300MW機(jī)組配備兩臺(tái)真空泵，每臺(tái)真空泵容量為100%。

2 凝汽器真空變化的影響

凝汽器真空升高時(shí)，排汽溫度下降，汽輪機(jī)熱循環(huán)效率越高。但是凝汽器真空過高時(shí)，汽輪機(jī)排氣損失會(huì)增大，可能使末級(jí)葉片過負(fù)荷和濕度增大，加速葉片水蝕。

凝汽器真空下降時(shí)，排汽壓力升高，可用焓降減少，不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)使機(jī)組出力降低。排汽壓力升高，排汽溫度也隨之升高，排汽缸及軸承座受熱膨脹，引起中心變化產(chǎn)生振動(dòng)，還可能引起凝汽器冷卻水管脹口松弛，破壞真空系統(tǒng)嚴(yán)密性。

3 影響凝汽器真空下降的原因

3.1 機(jī)組負(fù)荷的影響

機(jī)組負(fù)荷升高，汽輪機(jī)低壓缸排汽量越大，凝汽器熱負(fù)荷越高，凝汽器真空也會(huì)隨之下降。另外，如果汽輪機(jī)組高、低壓加熱器退出運(yùn)行，那么，這部分蒸汽就會(huì)進(jìn)入凝汽器，凝汽器相應(yīng)的熱負(fù)荷就會(huì)增大，機(jī)組帶同樣的負(fù)荷最終排入凝汽器的蒸汽量就會(huì)增加，引起凝汽器真空下降。

3.2 循環(huán)冷卻水量不足或中斷

凝汽器中，循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度和出口溫度之差稱為冷卻水溫升，它反映了凝汽器的換熱能力。當(dāng)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量一定時(shí)，冷卻水溫升主要取決于循環(huán)冷卻水量。循環(huán)冷卻水量減少或中斷時(shí)，則冷卻水溫升增大，其對(duì)應(yīng)的低壓缸排汽溫度升高，真空下降。

3.3 各高壓蒸汽疏水的影響

高壓蒸汽疏水的影響主要是高壓閥門在運(yùn)行中如果誤開，那么高溫高壓蒸汽就會(huì)直接進(jìn)入凝汽器，凝汽器熱負(fù)荷迅速增加，從而使凝汽器真空降低。

另外，高壓疏水閥門在運(yùn)行中由于高壓蒸汽的沖刷而關(guān)閉不嚴(yán)密，使部分高溫高壓蒸汽進(jìn)入凝汽器，這部分蒸汽流量雖然不是很大，但是這部分蒸汽焓值很高，焓降很大，從而對(duì)凝汽器排汽溫度影響很大，使得凝汽器真空降低。

3.4 凝汽器鋼管臟污或堵塞，端差明顯增大

凝汽器銅管臟污或折流通道堵塞，導(dǎo)致凝汽器阻力、熱阻增大，傳熱系數(shù)降低，最終降低了凝汽器換熱效果，導(dǎo)致凝汽器真空下降。

3.5 真空系統(tǒng)泄漏或有關(guān)閥門誤動(dòng)、關(guān)閉不嚴(yán)密

處于真空狀態(tài)下真空破壞門、低壓缸缸體儀表管接口、低壓缸安全膜、凝汽器喉部伸縮節(jié)、凝汽器熱井人孔門、軸封加熱器，以及各級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)和疏水系統(tǒng)，由于安裝焊接質(zhì)量和各種不確定因素，形成漏點(diǎn)，導(dǎo)致空氣漏入，造成真空下降。

3.6 真空泵系統(tǒng)工作異常

真空泵原理就是靠葉輪在密閉的環(huán)境中高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓的，任何泄漏都會(huì)造成負(fù)壓降低，所以真空泵的油封損壞自然會(huì)影響壽命，造成真空下降。

真空泵入口管帶水引起真空泵的抽吸量減少，也會(huì)造成真空下降。

另外，凝汽器熱井水溫過高，真空泵抽的不止是系統(tǒng)內(nèi)的空氣，還有水自身汽化的一部分氣體，導(dǎo)致抽氣量不夠，造成真空下降。

3.7 軸封供汽壓力降低

軸封供汽壓力過低時(shí)，汽輪機(jī)軸端的嚴(yán)密性下降，使高壓側(cè)軸端的漏氣增大，低壓缸和中壓缸后部也會(huì)漏入空氣，造成真空下降。

3.8 凝汽器水位過高，淹沒冷卻水管或抽汽口

凝汽器水位過高，淹沒銅管使凝結(jié)水過冷卻，過冷卻度增加；同時(shí)使汽-水換熱面積減少，傳熱量、傳熱溫差增大，排汽溫度升高，造成真空降低。

3.9 軸封加熱器、給水泵密封水回水水封破壞

密封水壓力穩(wěn)定時(shí)，密封水回水?dāng)y帶的漏入空氣在水封筒頂部積存。當(dāng)密封水壓力過低時(shí)，攜帶的空氣量增加，致使水封筒內(nèi)水封被破壞，造成密封水回水管內(nèi)氣、水混合進(jìn)入凝汽器，造成真空下降。

3.10 凝結(jié)水補(bǔ)充水箱水位降低

凝結(jié)水補(bǔ)充水箱主要承擔(dān)著給凝汽器補(bǔ)水的作用，正常情況下，補(bǔ)水依靠虹吸作用，再通過補(bǔ)水調(diào)節(jié)門自動(dòng)調(diào)節(jié)，將凝結(jié)水補(bǔ)充水箱中的水源源不斷的補(bǔ)到凝汽器中。當(dāng)凝結(jié)水補(bǔ)充水箱水位降低時(shí)，虹吸現(xiàn)象就會(huì)遭到破壞，補(bǔ)水中斷，補(bǔ)水系統(tǒng)就會(huì)漏入空氣進(jìn)入凝汽器中，造成真空下降。

4 凝汽器真空下降的處理方法

（1）發(fā)現(xiàn)真空下降時(shí)，應(yīng)立即對(duì)照其它真空表、排汽缸溫度表進(jìn)行確認(rèn)，并迅速查明原因進(jìn)行處理。

（2）真空下降時(shí)，應(yīng)監(jiān)視汽輪機(jī)各軸承振動(dòng)、推力軸承金屬溫度、排汽缸溫度、調(diào)節(jié)級(jí)壓力和各監(jiān)視段壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，若參數(shù)超過正常范圍時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低負(fù)荷使參數(shù)回到正常范圍內(nèi)。

（3）循環(huán)水減少或中斷：

①若主機(jī)負(fù)荷在90%以上，兩臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)一臺(tái)泵跳閘，應(yīng)立即降負(fù)荷至50%左右，檢查確認(rèn)跳閘泵無明顯異常后，可強(qiáng)投一次跳閘泵，維持真空在-81.07kPa以上。

②若循環(huán)水泵電源中斷，兩臺(tái)泵均跳閘時(shí)，應(yīng)立即按破壞真空緊急停機(jī)處理，并注意低壓缸薄膜安全閥動(dòng)作情況，檢查關(guān)閉高、低壓旁路，關(guān)閉主、再熱蒸汽管道至凝汽器疏水。廠用電恢復(fù)后，待低壓缸排汽溫度降到50℃以下時(shí)，方可向凝汽器通水。

③若因循環(huán)水泵入口濾網(wǎng)堵或水塔水位低造成循環(huán)水量減少，應(yīng)立即清理濾網(wǎng)或向水塔補(bǔ)水。

④若運(yùn)行泵跳閘，備用泵未聯(lián)動(dòng)，應(yīng)立即手動(dòng)啟動(dòng)。

⑤若凝汽器落水，應(yīng)立即開啟凝汽器上水室空氣門排空氣。

（4）若真空泵汽水分離器水位過低，應(yīng)查明原因，補(bǔ)水至正常水位。

（5）若真空泵入口密封水溫度升高，應(yīng)開大密封水冷卻器冷卻水門。

（6）凝汽器熱井水位高：

①若運(yùn)行凝結(jié)泵跳閘，備用泵未聯(lián)動(dòng)，應(yīng)立即手動(dòng)啟動(dòng)。

②若運(yùn)行凝泵工作異常不能立即恢復(fù)時(shí)，應(yīng)立即啟動(dòng)備用泵。

③凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)失靈時(shí)，應(yīng)立即切除自動(dòng)，手動(dòng)調(diào)整，使凝汽器水位恢復(fù)正常。

④若凝汽器鋼管大量泄漏，化學(xué)化驗(yàn)?zāi)Y(jié)水硬度大于2.0μmol/L時(shí)，應(yīng)減負(fù)荷到額定負(fù)荷的60～70%，停止半側(cè)凝汽器運(yùn)行，進(jìn)行查漏。凝汽器查漏期間，應(yīng)注意3、4號(hào)軸承振動(dòng)、油溫和軸承金屬溫度。

（7）軸封系統(tǒng)工作失常：

①若溢流站調(diào)節(jié)閥失靈，應(yīng)手動(dòng)調(diào)整維持正常軸封母管壓力，母管壓力維持不住時(shí)，立即開啟備用汽源供汽門。

②開、停機(jī)時(shí)，軸封供汽調(diào)節(jié)閥失靈，應(yīng)開啟調(diào)節(jié)閥旁路門手動(dòng)調(diào)整，并關(guān)閉調(diào)節(jié)閥前后截止門。

③若為小機(jī)漏真空引起，應(yīng)檢查小機(jī)密封水回水門開度，排汽蝶閥位置等，無法恢復(fù)時(shí)，關(guān)閉排汽蝶閥，停止小機(jī)以維持主機(jī)真空。

（8）真空系統(tǒng)漏空氣：應(yīng)對(duì)真空狀態(tài)下運(yùn)行的設(shè)備、系統(tǒng)閥門全面檢查，發(fā)現(xiàn)泄漏及時(shí)處理。

（9）若凝汽器鋼管臟污或堵塞，端差增大，應(yīng)及時(shí)投入膠球清洗或解列清掃。

（10）如果在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，剛進(jìn)行完某項(xiàng)操作，真空下降，應(yīng)立即恢復(fù)原運(yùn)行方式。

（11）若在處理過程中，汽輪機(jī)真空降至-81.07kPa時(shí)，備用真空泵應(yīng)聯(lián)啟，同時(shí)發(fā)“凝汽器真空低”報(bào)警信號(hào)。當(dāng)真空繼續(xù)降低時(shí)，應(yīng)立即降負(fù)荷，真空每下降1kPa，減負(fù)荷50MW，當(dāng)減負(fù)荷至30%額定負(fù)荷時(shí)，其真空值仍不能恢復(fù)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)60min時(shí)，應(yīng)立即減負(fù)荷到零，手動(dòng)停機(jī)。

（12）若在處理過程中，當(dāng)汽輪機(jī)真空降至-77.69kPa時(shí)，低真空保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，保護(hù)拒動(dòng)時(shí)立即手動(dòng)停機(jī)。

（13）若由于機(jī)組甩負(fù)荷影響真空時(shí)，甩負(fù)荷后空轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，允許最低真空值為-87kPa，排汽溫度應(yīng)＜80℃，運(yùn)行時(shí)間應(yīng)少于15min，否則打閘停機(jī)。

5 結(jié)束語

綜上所述，汽輪機(jī)的凝汽器真空過高或過低，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不利影響。尤其是凝汽器真空下降后，排汽壓力升高，使汽輪機(jī)的軸向推力增加，排汽的容積流量減小，末幾級(jí)葉片會(huì)產(chǎn)生脫流及旋流，同時(shí)還會(huì)在葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力，有可能損壞葉片。所以，汽輪機(jī)正常運(yùn)行中要對(duì)凝汽器真空高度關(guān)注和監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)凝汽器真空下降時(shí)，要認(rèn)真分析，及時(shí)排查原因，采取關(guān)斷措施，必要時(shí)緊急停機(jī)，以防止擴(kuò)大事故，影響汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命。

［1］電廠汽輪機(jī)原理與系統(tǒng).中國(guó)電力出版社，1996.

［2］火電廠集控運(yùn)行.中國(guó)電力出版社，1997.

［3］《電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫基本規(guī)定》（DL/T600-2001）.

［4］工業(yè)汽輪機(jī)技術(shù)問答.化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［5］國(guó)家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求.2000.

TM311

A

2095-2066（2016）30-0117-02

2016-10-10

馬宇（1975-），男，工程師，本科，主要從事電力工作。