600MW抽氣式汽輪機真空低的原因分析及處理

畢野

摘 要： 在火力發電企業，能夠同時滿足發電和供熱需求的抽氣式汽輪機占據著非常重要的位置，其運行效果直接關系著發電的效率和質量。但是從目前來看，汽輪機在運行過程中存在著真空低的問題，影響了其本身性能的充分發揮。本文結合具體案例，對600MW抽氣式汽輪機真空低的原因進行了分析，同時提出了有效的處理措施。

關鍵詞：600MW 抽氣式汽輪機 真空低 原因 處理

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）09-0296-01

前言

山西大唐國際運城發電有限責任公司安裝的發電設備為國產亞臨界燃煤直接空冷機組，以山西、汾西提供的煤炭資源為燃料，可以為周邊多個區域提供穩定的生產生活用電。在運行過程中，電廠600MW機組的2號汽輪機曾經出現故障，經歷大修后雖然能夠正常運行，但是相比較其他機組，在同等負荷條件下的真空度較低，在600MW的負荷下就必須啟動備用真空泵，在增大能耗的同時，也影響了汽輪機的穩定運行。對此，需要做好汽輪機真空低的原因分析，采取有效的整改措施，確保設備的可靠運行。

一、 汽輪機概況

2號汽輪機屬于汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產，型號為NZK600-16.7/538/538，型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。設計額定功率為600MW，額定進汽量為1883.61t/h，最大連續出力為（T-MCR）648.56MW。汽輪機總級數為39級，高壓轉子有9級，其中第一級為調速級，中壓轉子有6級，低壓轉子有2×2×6級。汽輪機采用高中壓合缸結構，兩個低壓缸均為雙流反向布置[1]。

空冷發電機組和循環水冷凝發電機組的不同在于它取消了循環水系統（包括循環水冷卻塔），而增加了空冷島和相關配套設施，低壓缸排汽采用直接風冷的方式進行冷卻，在汽機房墻外建一個大型的空冷裝置（空冷島），汽輪機低壓缸的排汽通過排汽裝置和排汽管道進入空冷島，蒸汽冷卻后回收至熱水井。在空冷發電機組中，真空系統龐大，整個空冷島、排汽裝置、排汽管道以及附屬的各種管道全部為真空區域，因此機組的真空尤為重要，它直接關系到機組的安全經濟運行。

在經歷大修后，伴隨著機組負荷的增大，汽輪機的真空呈現出快速下降的趨勢，對比大修前后，以520MW負荷為例，2號汽輪機的真空降低了4.5kPa。如果將機組維持在600MW的額定負荷，則汽輪機的真空將會進一步降低。而即使在低負荷運轉時，空冷風機滿頻運行，不僅導致了能耗和成本的增大，也在一定程度上影響了汽輪機的運行安全。在這種情況，分析汽輪機真空低的原因并對其進行處理和解決，就顯得非常必要。

二、 真空低的原因

就目前來看，影響凝汽器真空水平的原因是多種多樣的，包括抽汽量、環境溫度、機組負荷等，而結合2號機組大修前后的數據對比，發現機組抽汽量、空冷電耗、機組負荷以及環境溫度等固定，真空下降2KPa[2]。考慮到空冷換熱片臟污程度以及蒸汽負荷等密切相關，在空冷電耗一定的情況下，引發真空低的原因包括了以下三點：

1.空冷散熱片臟污

2號汽輪機在進行大修前，空冷散熱片存在有部分堵塞的現象，機組在運行中的沖洗效率低，影響機組真空。大修過程中，通過觀察，散熱片上除了塵土外，還有樹木上飛揚的絮狀物。夏季氣溫高，柳絮特別多，機組配置的沖洗裝置已不能滿足機組負荷真空度的要求，從而導致了真空的降低。

2.系統漏氣

空冷區域的設備系統龐大，其安裝質量的好壞，特別是系統的嚴密性對機組的真空起著至關重要的作用。真空系統漏氣是導致真空降低的另外一個原因，一般是由于系統的閥門或者管道密封不嚴，又或者軸封供氣壓力不足導致的。如果空氣在凝汽器中大量聚集，與高溫水蒸氣混合后，散熱片表面的放熱系數較低，會在一定程度上阻礙熱量傳遞，進而導致真空的降低。

3.環境氣溫的影響

我們普通的循環水冷凝機組由于冷卻介質是循環水，其機組的真空受氣溫的影響很小。而空冷機組冷卻的介質是空氣，因此，氣溫對機組真空的影響很大，在一天中由于受氣溫的影響，機組的真空變化很大，有時直接影響到機組的負荷，原因一：氣溫的高低會影響冷卻管束的冷卻效果；原因二：冷卻管束的面積較大，它對陽光的吸熱相對較大。

三、提高真空的有效措施

1.啟動備用真空泵系統

當汽輪機真空較低時，同等進汽量條件下的發電量也會隨之減少，影響汽輪機的經濟運行。對此，可以啟動備用真空泵系統來增大系統抽汽量，及時抽出進入到凝汽器內的空氣，使得520MW的機組負荷下真空同樣能夠維持在-90kPa上下[3]。

2.改變空冷沖洗模式

主要是針對空冷散熱片的沖洗方式改變。在進行機組大修前，進行空冷沖洗無硬性標準，根據肉眼判斷，人為影響比較大，特別是在春節柳絮和楊絮大量出現時、秋天大量落葉時，空冷散熱片極易堵塞，嚴重影響真空水平。空冷沖洗不僅要定期沖洗，更要進行每天檢查，特殊情況出現要及時沖洗。制定嚴格沖洗標準，保證沖洗質量，以保持較高的真空水平。

3.真空嚴密性試驗

將2號汽輪機組的負荷保持在520MW，進行相應的真空嚴密性試驗。真空泵系統停止運行后，汽輪機真空度以1.35kPa/min的速度下降，嚴重超出了0.4kPa/min的最大合格標準，表明真空系統存在比較嚴重的泄露問題[4]。

4.汽輪機灌水查漏

在大修結束后投入使用前，對2號汽輪機進行了灌水查漏，不過，為了減少工作量，并沒有拆開真空系統保溫層，因此僅僅針對幾處比較明顯的漏點進行了處理。而在汽輪機投入使用后，發現真空系統仍然存在著非常嚴重的泄露問題，但是經多次真空嚴密性試驗和查漏，卻都沒有能夠發現比較大的漏點。在這種情況下，為了切實保證汽輪機運行的經濟性和安全性，經專家研究討論，決定再次針對2號汽輪機進行停機灌水查漏。從查漏的全面性考慮，拆開系統中所有的保溫層，同時打開凝汽器補水門，向凝汽器內灌水。對上缸內壁的溫度進行調節，待其達到80℃時，開啟喉部噴水門，灌水直到汽輪機后汽缸與凝汽器的接口位置。然后，繼續對上缸內壁溫度進行調節，50℃時將灌水高度提升到汽缸結合面以下100mm位置，停止灌水。在灌滿水后，對真空系統進行全面檢測，發現六段抽汽距離汽缸0.5m的位置，第二個環形焊縫存在比較嚴重的漏點，對其進行處理后，再次灌水查漏，發現真空系統密封良好，沒有發現漏點。

5.真空系統漏點封堵

結合2號汽輪機各段抽汽參數值進行分析，發現其中的5號低壓加熱器汽源為六段抽汽，處于真空狀態，同時加熱器連接的所有管道和閥門同樣處于真空狀態，經檢測分析，5號低壓加熱器的空氣門前、門桿迫件以及閥蓋等都存在著密封不嚴的情況，使用黃泥對漏點進行封堵，發現汽輪機的真空上升了約0.2kPa。

6.軸封壓力調整

對于2號機組在大修后真空系統存在的泄漏問題，可以使用氦氣進行真空系統的檢測查漏，發現汽輪機前軸封參數正常，后軸封檢測值偏低，存在泄漏問題。一般情況下，汽輪機組在正常運行過程中，軸封壓力會保持在20kPa左右，如果壓力偏低，則空氣會由后軸封進入汽缸，影響真空水平。對此，需要采取相應的軸封壓力調整試驗，將機組負荷保持在600MW，提升軸封壓力到60kPa，然后繼續提升壓力直到前后軸存在少量蒸汽冒出，保護相應壓力水平10min，然后對真空值的變化進行記錄。可以發現，提高軸封壓力并不會對真空造成很大影響，因此將其保持在20kPa即可，同時需要保證后軸封不會形成空氣滲透通道[5]。

四、結語

結合上述措施消除漏點后，再次對2號機組的運行數據進行檢測，發現真空提高了0.2kPa左右，均處于正常水平。實際上，在汽輪機運行過程中，真空降低是比較常見的一種故障，其誘發因素眾多，對于技術人員而言，必須找出導致真空降低的主要原因，采取針對性的措施進行解決和處理，才能夠取得良好的效果。對于2號汽輪機，真空降低的原因主要是焊縫泄漏和和空冷散熱片沖洗情況，對其進行調整后，汽輪機的真空恢復到正常水平。

參考文獻

[1]沈健.50MW汽輪機組真空差原因分析及處理[J].冶金動力，2014，（11）：41-43，47.

[2]劉成龍.談火電廠汽輪機低真空運行的原因及對策[J].黑龍江科技信息，2013，（34）：26.

[3]雒成武.汽輪機真空降低的原因分析及處理[J].中國科技縱橫，2014，（24）：242-243.

[4]王魚剛.凝汽式汽輪機真空度降低的原因分析及處理[J].石油化工設備，2011，40（5）：90-94.

[5]李濤.熱電廠汽輪機組真空度降低原因分析及處理[J].科技創新導報，2012，（4）：62.