汽輪機正常運行時真空突降的原因分析及處理

楊德

摘要：某地區熱電總廠南區現有4套機組，其中4#汽輪發電機組為南汽純凝機組，機組投產后自2012年起，在正常運行時無端出現真空突然快速下降，經運行人員進行調整后真空又快速回升，當恢復至原運行狀態后真空又能維持運行，這種情況反復隨機出現多次，初期并無明顯因素干擾特征，對安全運行造成極大隱患。為查明原因，電廠運行專業進行多次運行分析，集中專業技術力量進行攻關，采取設備改造及運行措施完善后，凝汽器真空突降隱患得以解決，現將整個過程做一梳理匯總。

關鍵詞：汽輪機;真空突降;正常運行;處理

引言：4#機的真空突降雖然有多種因素促成的，但是主要問題在于軸封汽系統和空氣系統有關，這與設計與安裝有關，當一臺機組安裝調試時應充分考慮到所處的環境，因為機組的設計不可能考慮每個電廠的具體情況，當機組在特定的環境運行時各方面能否達到設計參數是崗位運行人員的重要職責，通時也告訴我們，任何故障都可能是多種因素促成的，進行分析是一定要注意盡可能收集足夠多的數據，數據是我們分析的基礎，更要關注現場設備的運行狀態，現場情況是崗位運行人員分析問題的方向，只有兩者結合才能順利的解決問題。希望能夠幫助有同樣困擾的朋友，更希望得到大家的指正，以便提高我們處理、解決生產過程中的各種異常的能力。

1.機組真空系統介紹

4#機組原真空系統見圖1。正常運行中4#機的軸封汽源由汽平衡母管提供，汽平衡母管來汽接入4#機均壓箱，然后分別送至4#機前、后軸封處。射水抽汽系統裝設有甲、乙射水泵和甲、乙射水抽汽器。

圖1.4#機組原真空系統圖：

2.4#機真空下降的原因分析

在對4#機的凝汽器真空下降進行分析時，最初分析認為造成凝汽器真空在運行中突然下降的原因有三個，一是軸封加熱器疏水至凝汽器的U型管水封在運行中失水（用注水或保持注水門微開的臨時措施可以提高真空）;二是前、后軸封進汽特別是后軸封進汽的品質不合格（溫度偏低或帶水，切換高溫汽源可改善真空）;三是使用本機三抽做為軸封用汽在降負荷時會導致軸封失汽。針對分析結果，采取相應的措施。

3.4#機真空異常處理措施

（1）在2013年4#機小修期間，針對軸封加熱器疏水至凝汽器的水封效果差這一缺陷，多級水封中的水壓頭應當能夠克服凝汽器真空，軸加的微負壓與多級水封的壓頭之和同凝汽器真空相平衡。通過計算對原有的水封管道進行改造，增設一組水封管，并將其位置抬高，并根據現場實際狀況進行管理優化布置。（2）利用分廠推進節能降耗工作的有利時機，將長期未投入運行的北聯排投入運行，利用北聯排至高除汽平衡母管聯通門做為一路疏水點，保證了4#機軸封汽的品質。（3）對其進行改造，增加調整門和切換門，將原手動調節，人工監視改為自動跟蹤，全程監控，自動報警的操作方式。并通過發布技術通知單的方法確定正常運行和事故狀態下的軸封汽源的使用原則和方法。

通過采用以上改進方法，4#機安全穩定的運行了一年。但是，在2014年11月又出現2次真空快速下降的事故，在對其進行分析時，我們對前期分析時未曾觸及的設備4#機凝汽器的空氣管道和射抽系統進行了分析，并在出現真空突降時安排專人對凝汽器的空氣管道進行檢查，對射抽的空氣逆止門進行檢查，通過對現場情況的全面分析，發現真空突降時，只要啟動備用射水泵，不需要其他操作調整，真空也能恢復。由于其他原因基本排除，初步判斷是射抽出力不足，不能把凝汽器內不凝結的汽氣混合物抽走，造成真空下降。但出現過的真空恢復后再次下降的情況如何解釋，是否是由于射抽出力不足，其產生的負壓略大于逆止門處凝汽器的負壓，在逆止門兩端形成不穩定的平衡狀態。當出現變工況時，例如負荷突變，此平衡被打破，凝汽器側負壓大于射抽側，逆止門向凝汽器側位移至關閉，凝汽器內不凝結的汽氣混合物不能被抽走，造成真空下降。啟動備用射水泵后，兩臺泵的合力較大，又重新將逆止門拉開，真空恢復。如果停備用泵時，沒有達到平衡狀態，真空會再次下降，重復以上操作，恢復真空。同時的檢查也發現，凝汽器的空氣管在真空下降時的溫度接近環境溫度，當射水抽汽器正常工作時，凝汽器的空氣管道中通過的時有一定溫度的空氣及不凝結氣體，溫度肯定高于環境溫度（1#、2#、3#機均是如此）。通過對空氣管道的仔細測量，發現空氣管道的布置不合理，在運行中如果發生抽汽帶水則極易在空氣管道中形成水封[1]。

從統計數據來看，真空突降的情況冬天出現的次數較多，冬天環境溫度低，冷卻效果好，按照常理，真空應該高，卻屢次出現掉真空現象，而夏天卻從未出現過凝汽器真空突降的現象，進一步驗證了我們的判斷，即冬天真空高，指的是凝汽器側真空高（循環水溫度降低，其余條件不變，凝汽器真空升高），當凝汽器側真空高于射水抽氣器的真空時，容易把逆止門關閉，繼而造成真空下降。當然這不是必然條件。根本問題是射抽的出力不足（射水抽氣器的真空干拉時在-0.09MPa左右），應更換較大功率的射水泵及電機，同時對凝汽器的空氣管道進行改造。

2015年初，我們對4#機的空氣管道進行了更換，增大了管徑，重新布置了管路，更換了射水抽氣器的逆止門。將原流量420m3/h，揚程36m，功率75kW，額定電流139.7A的射水泵更換為流量485m3/h，揚程42～45m，功率90kW，額定電流165A的新型射水泵及匹配的電機。當全部改進結束后4#機安全通過了兩個冬季的運行，再也沒有出現過真空突降的情況[2]。

改造前后示意圖見圖2。

結論：

簡而言之，文章針對某廠汽輪機在正常運行中突發真空快速下降，其余參數正常，通過增開射水泵的方法（維持兩臺射水泵運行）在真空降至某一值后又快速回升至正常值的異常情況。圍繞機組真空突降的原因及處理方法展開分析，找出最后的處理方案并實施。

參考文獻：

[1]郭剛.凝汽器真空下降的原因與預防措施[J].電力安全技術，2017-12（10）.

[2]鄒玉波.凝汽器真空下降的原因與預防措施[J].熱電技術，2019（1）.