電廠汽輪機真空降低的原因分析及處理

紀云峰 國電康平發電有限公司

凝汽器的作用是冷卻汽輪機排汽，使其受凝結成水，形成高度真空。汽機內的蒸汽膨脹，比大氣壓力更低，實現多做功。作為汽輪機組的一個重要附屬設備，凝汽器的真空度與機組運行的經濟性、安全性密切相關。如果凝汽器工作狀態惡化，會增加汽輪機汽耗、熱耗，減少出力。汽輪機凝汽器真空下降，會導致汽機軸承中心偏移，排汽缸溫度上升，甚至導致汽輪機組振動。直接威脅汽輪機轉子尾部葉片的壽命。

一、汽輪機的組成與基本原理

汽輪機是一種精密重型機械設備，在高溫、高壓、蒸汽環境下高轉速運行。汽輪機與蒸汽鍋爐、加熱器、凝汽器、發電機一起，組成發電設備。汽輪機本身由轉動、靜止部分組成，其中，轉動部分（轉子）包括主軸、聯軸器、葉片、葉輪等；靜止部分包括氣缸、隔板、靜葉柵、軸承、汽封等。汽輪機的主要工作原理是，鍋爐產生高溫蒸汽，高溫蒸汽進入高壓缸、中壓缸，推動葉輪、葉片轉動，帶動主軸，從而使蒸汽熱能轉化為機械動能。接著，汽輪機的轉子通過聯軸器與發電機轉子相連，這樣，汽輪機的扭矩就傳遞給了發電機，發電機的轉子就會轉動，將機械動能轉化為電能。

二、汽輪機凝汽器真空急劇下降的原因及處理

（1）循環水中斷。循環水是汽輪機低壓缸排汽的冷卻介質，循環水的流量、溫度影響低壓缸排汽溫度以及凝汽器真空。風力越小、環境溫度越高，冷水塔淋水盤下落時，循環水換熱效果越差，被風帶走的熱量越少，循環水溫降越小，循環水溫度越高。相同的凝汽器冷卻效果下，增加循環水出水溫度，也會增加對應的低壓缸排汽溫度，導致凝汽器真空下降。（2）抽氣器工作失靈。抽氣器效率降低或者工作不正常，與凝汽器端差增大有關，可以檢查射水池水溫是否過高，射水泵出口壓力是否正常，電流是否正常，抽氣器真空系統的嚴密性是否正常，有條件的可以對抽氣器的工作能力進行試驗。如果抽氣器工作失靈，需要根據真空情況，及時降低負荷，迅速啟動備用射水泵。如果無法維持，要注意緊急停機。

三、如何防范汽輪機的真空度下降問題

（一）緩慢開展混汽暖管工作

正常情況下，只有機組正式投入使用后才可以進行混汽的投入工作，同時，還需要開展相應的暖管工作。主要是因為在機組停止運行之后再次啟動的時候，在混汽管道內部往往都會存在一定數量的空氣積存問題。在開展混汽管道暖管工作的時候，積存的空氣就會進入到對應部件內部中。暖管過程溫度升高不要太快，升溫最好控制在2～3℃/min的速度進行，嚴格控制溫升速度，隨時檢查管道的熱脹情況和機組是否受力，否則須減緩暖管速度或停止暖管，打開淋閥及疏水器，檢查疏水系統是否通暢。開展暖管工作時做好如下幾點：第一，內部壓力的適當調高以及排空閥的適當開啟。第二，電動閥的停止操作務必緩慢進行，主要目的就是為了在密切關注真空度的基礎上，將管道內部積存的空氣以合理的時間進行消化。

（二）工作循環水水面高度

需要在工作循環液面設置一定液面高度，如果液位太高，汽水分離會變得困難，排氣會變得不暢通。當真空泵的真空度降低且真空泵電機負荷過高，甚至會發生自燃。為了避免液位過高，在真空泵到泵出口處設置有溢流管。汽輪機系統中使用的真空泵在正常運行期間吸入氣體和蒸汽的混合物，水蒸汽被泵中的冷凝液吸收，當循環工作泵的流量增加時，水蒸汽超過溢流并從溢流管排出。在正常工作期間監視真空環的流量，通過溢流管檢查排水情況，確認多余的水已從排水管中排出。此時，真空泵的流量增加，表明工作期間真空泵的液位很高。通過操作蒸汽分離點入口管的出水管或通過電磁閥的控制，可以適當地排出水。需要調節汽水分離的程度時，可以打開和關閉液位控制閥前面的手動門。汽輪機的真空系統真空泵運行時，工作液是在排水運行方式。尤其在冬季，真空泵會吸引混合物中不包含的許多氣體，排氣中會攜帶更多的水，并且使排氣管變干，從而使真空泵處于真空狀態。此時，通過放水來調節工作液的液位。

（三）軸承部位的合理檢查

軸承自身作為汽輪機運轉中的關鍵連接部分之一，對于整體機組的運行有著是十分重要的意義。因此在汽輪機正式投入運轉之前需要針對其中的軸承及其相關部件的狀態展開細致嚴格的檢查工作，確保各個軸承及其相關部位在工作的時候始終處于穩定狀態。同時，針對時常出現問題制定出相應的解決方案，確保問題發生后可以用最快的速度來解決。除此之外，在軸承相關部位上安裝防軸電流設備，通過實時監測其工作狀態，在溫度過高之時及時采取相應的措施予以解決。問題解決后要先通過試運行，確保故障完全解決之后，再將汽輪機投入使用。

（四）循環水系統處理

由于開式循環水所取的循環水系統中含有很多漂浮物，需要將過濾器安裝在循環泵的入口處、集水槽和循環泵池的入口處以及各循環泵的入口位置。通過對水生植物、小型水生動物如魚蝦、沉積物、蠕蟲等進行攔截，能夠有效消除由于水質導致的銅管堵塞，并在處理后獲得預期的結果。除此之外，為了解決夏季水溫過高的問題，主要是采用強流量換熱處理方法，并將循環水流量從1500m3/h增加到3000m3/h。

四、結束語

綜上所述，汽輪機凝汽器真空度與裝置的安全穩定運行密切相關，在實際運行中，有多種原因會導致汽輪機凝汽器真空下降。需要相關人員熟悉設備和系統的特性，加強監視及管理，及時發現問題，并進行全面分析，查找原因并處理，使凝汽器在最佳真空狀態，保證真空系統的穩定運行。