關于汽輪機真空提升的研究

高艷飛

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

引言

縱觀當前電廠發展的形勢，諸多電廠企業使用的汽輪機都具有高能耗、低效率的特點，再加上物價上漲，各種能源在工業中成本的不斷增加，很多企業都采用真空汽輪機進行效率的提升以及經濟效益的提高，減少企業運轉的日常成本投入。錦源化工熱電分廠2×130 t鍋爐+2×25 MW項目，汽輪機是由青島捷能集團有限公司2010年制造的N25-3.43型中溫、中壓、單缸、直接空冷凝汽式汽輪機。兩臺鍋爐為太原鍋爐集團生產的中溫中壓的CFB鍋爐，鍋爐型號為：TG-130/3.82-M10，額定蒸發量130 t/h，額定壓力3.82 MPa。真空是影響汽輪發電機組運行熱經濟性的主要指標之一，機組真空值下降，導致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機蒸汽循環的效率下降。機組真空值過低，煤耗增大，影響電廠經濟效益。因此，企業可以提高汽輪機真空值，降低煤耗，提高機組發電量，創造經濟效益[1]。

1 汽輪機真空下降的原因

機組真空值下降，導致發電煤耗上升，發電生產成本增加，直接影響熱電分廠經營效益。真空值每提高1 kPa，煤耗降低1.2 g/（kW·h）節約煤360 t，節約費用36萬元。經過對錦源化工熱電分廠汽輪機真空值的監測，發現2021年5月—2021年7月份機組真空值為70.45 kPa、70.26 kPa、70.12 kPa，真空值有所下降，具體見圖1。下面就可能導致汽輪機組真空值下降的原因展開分析。

圖1 2021年5月—2021年7月錦源化工熱電分廠汽輪機真空值

1.1 真空系統原因

正常情況下，循環水是汽輪機真空泵出力高效運作的基礎，當循環水水量不夠或者溫度過高的時候就會影響真空環境。循環水水量不足主要是因為水泵故障或破裂，空氣進入或者進出口因為濾網堵塞致使循環水不能流出，從而造成循環水供應不足，空氣進入水泵，真空狀態降低；循環水溫過高則是因為季節的原因，當處于夏天室溫較高，循環水經過長時間的運轉就會出現溫度升高的問題，從而引發汽輪機真空值下降的問題。

1.2 凝汽器原因

汽輪機主要蒸汽管的進出水口以及排汽口都會與凝汽器連接，因此如果凝汽器出現問題，將會直接造成汽輪機的故障。通常來說，凝汽器的故障來源主要包括三方面：一是由于風力不夠，冷卻面積減少，不能進行及時蒸汽并凝結，從而影響真空狀態；二是進出水口的壓力差過大，造成排汽口不通暢；三是因為泄露的出現，當安裝或者長期運轉等過程中，造成了漏點的出現，進而引發凝汽器故障，降低真空度。

1.3 低壓軸封原因

低壓軸封也處于真空中，間隙與運行壓力緊密關聯，也會影響到汽輪機的真空狀態。假如低壓軸封工作出現問題，就會致使空氣進入，降低真空值。低壓軸封的問題包括：一方面壓力不足，空氣進入，或者壓力控制器故障，供汽出現問題；另外操作不當或不及時，造成軸封壓力的變動沒有被及時察覺并調整；再有軸封結構不佳，上下不分抗壓度不同引發密閉出現問題；最后就是均壓箱的溫度與壓力不夠，造成真空泄露。

1.4 冷卻裝置原因

冷卻裝置是汽輪機組真空保障的重要方面，空冷系統的運行質量，也會影響到汽輪機的真空狀態。假如空冷系統工作出現問題，就會致使空氣進入，降低真空。引發空冷系統故障的因素很多：一是當冷卻裝置中冷卻風室的密閉性不夠，冷卻小室門沒有關嚴的話，就會導致冷卻溫度不夠，就不能夠進行蒸汽的有效凝結，也就不能夠及時進入凝汽器；二是霧化噴淋長期連續的運轉也會由于堵塞等造成工作效率降低，從而影響蒸汽的凝結效率；三是冷卻風機的運行效率降低，例如風機油不足或風機故障等也會影響空冷風機的運轉從而影響正常空冷系統效果。

2 汽輪機真空提升的措施研究

2.1 定期檢修維護

提升汽輪機真空的重要措施就是要進行及時與定期的檢修維護工作，也就是借助一些檢測手段，對汽輪機的真空運行狀態進行及時的檢查，保證良好的真空情況。目前主要的檢查方式一是運用肥皂泡沫的方式，也就是對一些容易出現真空問題的地方進行肥皂泡的涂抹，通過觀察肥皂泡的狀態進行是否出現泄露的判斷，但是只有在進行大規模檢查的時候才會應用這種方式；二是運用火燭辦法，與肥皂泡的方式相近，但是操作復雜且效率低下，所以不經常使用；三是超聲波方式，這種方式有著較多的優點，操作簡單并且效率高，但是精確度并不是特別高。此外還有一些其他的檢測方式，但是每種都有著其自身的優缺點，要想保證設備的運轉正常，應當結合企業運轉的實際情況進行具體檢測方式的確定[2]。

2.2 真空泵運行信息化

汽輪機的真空狀況與真空系統的運行有著直接的關聯，而且循環水的溫度也會對真空的狀況形成直接的影響。真空系統的工作變動就會影響其電量的消耗，降低循環水的溫度就能夠提高凝汽器的真空狀況。但是由于真空值提升也是需要控制到一定的范圍之內的，因此在進行實際工作當中，我們需要根據實際運行真空系統型號進行調整。例如真空泵水位減少的時候進行真空值的下降。這種情況下我們完全可以借助先進的信息化技術的方式，引進一些在線監控系統或信息化平臺的方式，進行及時進行真空系統運行狀況的監控與調整，進而保證汽輪機真空狀況。

2.3 優化汽封及軸封

在汽封密閉性方面，可以選擇使用密閉性較高的汽封材料，降低泄露故障發生頻率。而對于前面所提到的軸封問題，需要針對具體的軸封問題原因進行具體的措施選用。鑒于目前軸封故障的主要方面在于加熱器質量以及結構的情況，假如軸封加熱器出現故障，就會造成真空狀況降低。為了減少這一情況的發生，可以通過及時進行軸封溫度的監控、進行均壓箱溫度及壓力監控以及進行水封筒的檢查等方面工作，從而維持設備的正常運轉。但是因為不同企業實際情況的不同，進行系統改裝之后還要根據企業實際的運行符合進行具體的調整工作，從而確保軸封能夠始終處于有序運作的狀態當中，保證高度的密封性，提升汽輪機的真空狀況。

2.4 汽輪機真空提升效果分析

Cpk值是過程能力指數值，是指過程能力滿足產品質量要求的標準，也叫工序能力指數，指的是工序在一定時間里處于控制狀態下的實際加工能力。根據上圖分析可看出，錦源化工熱電分廠汽輪機去年的真空Cpk值為0.46，通過改善后真空的Cpk值升高到0.92，改善效果明顯，但單純從圖可看出上述數據還有改善的空間，還有待進一步改進。

3 結語

電廠汽輪機的真空提升直接影響其經濟效益，相關工作者應從多角度分析真空降低的原因進行針對性真空提升的策略研究，降低電廠運行過程中的資源浪費與成本損耗，推動電廠企業朝向更為穩定、長久、健康的方向發展，獲得更高的經濟效益。