汽轮发电机组凝汽器真空严密性差的原因分析及解决对策

汽轮发电机组凝汽器真空严密性差的原因分析及解决对策

张逸森

华能沁北发电有限责任公司         河南 济源        459012

摘 要：当汽轮机组的真空度无法达到一定程度时，会对其经济性能和负载性能产生很大的不利影响。为此，有必要对产生汽轮发电机组凝汽器真空严密性差的影响因素进行深入研究，找到预防措施和解决对策，从而改善凝汽器工作特性，保持其正常的经济工作状态，直至达到改善全机组的热经济性的目的。本文通过对造成凝汽器真空严密性变差的原因进行了剖析，并给出了相应的处理方法。

关键词：汽轮机；凝汽器；真空度；真空严密性；

在汽轮机低压缸排汽出口处，凝汽器形成了一个较小的负压，使蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力，增大其可用焓降，最后将其冷凝为凝结水，再流入热井进行循环利用。要达到这一目的，必须合理搭配真空与循环水、轴封等系统。通过真空系统抽取未凝结气体；再循环冷却水将冷凝热量从换热管中排出，保证了蒸汽的不断凝结，既能实现对制冷剂的回收，也能保持凝汽器的真空度。

1.真空严密性差的危害

当汽轮机组的真空严密性较差时，会产生多种危害，具体表现在三个方面：一是当真空严密性下降，就会有更多的空气被吸入真空系统，由于大量的空气流入了真空系统，会降低汽轮机排汽和冷却水之间的换热量，造成排汽与冷却水的温差过大，若不能得到有效地排除，则汽轮机组的排汽压力和排汽温度将会持续升高，机组工作效率下降，最后造成能量的损耗增加，甚至危及汽轮机组的正常运行。二是即使进入了真空装置内的气体也可以得到很好的排放，但这个时候就必须有一个或多个抽气设备和真空泵一起工作，这样就会造成如厂用电、工业水等资源不必要的消耗。三是当有很多的气体涌入到了真空系统之中，凝结水过冷度增加，机组热经济性下降，导致了凝结水中氧气的溶解。这对于低压设备来说，是一种非常重要的腐蚀因素。［1］

2.真空严密性降低的原因及特征

2.1循环水中断

根据许多机组实际的状况进行了分析，发现由于循环水突然中断，会导致真空系统的突然下降，其具体体现为：凝汽器泵侧的压力持续下降，并且没有水流出。探析循环水产生故障的主要因素有：传动马达工作失灵，循环水吸水端有异物堵塞，进水口水位过低，循环水泵故障或密封不严密等。当循环水被切断的时候，就应该立刻切断蒸汽汽轮机组的负载，当蒸汽压力下降到一定程度的时候，就需要机组停机进行检修。

2.2循环水量不足

查阅了许多相关的案例，发现循环水回水的短缺，会导致循环水的进口端与出口端的温差过大，造成了系统的真空下降。探析循环水量不足的成因：当凝汽器内出现了阻塞，凝汽器内的液体流动阻力较大时，循环水的进出口压差也会增加，这时循环水泵和凝汽器的循环水的压力都会增加，循环水泵的供水量下降，冷却系统的水会越来越少，凝汽器换热效果大大降低，这些都会造成机组真空度持续下降，此时必须对这些问题进行处理，同时必须对凝汽器水室内部进行定期清洁，尤其对换热管内壁进行除垢冲洗。

2.3轴封供汽不足或中断

当汽缸两端轴封蒸汽供应不充分或被切断，会造成不凝结气体从汽缸外向内渗漏，最终进入凝汽器，大量不凝结气体在凝汽器内停留，从而影响换热，增加凝结水的过冷度，不仅会造成真空急剧降低，而且还会使轴封体、轴承产生冷却，甚至造成转子的收缩，造成转子变弯、汽轮机动静碰磨、机组振动突增等严重后果。轴封出现膨胀差负值现象，通常是由于轴封蒸汽压力的自动调整失效或人为调整错误所致，均需合理调节轴封供汽、回汽调门开度，才能使机组真空得到有效地控制。

2.4凝汽器换热面结垢或腐蚀，传热恶化

若凝汽器水室内的换热管内壁表面有较多的水垢，则会使凝汽器的热量交换受阻，使凝汽器的端差增大，另外一方面也会导致汽轮机排汽温度升高。凝汽器换热管中的水阻增加，冷却水的流量也会随之减少，最后导致水温的升高，从而导致真空系统严密性的下降。凝汽器换热管表面结垢对真空系统产生的影响并非暂时性的，它会随着时间的推移而不断累积，因此判断凝汽器内有无结垢现象，可以从以往的运行参数着手。对凝汽器中结垢的成因进行了深入的剖析，可以看出多是因为循环水的品质不好。如果水质不好，就会在换热管的内壁上沉积一种无机物，然后结垢，这种结垢的情况会大大地影响到换热的传热性能，使得铜管的有效流通容积变小。如果水垢量超过了规定的标准，就要立即停止该侧凝汽器运行，对其进行相应的检修治理。

2.5凝汽器汽侧存在漏点

  若凝汽器汽侧设备本体及附属管道接口处存在漏点，会造成空气因负压被吸入凝汽器内部，造成凝汽器真空严密性下降。可利用机组停机机会，对凝汽器汽侧进行注水查漏，或于机组运行期间对凝汽器汽侧外部采用氦气检漏等方法，发现真空漏点并及时进行封堵治理。

3.真空严密性下降的预防措施

    由于汽轮发电机组凝汽器维持真空所需的设备种类较多，分布较为零散，因真空度下降产生的异常事件依然大量存在，因此需要制定相应的应急方案以避免其发生。（1）及时、定期地对循环水系统相关设备进行维护和检修，以确保循环水系统运行总是处于正常的状态，并确保凝汽器内冷却水的流量和流速的合理；（2）提高凝汽器、抽气器的工作效率，对凝结水泵、抽气器等有关的设施进行定期检修和保养，确保其安全、平稳地运转；（3）当出现突发事件时，需要确保相应的轴封蒸汽压力自动切换装置、凝汽器水位自动切换装置、门动自动调整切换装置可以正常投入，同时实时监测有关的水位、压力、温度、电导率等信息值，在进行严密的监控的同时，及时对异常的数据信息进行分析，快速制定解决方案进行处理。在进行负压力的管线的设计时，要注意到水的膨胀问题，这个时候要避免任何激烈的施工，一旦发现管道泄漏和阀门相关问题，就应该马上进行替换和解决；（4）对凝汽器内的蒸汽、冷却水参数及其他装置进行持续的监测和剖析，使真空度下降、凝汽器内漏等问题及时得到解决；（5）循环冷却水温度越低，凝汽器压力越低，对汽轮机的运行经济性越有利，因此可根据供水方式、气候条件和所处地区等实际情况降低冷却水入口温度以提高凝汽器换热效果，改善其真空严密性；（6）对汽轮机组凝汽器的真空严密性必须持续、长时间地追踪，并对其进行的定期和必要时的真空严密性试验。若严密性试验结果不能达到机组运行相关标准，则应立即检查汽轮机组真空系统，并对泄漏部位进行封堵。对于以上所述的封堵作业方式有很多种，常见的有超声波封堵法，真空灌注法等；（7）当在运行中，当发现凝结水质量不达标，并且硬度值、电导率偏大的时候，就有可能是凝汽器内部某个位置出现了泄漏，如果凝汽器停运后无法迅速找到泄漏点，这个时候可以用木渣如锯末投入循环水系统进行堵塞。这样，当有木渣流入到凝汽器中，泄漏点就会被堵住，从而确保凝结水的指标在规定的范围内，同时解决内漏以保证凝汽器换热及真空效果。

结束语：

综上所述，伴随着科学技术的迅猛发展，国家的经济也在不断地加速建设，电力行业占据着越来越重要的地位。从上述全面的分析中可以发现，造成凝汽器真空严密性下降的影响因素有很多，且其会对汽轮发电机组的稳定运行造成极大隐患。因此，必须对凝汽器真空严密性下降进行正确的分析和判定，对其预防措施及解决对策了解并掌握。

参考文献

[1]姚玄.300MW发电机组凝汽器真空严密性不合格原因分析及处理[J].科技创新与应用, 2020(06):221-224.

[2]杨旭辉.汽轮发电机组凝汽器真空严密性差的原因分析及对策[J]//全国火电300MW级机组能效对标及竞赛第四十六届年会. 香港中医学会、教育研究基金会， 2021(09):24-26.

[3]陈晓华,薛永鸿.汽轮发电机组凝汽器真空度低原因分析及处理[J].大氮肥, 2021(05):11-13.