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汽轮机真空下降原因与解决办法论文
摘要：凝汽式汽轮机是火电站和核电站广泛采用的典型汽轮机，凝汽设备是凝汽式汽轮机中的重要组成部分，衡量凝汽设备工作性能的好坏的最重要指标就是真空，真空高低直接影响到整个汽轮发电机组的热经济性和运行可靠性。本文结合多年工作经验，以东北地区某热电厂为例，分析真空下降的原因及处理方法。
关键词：凝汽器；真空；下降
1 概述
该热电厂现有两台300MW机组，编号为：#7机组、#8机组，采用的是哈尔滨汽轮机厂生产的型号为73D-1#的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、抽凝汽式汽轮机。在循环水温度20℃时，可保证排汽压力4.9KPa。#7机组投入运营后，多次出现真空低的情况，使机组出力减少，热效率下降，对机组的热经济性造成很大不利影响。为了解决此问题，该公司组织专业技术骨干，成立攻关小组，结合以往出现的真空下降情况及处理过程，深入细致分析原因，制定真空系统检查卡，对照卡片逐条逐项对相关系统进行排查。经过近一个月的努力，终于找到了机组真空低的原因并将问题得以解决，作者结合本次事件的处理经验以及同类型机组相关案例，对汽轮机真空下降原因及解决办法进行分析和总结。
2 凝汽器真空
凝汽器是汽轮机真空系统的最主要部件，其作用是当汽轮机排汽进入低压缸时，遇循环水冷却凝结成水，体积骤然缩小，形成高度真空，使汽轮机内的蒸汽膨胀到低于大气压力从而多做功。真空越高，排汽温度越低，汽轮机热循环效率越高。一般运行经验表明，凝汽器真空每下降1KPa，机组汽耗会增加1.5%～2.5%。
3 凝汽器真空下降的危害
凝汽器真空度对机组运行安全性和热经济性有很大影响，在机组运行中，凝汽器真空下降将产生以下危害：
3.1蒸汽在汽轮机内的做功能力减弱，焓值的减少量降低，消耗相同蒸汽量的情况下，发电量减少，即热耗率增加、汽耗率增大。
3.2低压缸端部轴封的径向间隙发生变化，造成摩擦损坏，汽轮机振动增大。
3.3排汽温度上涨，严重时将导致低压缸产生热膨胀变形，低压缸后轴承安装位置改变，轴承在竖直方向被抬起，汽轮机串轴，导致振动加剧。
3.4真空下降使排汽的容积流量减小，对末几级叶片工作不利。末级叶片将处于脱流及旋流区，并且末级叶片的叶根和叶顶处承受的激振力增加，叶片损坏的几率增大，存在叶片断裂的安全隐患。
4 真空下降的现象及原因
现结合该电厂凝汽器真空下降的处理经验，对凝汽式汽轮机真空下降的现象及原因进行分析如下：
4.1轴封蒸汽压力。该电厂汽轮机正常轴封压力为0.2-0.25MPa，机组电负荷大于80%时，轴封处于自密封状态时，一般不存在轴封压力低造成真空下降的问题，只有在轴封处于非自密封状态时，轴端密封蒸汽压力＜150kPa时，低压缸两侧会因轴端密封蒸汽压力低，造成外界空气漏入到低压缸内，导致真空下降。造成轴封压力低的原因有：
4.1.1机组负荷突降；
4.1.2辅汽联箱其它用户用气量突然增加，运行调整不及时；
4.1.3冷再至辅汽联箱供汽调节门失灵；
4.1.4轴封压力调节阀故障。
4.2凝汽器循环水流量及温度。汽轮机真空是在循环水进入凝汽器装置铜管后，对汽轮机排汽进行冷却换热，蒸汽在冷却后冷凝成水后体积瞬间减小，从而产生的真空。循环水温度参数受季节室外环境温度和冷却塔的运行方式影响较大。特别是夏季，循环水温度升高，吸收的排汽热量减少，蒸汽冷凝湿度升高，汽轮机排汽压力增加，真空下降。经过试验测试与数据统计，循环水温度每提高5℃，凝汽器真空度可下降1%，各企业可结合自身情况，制定环境温度与真空对照表，检查当前真空是否正常范围内。循环水流量降低的原因有：
4.2.1运行中的循环水泵故障跳闸或出口门自动关闭，备用泵未联动或或出口门打不开；循环水泵内部进入杂物，导致循环水泵出力下降甚至跳闸；4.2.2凝汽器循环水进水管道大量漏水；
4.2.3凝汽器铜管结垢，凝汽器端差逐渐增大。
4.2.4凝汽器水侧入口管堵塞，凝汽器铜管长期未冲洗或凝汽器进行胶球冲洗过程中时，胶球冲洗装置收球网堵塞。
4.3凝汽器水位过高淹没凝汽器铜管
4.3.1值班员对凝汽装置水位调节不及时或操作不当4.3.2凝汽装置内部铜管产生漏泄。
4.4真空泵工作异常。目前大部分火力发电厂真空系统都采用真空泵来维持真空，影响真空泵的运行状况的因素主要有：4.4.1设计原因：真空泵选型偏小，真空泵运行出力不足，无法满足要求。
4.4.2设备原因：真空泵冷却器冷却效果不佳，冷却器换热片堵塞或开式循环冷却水温度高，导致真空泵抽汽量减少，出力降低。4.4.3人为原因：运行调整不及时，导致真空泵分离器水位低。
4.5负压系统漏入空气
4.5.1凝结水泵密封水压力低或入口母管密封不严。凝结水泵通过轴封冷却水进行密封，当出现轴封水中断或压力不足情况时，由于凝汽装置至凝结水泵进口管段处于负压状态，大量空气就会被抽入到凝汽器，导致真空下降。
4.5.2汽轮机在低负荷运行工况下，轴封处于非自密封状态，轴端密封压力较低，空气漏入低压缸内；
4.5.3汽轮机低压缸安全门关闭不严
4.5.4低压缸法兰结合面与检查孔，低压缸与抽汽管路、低压加热器等设备的连接处密封不严4.5.5真空系统相关设备、管道等部件因检修不当、支吊架松动或管路振动产生机械碰撞，导致破裂或者损坏。4.6低压回热系统汽侧漏空气。处于负压区域的低压加热器，易漏入空气，当出现汽侧放空气阀、排水阀未关严，安全阀动作后未回座时，导致空气漏入。
5真空下降解决办法
5.1进入凝汽器的循环水流量急剧下降
5.1.1运行中发现循环水流量急剧下降时，应立即检查循环水系统工作状态：当发现循环水泵运行电流和出口压力同时到零时，即循环水泵故障跳闸，应立即检查备用泵是否联动，否则应手动投入，并开启水泵出口门。若没有备用泵时，应手动启动跳闸泵一次，启动前就地检查水泵是否存在倒转现象。在确认真空已无法恢复后，应果断采取措施，立即手动减负荷到零，停止汽轮机运行。
5.1.2当循环水泵出现电流与出口压力同时摆动或下降时时，极有可能是查循环水泵吸入口水位是否过低、冷却塔出口滤网是否堵塞等所致，此时应立即进行就地检查，如确认是上述因素引起，应立即采取措施，增加冷却塔补水量或清理冷却塔出口滤网杂物。
5.1.3当出现水泵电流与出口压力明显下降时，则可能是循环水泵本身故障或出口门故障误关导致的，此时应立即联系检修人员处理，同时启动备用泵。
5.2凝汽装置水位超限，淹没换热铜管。
5.2.1凝汽装置内部换热管大量漏泄，此时应立即解除凝结水自动，手动开大凝结水至除氧器调节阀，向除氧器上水，如水位仍无法控制时可启动备用凝结水泵，开启低加出口启动放水门，将水排至循坏水回水中，直至水位正常。同时联系化学注意监视汽水循环系统各项水质参数，如果出现汽水品质恶化现象，应立即请示停机处理。
5.2.2运行凝结水泵出现故障，可以通过观察水泵电机电流和出口压力来判断，确认水泵故障时，应立即启动倒泵运行，并联系检修处理。5.3真空泵工作失常。如发现运行中真空泵电流明显降低，伴随着真空急剧下降，立即启动备用真空泵，加大分离器补水，若真空未恢复，停止故障真空泵并关闭其出口门。若真空仍下降，应减负荷。
5.4给水泵汽轮机真空系统泄漏。对于采用汽动给水泵的机组，当给水泵汽轮机真空系统漏泄，造成主机真空下降。这时要对小汽轮机真空系统进行全面检查。可对小机水封筒进行重新注水，看真空是否恢复，如未恢复，则应缓慢调整小机轴封供、回汽直至真空恢复正常。
5.5电泵水封筒漏空气。这种情况可能发生在电泵密封水回水通过水封桶接至凝汽器的系统中，可通过改造，增加一路水封回水直排至地沟，在冬季真空较高时将电泵水封回水倒至地沟，解决此问题。
5.6阀门漏泄。负压测阀门的法兰结合面、盘根有轻微泄漏，可通过定期进行真空严密性试验时得到结果。
6 结论
因真空系统设备较多，系统复杂，处理起来难度较大，汽轮机的真空低问题一直是在火力发电厂凝汽式汽轮机应用过程中普遍存在的问题，真空下降导致的停机或设备损坏事件时有发生，因此深入研究汽轮机真空低的有关原因对于解决此类问题有着深远的意义。希望本文能够抛砖引玉，给读者在解决此类问题上提供新的思路，研究出经济易行的技术措施。
参考文献
[1]中国电力出版社.史月涛等.汽轮机设备与运行(2015年版).
[2]中国电力出版社.孙为民等.汽轮机运行与检修技术.
作者：李泽 单位：哈尔滨热电有限责任公司
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