曹蘭敏，曹銀觥

(1.中電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002；2.國電民權(quán)發(fā)電有限公司，河南 商丘 476800)

0 引言

真空的好壞對(duì)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有很大的影響，真空嚴(yán)重變差時(shí)甚至?xí)斐蓹C(jī)組無法承擔(dān)額定負(fù)荷。在運(yùn)行中，凝汽器工作狀態(tài)惡化將直接引起汽輪機(jī)熱耗、汽耗增大和功率降低。對(duì)于引進(jìn)型600 MW 機(jī)組，當(dāng)真空低于設(shè)計(jì)值4.9 kPa后，凝汽器真空每降低1 kPa，汽輪機(jī)熱耗約增加1.5 %～2.5 %，汽輪機(jī)功率約降低1 %。若日平均負(fù)荷按照70 %額定負(fù)荷計(jì)算，影響發(fā)電量4 200 kW。

另外，真空下降會(huì)使汽輪機(jī)排汽缸溫度升高，引起低壓缸各個(gè)軸承中心偏移，嚴(yán)重時(shí)還引起軸系振動(dòng)。為了保證機(jī)組出力不變，真空降低時(shí)需要增加蒸汽流量，這會(huì)造成軸向推力增大，導(dǎo)致推力軸承過負(fù)荷，影響機(jī)組的安全。因此，當(dāng)真空系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，必須采取必要措施遏制真空突降，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

影響凝汽器真空的因素很多，真空的好壞與凝汽器的清潔程度、冷卻塔冷卻效果、機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性、循環(huán)水泵性能及運(yùn)行方式、抽空氣管道布置、真空泵性能、真空泵冷卻水溫、軸封系統(tǒng)等因素相關(guān)，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均可能造成機(jī)組真空變差，進(jìn)而影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1 機(jī)組簡介

某公司1 號(hào)汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N600-24.2/566/566 型、超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，配備N-36000-5 型凝汽器。該凝汽器為雙殼體、單流程、雙背壓表面式凝汽器，有2 個(gè)斜喉部、2 個(gè)殼體(包括熱井、水室、回?zé)峁芟?。汽輪機(jī)排汽缸與凝汽器采用不銹鋼波形膨脹節(jié)連接。

該機(jī)組真空系統(tǒng)配備有3 臺(tái)真空泵。2010年機(jī)組A 修時(shí)，將2 臺(tái)凝汽器真空系統(tǒng)完全隔離，每臺(tái)凝汽器至3 臺(tái)真空泵進(jìn)口處分別安裝有支管，每根支管上加裝手動(dòng)門，即每臺(tái)真空泵可以分別對(duì)應(yīng)2 臺(tái)凝汽器，切換操作方便。凝汽器抽空氣系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 凝汽器抽空氣系統(tǒng)

汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)采用自密封汽封系統(tǒng)，即機(jī)組正常帶負(fù)荷時(shí)，高、中壓缸軸端汽封漏汽經(jīng)噴水減溫后作為低壓軸端汽封的供汽?；仄到y(tǒng)設(shè)置有1 臺(tái)JQ-150 型汽封加熱器和2 臺(tái)軸加風(fēng)機(jī)，用于抽出最后一段軸封腔室的漏汽，并維持該腔室微負(fù)壓運(yùn)行。根據(jù)汽輪機(jī)廠家的規(guī)定，軸加風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，汽封回汽腔室維持負(fù)壓，壓力調(diào)整至95～99 kPa(絕對(duì)壓力)，即微負(fù)壓-1～-5 kPa。

2 B 低背壓凝汽器真空突降

2014-06-20 T21:49，在無任何操作情況下，B 低背壓凝汽器真空在3 min 內(nèi)從92.5 kPa 突降至90.1 kPa，然后維持在90.1 kPa；汽輪機(jī)排汽溫度從40 ℃上升至45 ℃，超過了A 高背壓低壓缸排汽溫度。B 低背壓凝汽器真空突降后壓力保持穩(wěn)定期間，A 高背壓凝汽器真空、排汽溫度無明顯變化。

檢查軸封壓力無明顯變化，B 低背壓側(cè)真空泵電流從189 A 上升至205 A。這是由于真空系統(tǒng)泄漏導(dǎo)致該側(cè)真空泵抽空氣量增加，從而使真空泵電流增加。

真空突降前后，軸加風(fēng)機(jī)電流從18.6～19 A降至17.7～18.2 A。而凝結(jié)水溶解氧無明顯變化，可排除凝汽器水空間以下部分對(duì)真空的影響。

3 原因分析

3.1 初步分析及實(shí)驗(yàn)

低背壓凝汽器真空在3 min 內(nèi)突降2.4 kPa，平均突降量為800 Pa/min。從泄漏量來看，真空系統(tǒng)漏點(diǎn)較大。

根據(jù)前2 個(gè)月真空嚴(yán)密性試驗(yàn)情況，初步懷疑是由B 低壓缸后軸封漏汽量增大、1B 小機(jī)排汽缸后軸封漏汽量增大造成的。采取措施先將軸封供汽壓力從40 ～50 kPa 提高至60 ～70 kPa，軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)口門節(jié)流2/3，1B 小機(jī)后軸封回汽節(jié)流2/3，觀察B 凝汽器真空略有回升。啟動(dòng)第3 臺(tái)真空泵，即保持B 低背壓側(cè)2 臺(tái)真空泵運(yùn)行，該側(cè)凝汽器真空回到正常水平，2 個(gè)排汽缸溫差回歸正常?；謴?fù)真空泵運(yùn)行方式，停運(yùn)B 側(cè)1 臺(tái)真空泵，軸封壓力仍然維持60 ～70 kPa，觀察試驗(yàn)情況，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 所示。

從表1 可以看出：提高軸封壓力后，B 低背壓凝汽器真空較之前下降約1 kPa，排汽溫度升高約2 ℃，較真空突降時(shí)已經(jīng)明顯提高，但漏點(diǎn)仍然存在，問題仍沒有得到徹底解決。

表1 真空泵停運(yùn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比

3.2 系統(tǒng)全面排查

1 號(hào)機(jī)B 低背壓凝汽器真空突降時(shí)，正好2 號(hào)機(jī)處于啟動(dòng)恢復(fù)階段，為排除是走錯(cuò)位置誤操作閥門造成真空突降的可能性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面排查。

(1)小機(jī)軸封進(jìn)汽門誤關(guān)會(huì)造成真空突降且穩(wěn)定。手動(dòng)試驗(yàn)B 小機(jī)軸封進(jìn)汽手動(dòng)門，閥門全開，且排除門頭脫落現(xiàn)象。

(2)真空泵進(jìn)口門前放水門誤開會(huì)造成真空突降。全面復(fù)緊3 臺(tái)真空泵進(jìn)口門前放水手動(dòng)門，使其關(guān)閉嚴(yán)密，解開放水門后法蘭，未發(fā)現(xiàn)吸氣現(xiàn)象。

(3)凝結(jié)水再循環(huán)門與B 凝汽器相連，再循環(huán)門后放水門若誤開，會(huì)直接向凝汽器內(nèi)漏空氣。就地檢查并復(fù)緊再循環(huán)管道2 道放水門，未發(fā)現(xiàn)吸氣現(xiàn)象。

(4)B 凝汽器真空破壞門檢查水封正常，門前法蘭、盤根無吸氣現(xiàn)象。

(5)檢查除氧器溢流門關(guān)閉情況，查10 天內(nèi)記錄沒有發(fā)現(xiàn)除氧器溢流電動(dòng)門開啟過，排除了除氧器向凝汽器內(nèi)漏氧氣的可能。

3.3 氦質(zhì)檢漏儀現(xiàn)場檢查

用氦質(zhì)檢漏儀對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行查漏，查漏范圍包括：B 低壓缸4 個(gè)安全門、中低壓連通管處低壓缸大法蘭、B 低壓缸外缸人孔門、B 低壓缸前后軸封、B 小機(jī)低壓缸排汽缸、B 小機(jī)排汽缸大法蘭、大小機(jī)排汽缸溫度開關(guān)、真空變送器以及取樣管、B 凝汽器喉部膨脹節(jié)、B 小機(jī)排汽管(排汽蝶閥、安全門、人孔門)、7B/8B 低壓加熱器(汽側(cè)連接管道、水位計(jì)、連續(xù)排氣裝置、啟動(dòng)排氣裝置)、三級(jí)減溫減壓器(減溫水管道、管道放水裝置、人孔)、B側(cè)本體疏水?dāng)U容器(連接疏水管、高低加放水管、熱工表計(jì)、與凝汽器連接的汽水側(cè)管道)。全部排查后未發(fā)現(xiàn)明顯漏氣點(diǎn)。這說明B 低背壓凝汽器真空系統(tǒng)沒有明顯外漏和內(nèi)漏。

3.4 軸封系統(tǒng)試驗(yàn)

提高軸封供汽壓力后，B 低背壓凝汽器真空有所好轉(zhuǎn)，在保持一臺(tái)真空泵運(yùn)行的情況下，真空較正常狀態(tài)約下降了1 kPa。由此可見，軸封系統(tǒng)對(duì)真空影響最大。于是停運(yùn)軸加風(fēng)機(jī)，保持軸封系統(tǒng)正壓運(yùn)行，停運(yùn)一臺(tái)真空泵，觀察真空變化情況。

為避免軸加風(fēng)機(jī)頻繁啟停，試驗(yàn)時(shí)先關(guān)閉了軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)口門。進(jìn)口門全關(guān)后，軸加風(fēng)機(jī)電流下降至12 A，軸封回汽母管負(fù)壓從-7 kPa 上升至+1.5 kPa，B 凝汽器真空突然回升，排汽溫度快速下降，如表2 所示。

表2 關(guān)閉軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)口門真空對(duì)比

軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)口門關(guān)閉后，B 凝汽器真空恢復(fù)到正常值。開啟軸加風(fēng)機(jī)1/5，軸封回汽壓力由1.5 kPa 下降至-3.0 kPa，B 凝汽器真空又開始下降，期間軸封供汽壓力保持不變，如表3 所示。

表3 軸封回汽壓力維持-3.0 kPa 時(shí)真空變化

3.5 最終原因分析

軸封回汽母管變?yōu)檎龎汉?，B 低背壓凝汽器真空恢復(fù)正常， 表明漏入凝汽器的空氣是通過低壓缸軸封回汽進(jìn)入的。高、中、低壓缸以及小機(jī)汽缸軸端最外腔室與軸封回汽相連，為微負(fù)壓運(yùn)行，該回汽腔室抽的是汽氣混合物，而凝汽器汽側(cè)又是高度真空，當(dāng)B 低壓缸前后軸封的回汽管(在凝汽器內(nèi))出現(xiàn)斷裂后，促使從其他回汽腔室抽出的汽氣混合物沿著斷裂的回汽管被抽至B 凝汽器內(nèi)，使該側(cè)漏入空氣量增加，造成真空下降、真空泵電流升高。

因此，B 低背壓凝汽器真空突降的根本原因?yàn)椋築 低壓缸軸封回汽管在凝汽器內(nèi)部分管段出現(xiàn)斷裂，造成空氣從軸封回汽母管串入凝汽器內(nèi)。

4 采取措施

(1)為了防止油中進(jìn)水以及高中壓封、閥門漏汽污染環(huán)境，應(yīng)適當(dāng)節(jié)流開啟軸加風(fēng)機(jī)進(jìn)口門，保持軸封回汽母管壓力不低于-3 kPa，減少各個(gè)軸封端抽汽量。

(2)適當(dāng)提高軸封供汽壓力，保持軸封供汽母管壓力在60～70 kPa。

(3)B 低背壓凝汽器側(cè)保持2 臺(tái)真空泵運(yùn)行。

(4)加強(qiáng)油質(zhì)檢查，防止油中進(jìn)水。

(5)利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì)，安排工作人員進(jìn)入凝汽器內(nèi)，檢查B 低壓缸軸封回汽管道破損情況，進(jìn)行堵漏。

1 馬巖昕．300 MW 機(jī)組運(yùn)行中真空低的原因分析及采取的措施[J]．電力安全技術(shù)，2012(6).