畢野

摘 要： 在火力發(fā)電企業(yè)，能夠同時滿足發(fā)電和供熱需求的抽氣式汽輪機(jī)占據(jù)著非常重要的位置，其運(yùn)行效果直接關(guān)系著發(fā)電的效率和質(zhì)量。但是從目前來看，汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中存在著真空低的問題，影響了其本身性能的充分發(fā)揮。本文結(jié)合具體案例，對600MW抽氣式汽輪機(jī)真空低的原因進(jìn)行了分析，同時提出了有效的處理措施。

關(guān)鍵詞：600MW 抽氣式汽輪機(jī) 真空低 原因 處理

中圖分類號：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）09-0296-01

前言

山西大唐國際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司安裝的發(fā)電設(shè)備為國產(chǎn)亞臨界燃煤直接空冷機(jī)組，以山西、汾西提供的煤炭資源為燃料，可以為周邊多個區(qū)域提供穩(wěn)定的生產(chǎn)生活用電。在運(yùn)行過程中，電廠600MW機(jī)組的2號汽輪機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)故障，經(jīng)歷大修后雖然能夠正常運(yùn)行，但是相比較其他機(jī)組，在同等負(fù)荷條件下的真空度較低，在600MW的負(fù)荷下就必須啟動備用真空泵，在增大能耗的同時，也影響了汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。對此，需要做好汽輪機(jī)真空低的原因分析，采取有效的整改措施，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。

一、 汽輪機(jī)概況

2號汽輪機(jī)屬于汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號為NZK600-16.7/538/538，型式為亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式。設(shè)計額定功率為600MW，額定進(jìn)汽量為1883.61t/h，最大連續(xù)出力為（T-MCR）648.56MW。汽輪機(jī)總級數(shù)為39級，高壓轉(zhuǎn)子有9級，其中第一級為調(diào)速級，中壓轉(zhuǎn)子有6級，低壓轉(zhuǎn)子有2×2×6級。汽輪機(jī)采用高中壓合缸結(jié)構(gòu)，兩個低壓缸均為雙流反向布置[1]。

空冷發(fā)電機(jī)組和循環(huán)水冷凝發(fā)電機(jī)組的不同在于它取消了循環(huán)水系統(tǒng)（包括循環(huán)水冷卻塔），而增加了空冷島和相關(guān)配套設(shè)施，低壓缸排汽采用直接風(fēng)冷的方式進(jìn)行冷卻，在汽機(jī)房墻外建一個大型的空冷裝置（空冷島），汽輪機(jī)低壓缸的排汽通過排汽裝置和排汽管道進(jìn)入空冷島，蒸汽冷卻后回收至熱水井。在空冷發(fā)電機(jī)組中，真空系統(tǒng)龐大，整個空冷島、排汽裝置、排汽管道以及附屬的各種管道全部為真空區(qū)域，因此機(jī)組的真空尤為重要，它直接關(guān)系到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

在經(jīng)歷大修后，伴隨著機(jī)組負(fù)荷的增大，汽輪機(jī)的真空呈現(xiàn)出快速下降的趨勢，對比大修前后，以520MW負(fù)荷為例，2號汽輪機(jī)的真空降低了4.5kPa。如果將機(jī)組維持在600MW的額定負(fù)荷，則汽輪機(jī)的真空將會進(jìn)一步降低。而即使在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，空冷風(fēng)機(jī)滿頻運(yùn)行，不僅導(dǎo)致了能耗和成本的增大，也在一定程度上影響了汽輪機(jī)的運(yùn)行安全。在這種情況，分析汽輪機(jī)真空低的原因并對其進(jìn)行處理和解決，就顯得非常必要。

二、 真空低的原因

就目前來看，影響凝汽器真空水平的原因是多種多樣的，包括抽汽量、環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷等，而結(jié)合2號機(jī)組大修前后的數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)機(jī)組抽汽量、空冷電耗、機(jī)組負(fù)荷以及環(huán)境溫度等固定，真空下降2KPa[2]?？紤]到空冷換熱片臟污程度以及蒸汽負(fù)荷等密切相關(guān)，在空冷電耗一定的情況下，引發(fā)真空低的原因包括了以下三點：

1.空冷散熱片臟污

2號汽輪機(jī)在進(jìn)行大修前，空冷散熱片存在有部分堵塞的現(xiàn)象，機(jī)組在運(yùn)行中的沖洗效率低，影響機(jī)組真空。大修過程中，通過觀察，散熱片上除了塵土外，還有樹木上飛揚(yáng)的絮狀物。夏季氣溫高，柳絮特別多，機(jī)組配置的沖洗裝置已不能滿足機(jī)組負(fù)荷真空度的要求，從而導(dǎo)致了真空的降低。

2.系統(tǒng)漏氣

空冷區(qū)域的設(shè)備系統(tǒng)龐大，其安裝質(zhì)量的好壞，特別是系統(tǒng)的嚴(yán)密性對機(jī)組的真空起著至關(guān)重要的作用。真空系統(tǒng)漏氣是導(dǎo)致真空降低的另外一個原因，一般是由于系統(tǒng)的閥門或者管道密封不嚴(yán)，又或者軸封供氣壓力不足導(dǎo)致的。如果空氣在凝汽器中大量聚集，與高溫水蒸氣混合后，散熱片表面的放熱系數(shù)較低，會在一定程度上阻礙熱量傳遞，進(jìn)而導(dǎo)致真空的降低。

3.環(huán)境氣溫的影響

我們普通的循環(huán)水冷凝機(jī)組由于冷卻介質(zhì)是循環(huán)水，其機(jī)組的真空受氣溫的影響很小。而空冷機(jī)組冷卻的介質(zhì)是空氣，因此，氣溫對機(jī)組真空的影響很大，在一天中由于受氣溫的影響，機(jī)組的真空變化很大，有時直接影響到機(jī)組的負(fù)荷，原因一：氣溫的高低會影響冷卻管束的冷卻效果；原因二：冷卻管束的面積較大，它對陽光的吸熱相對較大。

三、提高真空的有效措施

1.啟動備用真空泵系統(tǒng)

當(dāng)汽輪機(jī)真空較低時，同等進(jìn)汽量條件下的發(fā)電量也會隨之減少，影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對此，可以啟動備用真空泵系統(tǒng)來增大系統(tǒng)抽汽量，及時抽出進(jìn)入到凝汽器內(nèi)的空氣，使得520MW的機(jī)組負(fù)荷下真空同樣能夠維持在-90kPa上下[3]。

2.改變空冷沖洗模式

主要是針對空冷散熱片的沖洗方式改變。在進(jìn)行機(jī)組大修前，進(jìn)行空冷沖洗無硬性標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)肉眼判斷，人為影響比較大，特別是在春節(jié)柳絮和楊絮大量出現(xiàn)時、秋天大量落葉時，空冷散熱片極易堵塞，嚴(yán)重影響真空水平?？绽錄_洗不僅要定期沖洗，更要進(jìn)行每天檢查，特殊情況出現(xiàn)要及時沖洗。制定嚴(yán)格沖洗標(biāo)準(zhǔn)，保證沖洗質(zhì)量，以保持較高的真空水平。

3.真空嚴(yán)密性試驗

將2號汽輪機(jī)組的負(fù)荷保持在520MW，進(jìn)行相應(yīng)的真空嚴(yán)密性試驗。真空泵系統(tǒng)停止運(yùn)行后，汽輪機(jī)真空度以1.35kPa/min的速度下降，嚴(yán)重超出了0.4kPa/min的最大合格標(biāo)準(zhǔn)，表明真空系統(tǒng)存在比較嚴(yán)重的泄露問題[4]。

4.汽輪機(jī)灌水查漏

在大修結(jié)束后投入使用前，對2號汽輪機(jī)進(jìn)行了灌水查漏，不過，為了減少工作量，并沒有拆開真空系統(tǒng)保溫層，因此僅僅針對幾處比較明顯的漏點進(jìn)行了處理。而在汽輪機(jī)投入使用后，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)仍然存在著非常嚴(yán)重的泄露問題，但是經(jīng)多次真空嚴(yán)密性試驗和查漏，卻都沒有能夠發(fā)現(xiàn)比較大的漏點。在這種情況下，為了切實保證汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，經(jīng)專家研究討論，決定再次針對2號汽輪機(jī)進(jìn)行停機(jī)灌水查漏。從查漏的全面性考慮，拆開系統(tǒng)中所有的保溫層，同時打開凝汽器補(bǔ)水門，向凝汽器內(nèi)灌水。對上缸內(nèi)壁的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，待其達(dá)到80℃時，開啟喉部噴水門，灌水直到汽輪機(jī)后汽缸與凝汽器的接口位置。然后，繼續(xù)對上缸內(nèi)壁溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，50℃時將灌水高度提升到汽缸結(jié)合面以下100mm位置，停止灌水。在灌滿水后，對真空系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測，發(fā)現(xiàn)六段抽汽距離汽缸0.5m的位置，第二個環(huán)形焊縫存在比較嚴(yán)重的漏點，對其進(jìn)行處理后，再次灌水查漏，發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)密封良好，沒有發(fā)現(xiàn)漏點。

5.真空系統(tǒng)漏點封堵

結(jié)合2號汽輪機(jī)各段抽汽參數(shù)值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的5號低壓加熱器汽源為六段抽汽，處于真空狀態(tài)，同時加熱器連接的所有管道和閥門同樣處于真空狀態(tài)，經(jīng)檢測分析，5號低壓加熱器的空氣門前、門桿迫件以及閥蓋等都存在著密封不嚴(yán)的情況，使用黃泥對漏點進(jìn)行封堵，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的真空上升了約0.2kPa。

6.軸封壓力調(diào)整

對于2號機(jī)組在大修后真空系統(tǒng)存在的泄漏問題，可以使用氦氣進(jìn)行真空系統(tǒng)的檢測查漏，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)前軸封參數(shù)正常，后軸封檢測值偏低，存在泄漏問題。一般情況下，汽輪機(jī)組在正常運(yùn)行過程中，軸封壓力會保持在20kPa左右，如果壓力偏低，則空氣會由后軸封進(jìn)入汽缸，影響真空水平。對此，需要采取相應(yīng)的軸封壓力調(diào)整試驗，將機(jī)組負(fù)荷保持在600MW，提升軸封壓力到60kPa，然后繼續(xù)提升壓力直到前后軸存在少量蒸汽冒出，保護(hù)相應(yīng)壓力水平10min，然后對真空值的變化進(jìn)行記錄。可以發(fā)現(xiàn)，提高軸封壓力并不會對真空造成很大影響，因此將其保持在20kPa即可，同時需要保證后軸封不會形成空氣滲透通道[5]。

四、結(jié)語

結(jié)合上述措施消除漏點后，再次對2號機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)真空提高了0.2kPa左右，均處于正常水平。實際上，在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，真空降低是比較常見的一種故障，其誘發(fā)因素眾多，對于技術(shù)人員而言，必須找出導(dǎo)致真空降低的主要原因，采取針對性的措施進(jìn)行解決和處理，才能夠取得良好的效果。對于2號汽輪機(jī)，真空降低的原因主要是焊縫泄漏和和空冷散熱片沖洗情況，對其進(jìn)行調(diào)整后，汽輪機(jī)的真空恢復(fù)到正常水平。

參考文獻(xiàn)

[1]沈健.50MW汽輪機(jī)組真空差原因分析及處理[J].冶金動力，2014，（11）：41-43，47.

[2]劉成龍.談火電廠汽輪機(jī)低真空運(yùn)行的原因及對策[J].黑龍江科技信息，2013，（34）：26.

[3]雒成武.汽輪機(jī)真空降低的原因分析及處理[J].中國科技縱橫，2014，（24）：242-243.

[4]王魚剛.凝汽式汽輪機(jī)真空度降低的原因分析及處理[J].石油化工設(shè)備，2011，40（5）：90-94.

[5]李濤.熱電廠汽輪機(jī)組真空度降低原因分析及處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，（4）：62.