李 勇 張寶東江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司運(yùn)行部

330 MW 機(jī)組凝汽器真空低原因分析及處理

李 勇 張寶東
江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司運(yùn)行部

介紹了江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司7號(hào)機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中凝汽器真空偏低的情況，通過(guò)分析，進(jìn)行了針對(duì)性的查找，及時(shí)找出了影響真空的原因，經(jīng)過(guò)處理后凝汽器真空恢復(fù)正常。

凝汽器；真空泵；工作液；循環(huán)水泵；嚴(yán)密性

在熱力發(fā)電廠中，凝汽器真空是衡量機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一，凝汽器真空下降，將使得排汽壓力升高，可用焓降減小，不但影響機(jī)組的出力和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)可能造成汽輪機(jī)軸向推力增大、汽輪機(jī)末級(jí)葉片損壞等重大事故，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在運(yùn)行中維持凝汽器的正常真空，對(duì)于保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司2×330 MW機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C300/N330-16.67/538/538型汽輪機(jī)，采用亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排氣、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)組軸封用汽主要由高、中壓缸軸封漏氣形成自密封，輔汽及冷再作為備用汽源；每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)水環(huán)式真空泵，正常一運(yùn)一備。配置兩臺(tái)循環(huán)水泵，其中2號(hào)循環(huán)水泵有高、低速兩種運(yùn)行方式；配置一臺(tái)開(kāi)水循環(huán)水泵；配置三臺(tái)閉式循環(huán)冷卻水泵，其中3號(hào)閉式循環(huán)冷卻水泵為400 V的小泵，功率約為1號(hào)、2號(hào)閉式泵的1/2，環(huán)境溫度低時(shí)采用3號(hào)閉式循環(huán)冷卻水泵運(yùn)行；凝汽器設(shè)計(jì)端差為3～6℃。

2 事件經(jīng)過(guò)

2017年3月12日，6、7號(hào)機(jī)組雙機(jī)運(yùn)行，負(fù)荷均約為195 MW ，環(huán)境溫度10℃，6、7號(hào)機(jī)組均采用2號(hào)循泵低速運(yùn)行的方式，6、7號(hào)機(jī)組真空分別為-97.7 kPa和-94.93 kPa，運(yùn)行人員通過(guò)分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，7號(hào)機(jī)組真空明顯偏低，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3 原因分析及處理

3.1 凝汽器的工作原理

眾所周知，凝器的真空主要是由于汽輪機(jī)排汽排入凝器汽側(cè)，通過(guò)循環(huán)水不斷的把排汽熱量帶走，使排汽凝結(jié)成水，其比容急劇減?。s減小為原來(lái)的三萬(wàn)分之一）而形成真空。在運(yùn)行中難免會(huì)有不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng)使得凝汽器真空下降。真空抽氣系統(tǒng)的作用就是在機(jī)組啟動(dòng)初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空，并在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體。

3.2 影響凝汽器真空的主要因素

一般來(lái)說(shuō)影響凝汽器真空的主要因素有：（1）真空表指示有誤；（2）循環(huán)水入口溫度升高；（3）循環(huán)中斷或者水量偏低；（4）凝汽器銅管泄漏；（5）凝汽器滿水或者水位過(guò)高；（6）凝汽器熱負(fù)荷過(guò)大；（7）加熱器事故疏水閥誤開(kāi)、給泵密封水回水至凝汽器單級(jí)水封水位過(guò)低；（8）凝汽器補(bǔ)水管道少量泄漏；（9）主機(jī)或給泵小汽輪機(jī)的軸封中斷或者供汽壓力不足；（10）真空系統(tǒng)少量泄漏；（11）真空抽氣系統(tǒng)出力不足；（12）凝汽器冷卻面結(jié)垢或腐蝕，傳熱惡化；（13）軸加滿水或無(wú)水位運(yùn)行；（14）主再熱汽疏水門(mén)誤開(kāi)等。

3.3 真空下降的原因排查

3.3.1 檢查真空表指示是否準(zhǔn)確

運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)7號(hào)機(jī)組真空偏低后，立即檢查低壓缸排汽溫度與凝汽器真空是否對(duì)應(yīng)，同時(shí)聯(lián)系熱控人員對(duì)真空表進(jìn)行校對(duì)，確定真空表計(jì)是否準(zhǔn)確，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)真空表指示準(zhǔn)確無(wú)誤。

3.3.2 檢查機(jī)組軸封系統(tǒng)

軸封系統(tǒng)的主要作用是向汽輪機(jī)、給泵小汽輪機(jī)的軸封提供密封蒸汽，在高壓段是防止蒸汽向外漏氣，低壓段防止空氣漏人系統(tǒng)內(nèi)，如果軸封壓力調(diào)整不當(dāng)造成軸封供汽中斷或者供汽壓力過(guò)低，將使得高壓段蒸汽漏出，同時(shí)將導(dǎo)致空氣等不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的后汽缸，最后不凝結(jié)氣體積聚在凝汽器中影響傳熱，影響機(jī)組真空。

為排除軸封系統(tǒng)供汽低造成凝汽器真空下降的可能，運(yùn)行人員對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查。由于當(dāng)時(shí)負(fù)荷較低，軸封母管溢流調(diào)整門(mén)在全關(guān)位置，輔汽供軸封調(diào)整門(mén)開(kāi)度約為20%，軸封母管壓力維持在49.03 kPa，低壓軸封供汽溫度156℃，均在正常范圍內(nèi)，為了排除軸封漏汽的可能，運(yùn)行人員將軸封母管壓力適當(dāng)提高至56kPa，觀察5 min后，機(jī)組真空基本沒(méi)有變化，排除了軸封系統(tǒng)漏空氣的可能。

3.3.3.檢查凝汽器熱井水位

眾所周知，如果凝汽器滿水或者水位過(guò)高，將淹沒(méi)凝汽器換熱面，使得換熱面積減小，影響凝汽器換熱，凝汽器真空下降。運(yùn)行人員對(duì)凝汽器水位進(jìn)行了檢查，并將就地水位計(jì)和DCS水位計(jì)進(jìn)行對(duì)比，就地水位計(jì)和DCS水位計(jì)基本相同，均約為500 mm，在正常運(yùn)行范圍內(nèi)。

3.3.4 真空嚴(yán)密性試驗(yàn)

如果真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差，將造成大氣中大量不凝結(jié)氣體漏入真空系統(tǒng)，造成凝汽器真空下降。為了確定是否由于真空嚴(yán)密性差造成真空下降，運(yùn)行人員進(jìn)行了真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的結(jié)果為真空每分鐘下降150 Pa/min，合格。排除了真空嚴(yán)密性差，系統(tǒng)大量漏真空的可能性；

3.3.5.檢查真空抽氣系統(tǒng)

真空抽氣系統(tǒng)的作用在機(jī)組啟動(dòng)初期抽走系統(tǒng)空氣建立真空，并在機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中及時(shí)抽走系統(tǒng)中不凝結(jié)氣體，如果真空抽氣系統(tǒng)故障或者出力不足，就會(huì)造成外界漏入的不凝結(jié)氣體在系統(tǒng)中滿滿積累，造成凝汽器真空下降。

運(yùn)行人員通過(guò)檢查真空泵運(yùn)行工況發(fā)現(xiàn)，72號(hào)真空泵工作液溫度為33.15 ℃，遠(yuǎn)高于真空泵的工作液的設(shè)計(jì)水溫，造成真空泵處理不足，從而造成7號(hào)機(jī)組真空下降。

3.4 故障處理

通過(guò)排查，初步分析7號(hào)機(jī)組凝汽器真空下降的原因?yàn)?2號(hào)真空泵工作液水溫過(guò)高，造成真空泵處理不足，最終影響了機(jī)組真空。

由于真空泵的冷卻液是通過(guò)閉式循環(huán)冷卻水提供，運(yùn)行人員立即對(duì)6、7號(hào)機(jī)組閉式循環(huán)水溫進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)7號(hào)機(jī)組閉冷水溫度為29.94℃，72號(hào)真空泵工作液溫度為33.15℃。6號(hào)機(jī)組閉冷水溫度為21.78℃，61號(hào)真空泵工作液溫度23℃。顯然，72號(hào)真空泵工作液溫度高的原因是由于7號(hào)機(jī)閉冷水溫度高所致。

通過(guò)分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，7號(hào)機(jī)組閉冷水溫之所以偏高的主要原因是由于公用系統(tǒng)中，儀用空壓機(jī)、除灰空壓機(jī)以及化學(xué)用閉冷水等用戶均運(yùn)行于7號(hào)機(jī)組閉冷水系統(tǒng)，這使得7號(hào)機(jī)組閉冷水溫度明顯高于6號(hào)機(jī)組，偏離設(shè)計(jì)值。

為了降低閉冷水溫度，運(yùn)行人員立即將閉式冷卻水泵由73號(hào)閉冷水泵（400 V的小泵）調(diào)至71號(hào)閉式冷卻水泵運(yùn)行，但是切換后，閉式冷卻水溫度并沒(méi)有降低。運(yùn)行人員懷疑可能為開(kāi)式水量不足，隨即啟動(dòng)7號(hào)機(jī)開(kāi)式冷卻水泵，開(kāi)式水泵啟動(dòng)后，閉式冷卻水溫很快降到了17℃，真空泵冷卻液溫度降至21℃，真空泵恢復(fù)了正常運(yùn)行工況，真空提高到了-96.92kPa。但是由于開(kāi)式水泵啟動(dòng)后，凝汽器循環(huán)水量減小，循環(huán)水溫升過(guò)大，不能滿足凝汽器所需循環(huán)水量，為此運(yùn)行人員立即啟動(dòng)將循泵切至高速泵運(yùn)行，并停止了開(kāi)式循環(huán)水泵，經(jīng)過(guò)切換之后，7號(hào)機(jī)組閉冷水溫度穩(wěn)定在19.6℃，71號(hào)真空泵工作液溫度穩(wěn)定在21.46℃，機(jī)組真空穩(wěn)定在了97.83 kPa，真空恢復(fù)了正常。

4 真空泵工作液溫度過(guò)高對(duì)凝汽器真空的影響

水環(huán)式真空泵運(yùn)行時(shí)由于吸入?yún)^(qū)是負(fù)壓狀態(tài)，如果工作液的溫度高于吸入?yún)^(qū)負(fù)壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度，那么水就會(huì)發(fā)生汽化，使得泵內(nèi)真空度下降，直接影響抽吸能力。所以工作液溫度越低，泵的運(yùn)行效率就越高，出力就越高。影響工作液溫度的因素主要有：（1）汽機(jī)排氣溫度；（2）冷卻器冷卻水量及冷卻水溫度；（3）冷卻器的清潔程度；（4）真空泵的補(bǔ)水溫度等；

水環(huán)式真空泵的工作性能與被抽吸氣體的狀態(tài)、工作水的溫度及性質(zhì)有關(guān)，生產(chǎn)廠家通常只給出規(guī)定條件下的特性曲線。當(dāng)實(shí)際工作條件與規(guī)定條件不同時(shí)，必須對(duì)其特性曲線進(jìn)行修正。工作水的溫度對(duì)吸氣量的影響很大，水溫高，抽氣量減少，定量的變化可按下列公式進(jìn)行換算：

式中：ps(15)、ps(t)分別為工作液溫度為15℃和t時(shí)飽和蒸汽壓力，kPa；Ga(15)和Ga(t)分別為工作液溫度為15℃和t時(shí)的吸氣量，m3/min。

對(duì)于水環(huán)式真空泵，在其他條件不變的情況下，工作水溫升高，對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力勢(shì)必升高，抽氣能力下降，使得真空泵抽吸空氣量減少，不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)不能及時(shí)被抽出，在凝汽器中積聚，影響了凝汽器的換熱效果，抽氣口的氣汽混合物中的不凝結(jié)氣體分壓增加，總壓也隨之增加，使得凝汽器背壓升高，凝汽器真空下降，由此可見(jiàn)，真空泵的工作水溫對(duì)凝汽器的真空度、抽氣量均有影響，因此運(yùn)行中必須保證真空泵的工作水溫正常。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析，最終找到了7號(hào)機(jī)組真空偏低的原因，運(yùn)行人員通過(guò)該變循泵的運(yùn)行方式以后，使閉冷水溫度和真空泵工作液溫度均下降到工作范圍內(nèi)，從而提高了凝汽器真空，使得機(jī)組經(jīng)濟(jì)性得到了提高。

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Li Yong Zhang Baodong
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李勇：（1982.6）男，?？?，工程師、技師，現(xiàn)從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行工作。張寶東：工程師，火力發(fā)電廠集控運(yùn)行。