摘 要：凝汽器的運行工況直接影響整個汽輪機組的安全、可靠、穩(wěn)定和經(jīng)濟性。凝汽器的真空受凝汽器傳熱狀況、真空系統(tǒng)嚴密性、冷卻水溫度、循環(huán)水流量、機組的排汽量及抽氣器的工作狀況等因素影響。分析凝汽器真空度的影響因素，找出預防真空下降的措施并做好運行調整，才能確保凝汽器的安全經(jīng)濟運行。

關鍵詞：凝汽器；真空；安全經(jīng)濟運行

當前，發(fā)電機組向高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展，這樣就大大提高資源的利用率，減少了能損。提高汽輪機的進汽參數(shù)和降低排汽壓力，都可使汽輪機的理想焓降增大，熱效率提高。在蒸汽參數(shù)不變的情況下降低排汽終參數(shù)，能使蒸汽在汽輪機內做功能力增加。降低排汽壓力最有效的方法是使汽輪機的排汽在凝汽器內凝結，目前大部分火力發(fā)電廠均采用表面式凝汽器，凝結器真空系統(tǒng)存在著許多問題，如真空下降1%，機組熱耗將要上升0.6%～1%。因此有必要分析凝汽器真空下降的原因，找出預防真空下降的措施，維持機組經(jīng)濟真空運行。

1 凝汽器真空的作用

凝汽器的作用是在汽輪機的排汽室建立并維持所需求的真空，使蒸汽在汽輪機中膨脹到較低的壓力，以提高蒸汽的可用焓降，將更多的熱能轉變成機械能；將汽輪機的排汽凝結成水，回收工質和部分熱量；熱力系統(tǒng)中壓力最低的汽、水匯集器，接收機組啟、停時旁路系統(tǒng)排出的蒸汽，凝結水再循環(huán)及熱力系統(tǒng)各種疏放水[1]；對凝結水和凝汽器補水進行一級真空除氧。

1.1 真空度

凝汽器的真空度表示凝結器工作特性的重要指標。當容器中的壓力低于大氣壓力時，把低于大氣壓力的部分叫做真空。真空度是真空值和大氣壓力比值的百分數(shù)。

凝汽器內真空的形成：在凝汽器內，循環(huán)水泵來的具有一定壓力的水，冷卻汽輪機排汽以凝結成水。在1Mpa壓力下，1kg的蒸汽體積比1kg水的體積大兩萬多倍，這樣蒸汽凝結成水后，其體積驟然縮小，原來被蒸汽充滿的空間就形成一定真空。凝汽器的真空形成和維持必須具備三個條件[2]。

（1）凝汽器銅管必須通過一定的冷卻水量。（2）凝結水泵必須不斷地把凝結水抽走，避免影響蒸汽的凝結。（3）抽氣器必須把漏入的空氣和排汽不凝結的氣體抽走。

在機組啟動時，凝汽器的真空是靠抽氣器抽出其中的空氣建立起來的，此時能達到的真空較低。在汽輪機正常運行時，低壓缸的排汽進入凝汽器，凝汽器內的真空主要依靠排汽的凝結形成。排汽進入凝汽器冷凝后的凝結水，匯集在凝汽器下部，由凝結水泵送至除氧器，作為鍋爐的給水。循環(huán)水泵供給凝汽器所需的冷卻水，冷卻水進入凝汽器內吸收并帶走汽輪機排汽凝結時所放出的熱量[3]。

1.2 真空在機組運行中的意義

1.2.1 經(jīng)濟性。凝汽器真空的惡化，對汽輪機的經(jīng)濟性影響很大，如機組在最佳真空下運行，其經(jīng)濟性最高，若真空偏離設計值很大，此時機組電功率維持不變，勢必得改變機組進汽量，這樣就使得機組熱耗、汽耗率發(fā)生改變，所以保持凝汽器設備的經(jīng)濟運行很重要。

1.2.2 安全性。當真空下降時，機組排汽溫度增高，使得低壓缸低壓軸承座等部分受熱膨脹，引起機組振動增加，使的端部軸封間隙減少汽封易磨損，嚴重時會造成大軸彎曲；排汽溫度的增加，會導致凝汽器管板脹口松動，破壞凝汽器水側嚴密性，凝結水被污染；汽機背壓提高，末幾級焓降減少，引起軸向推力變化；真空降低時還會使排汽壓力增高，機組的可用焓減小，出力降低；排汽的容積流量減小，對末級葉片工作不利，末級要產(chǎn)生旋流和脫流，同時還會在葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力，有可能損壞葉片，造成事故。

因此，凝汽器真空度的變化無論從經(jīng)濟性還是從安全性方面來說都是非常重要的。

2 凝汽器真空下降的原因

凝汽器真空的下降，可分為急劇下降和緩慢下降兩種。真空急劇下降多數(shù)為抽氣裝置或循環(huán)水系統(tǒng)工作失常，以及汽輪機軸封中斷或者真空嚴密性遭到突然性破壞，這些原因是比較容易發(fā)現(xiàn)的。而真空以較小的數(shù)值逐漸下降時，原因查找較麻煩。

2.1 凝汽器真空度下降的主要特征

（1）真空表指示降低；（2）凝結水過冷度增加；（3）排汽溫度升高；（4）端差增大；（5）在汽機調門開度不變時機組負荷降低；（6）汽輪機組出現(xiàn)振動[4]。

2.2 凝汽器真空度下降原因分析：

主要原因有冷卻水中斷、冷卻水量不足、凝汽器水位過高、軸封送汽調整不當、真空系統(tǒng)不嚴密等。

（1）冷卻水中斷。運行中出現(xiàn)凝汽器真空變?yōu)榱?，循環(huán)水泵出口側壓力急劇下降，同時汽輪機排汽溫度急驟升高，表明冷卻水供給中斷，這時應立即緊急停機，關閉循環(huán)水進水閥，在凝汽器溫度降至<50°C后方可向凝汽器供循環(huán)水。（2）冷卻水量不足。在一定負荷下，循環(huán)水進、出口溫差增大，凝汽器真空緩慢降低，大多是冷卻水量不足引起的，尤其在夏季，由于循環(huán)水進口溫度升高，有的機組既使增大冷卻水量亦不能維持要求的真空，這種情況下應限制機組負荷，減小汽輪機排汽量，以恢復正常真空。若凝汽器內管板堵塞或循環(huán)水出水管部分堵塞應采取措施清洗。（3）凝汽器水位過高。凝汽器水位過高淹沒部分冷卻水管時，由于汽側冷卻面積減少而使真空緩慢下降，嚴重時如水位升高凝結水進入抽氣管，則真空迅速下降，抽氣器排汽管冒水。水位過高的另一個危害是使凝結水過冷度增加。造成水位過高的原因主要有：凝結水泵故障或電機工作不正常，造成不能將凝結水正常抽出，故障部位可從泵出口壓力或電機電流的變化作出判斷；冷卻水管破裂或管子與管板結合不嚴密，循環(huán)水漏入凝汽器汽側，從凝結水水質化驗可得出判斷；凝結水管路再循閥開度過大；備用凝結水泵出口逆止閥關不嚴，凝結水從備用泵倒回到凝汽器。（4）軸封送汽調整不當。軸封送汽壓力過低，大量空氣會從汽輪機后汽封吸入引起真空快速下降。氣體不但影響傳熱，使凝結水過冷度增大，還會冷卻汽輪機軸頸，嚴重時使轉子收縮。（5）真空系統(tǒng)不嚴密。真空系統(tǒng)不嚴密，漏入凝汽器汽側的空氣量增多，抽氣器超負荷工作引起真空下降。真空下降時，短時間關閉抽氣器的空氣門（<1分鐘），若抽氣器真空升高而凝汽器真空繼續(xù)下降，則表明真空降低是由漏入空氣量增加所致。負荷降低時真空下降，負荷升高時真空又恢復正常，一般真空降低是由與低壓缸連接管道的結合面漏氣引起的。真空系統(tǒng)可能發(fā)生漏氣的地方很多，諸如排汽缸與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，閥門、接頭等[5]。查找缺陷不僅需熟悉系統(tǒng)，而且還需細致和耐心，查明原因后及時正確處理。

3 凝汽器真空度下降的預防措施

凝汽器真空系統(tǒng)龐大且設備分散復雜，需要時刻做好預防真空下降的工作[6]：（1）加強對凝汽器相關運行參數(shù)的記錄分析，加強對循環(huán)水供水設備的維護。（2）加強對抽氣器、凝結水泵、射水泵等的維護，提高抽氣器工作性能。（3）加強對汽輪機軸封供汽壓力及凝汽器水位的監(jiān)視及調整。（4）凝汽器低真空保護定值符合要求，保護裝置應投入運行。定期進行真空系統(tǒng)嚴密性試驗，若不合格時，應及時對真空系統(tǒng)進行查漏，堵漏。（5）減輕凝汽器銅管結垢，保持凝汽器管壁和水側的清潔。（6）加強冷卻塔運行維護。

4 結論

凝汽器是凝汽式汽輪機的一個重要組成部分，其運行好壞對機組的安全性和經(jīng)濟性是十分重要的。只有了解真空降低對機組的影響，對可能引起真空系統(tǒng)故障的因素定時檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時做出準確分析判斷，并采取措施予以解決，才能確保凝汽器的安全經(jīng)濟運行。

參考文獻

[1]趙素芬.汽輪機設備[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]胡念蘇.汽輪機設備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]山西省電力工業(yè)局.汽輪機設備運行[M].北京：中國電力出版社，1997.

[4]沈士一，等.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，2007.

[5]張卓澄.大型電站凝汽器[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993.

[6]齊復東.電站凝汽器設備和冷卻系統(tǒng)[M].北京：水利電力出版社，1990.

作者簡介：李正義（1967，01-），男，現(xiàn)就職于大唐洛陽首陽山發(fā)電有限責任公司，工程師。