楊洪濤，劉建航，呂基安，王巖青

（1.國家能源菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032；2.華能沾化熱電有限公司，山東 濱州 256800）

0 引言

真空嚴(yán)密性是影響汽輪機真空度的主要原因之一［1］。由于漏入空氣，導(dǎo)致凝汽器過冷度過大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟性降低，凝結(jié)水溶氧增加，易造成低壓設(shè)備氧腐蝕。因此，提高汽輪機真空嚴(yán)密性，是保證機組安全、經(jīng)濟運行的重要途徑之一。針對某發(fā)電廠汽輪機組出現(xiàn)真空嚴(yán)密性差等現(xiàn)象，對其進行深入分析研究，對運行中存在的問題進行適當(dāng)改造及優(yōu)化調(diào)整。經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后，實現(xiàn)了汽輪機真空嚴(yán)密性指標(biāo)穩(wěn)定，并且保持在優(yōu)良范圍內(nèi)，為機組安全經(jīng)濟運行打下了良好的基礎(chǔ)。

1 基本概況

機組汽輪機是由上海汽輪機公司制造，型號為N300-16.7/537/537，額定功率為 300 MW，額定背壓為5.39 kPa的亞臨界、中間再熱式、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機，機組配備兩臺功率為160 kW的水環(huán)式真空泵。

2017年11月以來，汽輪機組真空嚴(yán)密性指標(biāo)明顯變差，數(shù)據(jù)見表1。

表1 300 MW汽輪機組真空嚴(yán)密性指標(biāo) Pa/min

由表1可知，2017年11月至2018年1月，汽輪機組真空嚴(yán)密性指標(biāo)平均272.3 Pa/min，超出國家標(biāo)準(zhǔn)及運行標(biāo)準(zhǔn)，不但影響機組的經(jīng)濟性，同時威脅發(fā)電機組的安全運行性能。

2 問題分析

通過現(xiàn)場實際觀察和對設(shè)備運行操作分析，全面查找了影響4號汽輪機組真空嚴(yán)密性差的原因。經(jīng)過多次分析探討，利用魚刺圖繪出影響真空嚴(yán)密性差的原因，見圖1。

圖1 真空嚴(yán)密性差因素

2.1 真空系統(tǒng)管道和閥門泄漏

低壓缸與凝汽器兩大設(shè)備連接構(gòu)成一個大的真空容器，薄弱環(huán)節(jié)較多，易發(fā)生真空泄漏［2］。例如，低壓缸安全膜在低壓缸頂部，當(dāng)工況有較大變化或操作不當(dāng)時，安全膜損壞會影響真空；低壓排汽缸噴水管道或法蘭，凝汽器汽側(cè)外殼焊縫泄漏，凝汽器外殼上接出的儀表管根部斷裂漏氣，也可能影響真空。

凝汽器銅管受腐蝕嚴(yán)重泄漏及運行工況有異常變化時，銅管脹口松動，凝汽器汽側(cè)放水門不嚴(yán)或凝結(jié)水泵入口濾網(wǎng)放水門不嚴(yán)，不但會使空氣漏入，甚至使凝結(jié)水質(zhì)惡化。此外，與凝汽器連接的凝結(jié)水再循環(huán)、閥門、接口泄漏也會使凝汽器真空嚴(yán)密性降低。

汽輪機組抽汽系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)都與真空系統(tǒng)相連，出現(xiàn)問題時，對真空嚴(yán)密性影響較大。

2.2 設(shè)備運行可靠性差

汽輪機組凝結(jié)水泵浮動環(huán)密封水外排水管引到回收裝置（即集水箱），在集水箱內(nèi)設(shè)置一個浮球式閥門，水位低時閥門自動關(guān)閉，水位高時閥門自動開啟，集水箱內(nèi)的水與本體疏水管相連回收至凝汽器，見圖2。

圖2 回收裝置

2.3 運行調(diào)整不及時

汽輪機低壓缸兩端處于真空狀態(tài)，需用軸封來隔絕大氣。軸封壓力過高，易發(fā)生低壓缸兩端漏蒸汽，會出現(xiàn)低壓缸軸承溫度升高或者油中進水；軸封壓力過低，空氣經(jīng)低壓軸封漏入凝汽器，引起真空下降、凝結(jié)水溶氧增大等［3］。因此，軸封系統(tǒng)在運行過程中要保持各閥門開關(guān)位置適當(dāng)，并及時調(diào)整，保證軸端不吸氣、不漏汽，有利于機組的安全進行。

給水泵小汽輪機低壓軸封汽的調(diào)節(jié)非常重要［4］。通過調(diào)節(jié)給水泵小汽輪機低壓軸封進汽門、回汽門開度，保證小汽輪機油系統(tǒng)不進水，又能實現(xiàn)良好密封。軸封壓力過低時，影響機組真空嚴(yán)密性。

給水泵設(shè)有密封水系統(tǒng)，保證給水泵軸端不冒水，且密封水回收至凝汽器。運行中如調(diào)整不當(dāng)，易發(fā)生給水泵軸端漏水。低溫凝結(jié)水進入軸端暖體后，大部分水被壓至泵內(nèi)，一部分從密封卸荷水返回前置泵入口，另一部分經(jīng)螺旋間隙節(jié)流后至泵外U型管回凝汽器。當(dāng)凝結(jié)水壓力突然大幅下降時，密封水自動調(diào)門調(diào)整不及時，空氣易從給水泵軸端漏至U型管，使U型管工作失去穩(wěn)定性，影響凝汽器真空嚴(yán)密性。

2.4 加強真空系統(tǒng)維護

真空系統(tǒng)龐大，維護難度很大，稍有松懈，真空嚴(yán)密性就可能變差；重點治理反復(fù)出現(xiàn)泄漏的部位不到位；對埋在地下的真空系統(tǒng)管道未做好防腐措施。

2.5 節(jié)能措施執(zhí)行不到位

提高機組真空嚴(yán)密性各項措施執(zhí)行不到位，流于形式；機組真空嚴(yán)密性差時，未切實制定可行方案，無法做到有序排查。真空嚴(yán)密性指標(biāo)考核機制不健全。

影響4號機組真空嚴(yán)密性差的原因較多，經(jīng)過長期經(jīng)驗積累統(tǒng)計出各因素出現(xiàn)頻數(shù)、頻率如圖3所示。

圖3 主要因素出現(xiàn)頻率統(tǒng)計

3 對策實施

3.1 消除真空系統(tǒng)管道和閥門泄漏點

2018年6月，機組運行中用氦質(zhì)譜檢漏儀對機組真空系統(tǒng)全面檢查，通過抹黃油等方式進行堵漏。

對真空系統(tǒng)低壓缸安全膜、管道法蘭、閥門等查漏，發(fā)現(xiàn)低壓缸安全膜處有一漏點，對該處抹黃油。

對凝汽器汽側(cè)膨脹節(jié)進行檢查，發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)有一點輕微漏氣，進行了封堵。

對高低壓疏水膨脹箱進行檢查，發(fā)現(xiàn)高壓疏水膨脹箱底部至凝汽器的疏水管道腐蝕嚴(yán)重，進行了改造處理。

對汽輪機抽汽系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)Ⅲ級減壓裝置減溫水門后法蘭存在漏氣現(xiàn)象，進行了加固處理。

通過對與凝汽器連接閥門、儀表管根部接口等部位檢查處理，消除了存在的漏點，機組真空嚴(yán)密性明顯好轉(zhuǎn)。

3.2 提高設(shè)備運行可靠性

2018年7月，對凝結(jié)水泵密封水回收裝置檢查發(fā)現(xiàn)，集水箱內(nèi)設(shè)置的浮球式閥門存在卡澀、不靈活現(xiàn)象，對系統(tǒng)進行隔離處理，真空嚴(yán)密性指標(biāo)大大改善。

對凝結(jié)水泵密封水回收裝置浮球連桿及定位銷進行了校正，消除了因浮球卡澀致使空氣漏入凝汽器現(xiàn)象，提高了設(shè)備運行可靠性。

3.3 加強優(yōu)化運行調(diào)整

軸封母管壓力平時維持45 kPa，2018年8月提高軸封母管壓力至50 kPa，再次做真空嚴(yán)密性試驗，真空下降值減少10 Pa/min；軸封母管壓力提高至55 kPa時，低壓缸兩端開始明顯漏汽。因此，維持軸封母管壓力為50 kPa，防止油中進水。

正常情況下密封水系統(tǒng)各閥門開度適當(dāng)，密封水放地溝門關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏，也會影響真空的嚴(yán)密性［5］。通過反復(fù)驗證，密封水壓力維持在0.064 MPa，能夠滿足運行需要。

通過調(diào)節(jié)給水泵小汽輪機低壓軸封進汽門、回汽門開度，保證小汽輪機油系統(tǒng)不進水，又能實現(xiàn)良好密封。通過運行分析，小汽輪機軸封壓力提高至14 kPa狀態(tài)下長期運行，真空嚴(yán)密性得到改善。

3.4 加強真空系統(tǒng)維護力度

機組運行時，加強對真空系統(tǒng)的維護及調(diào)整，當(dāng)真空嚴(yán)密性不合格時，先要進行常規(guī)檢查分析，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

對真空系統(tǒng)經(jīng)常泄漏的設(shè)備或系統(tǒng)進行改造，對因應(yīng)力大膨脹不均或機械碰撞造成真空系統(tǒng)管路、管件或焊口經(jīng)常開裂重點部位，在管道上加裝了波紋補償伸縮節(jié)。埋在地下的真空系統(tǒng)管道采取四周砌水泥，頂部鋪設(shè)蓋板，既防止管道腐蝕，又便于管道檢查。通過對經(jīng)常泄漏處進行改進，真空系統(tǒng)設(shè)備狀況得到改善，保證了機組的真空嚴(yán)密性長期處于優(yōu)良狀況。

3.5 提高措施執(zhí)行力度

制定切實有效的考核機制，提高機組真空嚴(yán)密性各項措施執(zhí)行力度［6］。

機組真空系統(tǒng)復(fù)雜，影響因素是多方面的，一旦發(fā)生泄漏后，排查起來非常困難，應(yīng)對出現(xiàn)的問題記錄留檔，找出主要影響因素；出現(xiàn)凝汽器真空嚴(yán)密性差時，首先對重點區(qū)域進行排查，節(jié)省人力、物力。

3.6 加強綜合治理

機組真空嚴(yán)密性不合格時，切實制定可行方案，進行有序排查。機組正常運行中嚴(yán)格按要求每月做一次真空嚴(yán)密性實驗，并記錄實驗結(jié)果，定期分析設(shè)備運行狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4 效果檢查

通過研究和運行調(diào)整，在確保制訂的各項措施得以實施的情況下取得了良好的效果。通過對汽輪機真空系統(tǒng)管道進行漏點排查治理以及對軸封系統(tǒng)、給水泵密封水系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，2018年 8月份以來經(jīng)試驗測得真空嚴(yán)密性指標(biāo)明顯大幅度好轉(zhuǎn)，統(tǒng)計見表2。

表2 300 MW汽輪機真空嚴(yán)密性指標(biāo) Pa/min

由上表可知，2018年8—10月機組真空嚴(yán)密性指標(biāo)平均值為 90.3 Pa/min，比之前降低了 182 Pa/min。

由于真空嚴(yán)密性指標(biāo)提高，機組運行真空提升，機組發(fā)電煤耗降低。機組真空每提高1 kPa，發(fā)電煤耗可降低3.022 26 g/kWh，根據(jù)機組全年完成發(fā)電量16.5億kWh，可以算出機組全年可節(jié)省煤炭907.68 t。

每噸煤按700元計算，機組全年可節(jié)約發(fā)電成本63.53萬元。

5 結(jié)語

通過對汽輪機組真空系統(tǒng)異常現(xiàn)象進行細(xì)致排查，對影響凝汽器真空的原因進行分析研究，對機組設(shè)備進行適當(dāng)改進和運行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，使機組真空嚴(yán)密性得到了提高，減少了漏入真空系統(tǒng)的空氣，降低了機組排汽溫度，蒸汽與循環(huán)冷卻水的換熱效率提高，降低了機組煤耗和廠用電率，同時凝結(jié)水溶氧降低，減少了低壓設(shè)備氧腐蝕，提高了汽輪機組的效率和安全經(jīng)濟性，取得了良好的經(jīng)濟效益。