張?zhí)K

摘 要：現(xiàn)代大型電廠凝汽式汽輪機(jī)組的熱力循環(huán)中，凝汽設(shè)備起著冷源的作用，其主要任務(wù)是將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成水并在汽輪機(jī)排汽口建立與維持一定的真空度。凝汽器的真空度對(duì)汽輪機(jī)裝置的效率、功率有重大影響，直接影響到整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。由于凝汽器真空度下降使汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性降低。本文從多角度分析了影響凝汽器真空的因素，通過(guò)查找資料并參考一些機(jī)組的實(shí)際問(wèn)題的處理方法，研究了造成凝汽器真空緩慢下降的原因。

關(guān)鍵詞：凝汽器、真空度、真空嚴(yán)密性

一、引言

1.1 課題及研究背景

凝汽設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)組的重要組成部分，它的工作性能直接影響整個(gè)汽輪機(jī)組的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。而凝汽器真空度是汽輪機(jī)運(yùn)行的重要指標(biāo)，也是反映凝汽器綜合性能的一項(xiàng)主要考核指標(biāo)[1]。凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽輪機(jī)的排汽被冷卻成凝結(jié)水，其比容急劇縮小。凝汽器的真空水平對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有著直接影響，如機(jī)組真空下降1%，機(jī)組熱耗將要上升0.6%～1%[2]。因此保證凝汽器的最有利真空，是每個(gè)發(fā)電廠節(jié)能的重要內(nèi)容。

1.2 本文研究?jī)?nèi)容

汽輪機(jī)冷端性能總歸是對(duì)影響真空的因素的研究，凝汽器內(nèi)真空的形成是由于在凝汽器內(nèi)蒸汽和凝結(jié)水汽液兩相之間存在一個(gè)平衡壓力[3，4]。蒸汽凝結(jié)時(shí)的溫度（ts）越低，凝汽器內(nèi)的絕對(duì)壓力越低（pc）。凝汽器的真空度為：

在凝結(jié)過(guò)程中，排汽溫度ts，所受的影響如圖所示，圖號(hào)的各符號(hào)的意義如下：

ts- 排汽溫度 tw1- 冷卻水入口溫度

δt- 凝汽器傳熱端差 △tw- 冷卻水溫升 Ac- 傳熱面積

由圖得：ts=tw1+△twtw+δt （1-1）

由于凝汽器真空即排汽壓力可以用與之相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度來(lái)確定，本文在主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度公式（1-1）的基礎(chǔ)上展開(kāi)對(duì)影響真空的因素的研究，具體內(nèi)容如下：

（1）影響凝汽器傳熱端差因素δt

（2）影響冷卻水溫升因素△tw

（3）影響冷卻水進(jìn)口溫度因素 tw1

（4）凝汽器真空度下降的原因及預(yù)防措施

以上因素是相互關(guān)聯(lián)的，雖然各種因素對(duì)冷端性能的綜合影響不是簡(jiǎn)單的算術(shù)和，特別是嚴(yán)密性和清潔度，但是基本反映出一種因素對(duì)冷端性能的影響程度。

二、凝汽器真空影響因素及常見(jiàn)分析

2.1 凝汽器傳熱端差

凝汽器傳熱端差值的變化標(biāo)志著凝汽器運(yùn)行的狀況，可作為判別凝汽器運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)。運(yùn)行中端差值越小，則運(yùn)行情況越好。

傳熱端差的確定：

傳熱端差是指凝汽器排汽溫度與冷卻水出口溫度的差值。

凝汽器在不同工況下的傳熱端差δt，可由傳熱方程求得：

（1-1）

其中：Ac- 凝汽器的冷卻面積

K- 自蒸汽至冷卻水的平均總體傳熱系數(shù)

可見(jiàn)，傳熱端差δt與Ac、K、Dw有關(guān)。

2.2 抽汽器

抽氣設(shè)備的任務(wù)是在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)建立真空以及在運(yùn)行中抽除從真空不嚴(yán)密處漏入空氣和未凝結(jié)蒸汽。

抽氣器的工作情況也會(huì)影響凝汽器真空。主要存在兩個(gè)問(wèn)題；一是抽氣能力，二是工作介質(zhì)的物理性質(zhì)。

2.3 清潔度

凝汽器冷卻表面積臟污，凝汽器管束內(nèi)結(jié)垢時(shí)，影響循環(huán)水流量及其傳熱效果。凝汽器傳熱面結(jié)垢和污染使傳熱系數(shù)降低，使凝汽器端差增大真空下降。結(jié)垢和污染的來(lái)源分為兩種：即外部污染和內(nèi)部結(jié)垢。

2.4 凝汽器熱負(fù)荷

根據(jù)傳熱學(xué)原理分析，凝汽器性能隨熱負(fù)荷的增加而降低，隨著凝汽器冷卻面積的增加有所改善，但是，熱負(fù)荷對(duì)凝汽性能的影響遠(yuǎn)大于冷卻面積的影響。

凝汽器熱負(fù)荷的改變，必然會(huì)引起凝汽器的傳熱端差的變化[6]。引起凝汽器熱負(fù)荷變化因素很多，除了必然的排氣和供熱機(jī)組供熱量變化外，各級(jí)抽氣疏水，調(diào)節(jié)氣門(mén)前疏水，低加疏水等均接入凝汽器，都可能增加額外熱負(fù)荷，運(yùn)行中應(yīng)盡力避免額外的熱負(fù)荷。

2.5 循環(huán)水泵

循環(huán)水泵有軸流式和混流式兩種形式，在機(jī)組運(yùn)行中或停機(jī)后進(jìn)行調(diào)整，以改變循環(huán)水泵的特性，從而改變循環(huán)水量來(lái)滿足運(yùn)行的要求。

2.6 循環(huán)水量

循環(huán)水量直接影響汽輪機(jī)排汽的凝結(jié)[5]，凝結(jié)的程度又影響到凝汽器的真空。凝汽器系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水量需要值與機(jī)組負(fù)荷、凝汽器的類型和循環(huán)水進(jìn)水溫度有關(guān)，通常是用循環(huán)水溫升來(lái)監(jiān)視。

2.7 冷卻水進(jìn)口溫度

冷卻水的進(jìn)口溫度主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié)。冬季冷卻水進(jìn)口溫度低，主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度也低，真空高；夏季水進(jìn)口溫度高，主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度也高，真空低。用冷卻塔時(shí)，冷卻水的進(jìn)口溫度還決定于冷卻塔的冷卻效果。

三、結(jié) 論

影響汽輪機(jī)冷端性能的原因最終會(huì)反映為真空下降，對(duì)汽輪機(jī)真空偏低的原因進(jìn)行分析，尋找提高真空的措施進(jìn)而改善汽輪機(jī)冷端性能。

汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)比較龐大，本文從主要影響真空的系統(tǒng)及設(shè)備做了研究整理敘述，得到以下結(jié)論：

1.進(jìn)行真空嚴(yán)密性檢漏，及時(shí)消除漏空現(xiàn)象。

2.從維持軸封系統(tǒng)及水封的正常工作；維持好軸封加熱器的正常水位；調(diào)整汽輪機(jī)軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量；嚴(yán)格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統(tǒng)運(yùn)行不正常，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分析，負(fù)壓部位管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮膨脹問(wèn)題；應(yīng)盡量避免劇烈工況出現(xiàn)；及時(shí)更換泄漏的閥門(mén)等方面改進(jìn)真空的嚴(yán)密性；提高抽氣器效率。

3.保持凝汽器管壁和水側(cè)的清潔度，減輕汽器銅管結(jié)垢，目前最有效的方法是膠球清洗。

4.冷卻水流量和流速的合理調(diào)整。

5.檢查冷卻塔熱力性能，調(diào)整到最佳工況運(yùn)行。

總而言之，本文所述的內(nèi)容在汽輪機(jī)正常運(yùn)行中，較為常見(jiàn)的凝汽器真空緩慢下降的原因、象征與處理方法。當(dāng)然，這些不是絕對(duì)原因、象征與處理方法，因?yàn)殡S著設(shè)備的老化，新的原因、象征也會(huì)產(chǎn)生，這就需要我們大家在工作的過(guò)程中，不斷地總結(jié)和提高各方面的技能和知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于新穎，居文平，楊壽敏. 影響國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW機(jī)組冷端性能的主要因素. 電站輔機(jī). 2OO4，3（1）.

[2] 李秀云 ，嚴(yán)俊杰 ，林萬(wàn)超.火電廠冷端系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及診斷方法的研究 .中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2001，21（9）：221～243.

[3] 沈士一，莊慶賀，康松等.汽輪機(jī)原理.北京：中國(guó)電力出版.1998.

[4] 遼寧省電力工業(yè)局.汽輪機(jī)運(yùn)行 .北京：中國(guó)電力出版社.1995.

[5] 趙群. 循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)運(yùn)行及常見(jiàn)問(wèn)題分析.[函授畢業(yè)設(shè)計(jì)].華北電力大學(xué)：熱能與動(dòng)力工程系，1996.

[6] 齊復(fù)東，賈樹(shù)本，馬義偉.電站凝汽設(shè)備和冷卻系統(tǒng)[M].北京：水利電力出版社.1992.