陳鳳生

國家電投江西電力有限公司分宜發(fā)電廠

1 引言

凝汽器真空在對汽輪機運行中的經(jīng)濟安全性等指標發(fā)揮著重要的作用，通常情況下，取得了設(shè)備規(guī)劃人員、施工單位、使用單位的重點關(guān)注。要是凝汽器的真空度太低不但會使得汽耗增加，降低汽輪機的工作效率和整個機組運行的經(jīng)濟性，還會由于其排汽溫度太高造成汽輪機的軸承溫度提高，軸心處出現(xiàn)位置移動，使得機組的震動幅度特別大，降低了汽輪機組工作平穩(wěn)性。并且，在對凝汽器進行真空檢測，如果真空沒有達到標準值時，要想保證汽輪機組出力恒定，就需要加大蒸汽流量，會引起軸向推力增大，使推力軸承長期處于過載狀態(tài)就會非常容易出現(xiàn)設(shè)備故障。所以，對造成凝汽器真空度低的原因進行分析并進行優(yōu)化能夠給機組的安全工作和增強經(jīng)濟性提供保障。

2 凝汽器真空度下降的危害

（1）降低了凝汽器中的真空度，其蒸汽做功能力也會隨之降低，在確保機組負荷情況穩(wěn)定的前提下，加大了蒸汽的流量，而葉片由于蒸汽流量太大會造成過負荷。

（2）真空度下降增加了機組的軸向推力和軸向位置的移動，情況嚴重時還會導致推力瓦負荷過大而損壞。

（3）真空度降低增大了低壓缸的排汽溫度，而低壓缸的溫度過大會造成低壓轉(zhuǎn)子出現(xiàn)熱膨脹、熱變形的情況，還可能會導致低壓缸中心線產(chǎn)生改變，從而造成機組振動幅度和低壓脹差加大，也會縮短低壓缸動靜的間距以至于消失，產(chǎn)生動靜摩擦故障。

（4）真空度降低增加了循環(huán)水出入口和凝汽器銅管的溫度，因為銅、鋼金屬的傳熱與膨脹系數(shù)有差別，會造成凝汽器銅管脹口松動，從而使得凝汽器泄露。還有概率發(fā)生在溫度升高時不發(fā)生泄漏，卻在溫度回落時發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。要是凝汽器的泄漏狀況不太嚴重，還可維持機組連續(xù)運行，而一旦凝汽器的大部分管道都出現(xiàn)泄漏或者幾個凝汽器都泄漏嚴重時甚至會導致停機。

（5）在真空度下降過程中，將極大地降低低壓缸末級葉片的容積流量，還會造成末級葉片與設(shè)計工況嚴重不符，導致末級葉片出現(xiàn)脫流與漩渦狀況，并且還將在葉片的某個位置形成很大的激振力，這種力度即使不會在葉片或葉片組中出現(xiàn)共振，卻會造成葉片出現(xiàn)顫振，因為頻率低導致振幅大而破壞葉片。

3 凝汽器真空緩慢下降原因

3.1 循環(huán)水量中斷或不足

3.1.1 循環(huán)水中斷

由于循環(huán)水中斷造成的真空度迅速降低的表現(xiàn)為：凝汽器的前循環(huán)水泵出口側(cè)壓力極速降低；冷卻塔未噴水；真空表指示回零等現(xiàn)象。而造成這些現(xiàn)象的原因包括：在循環(huán)水泵或者水泵中的驅(qū)動電機出現(xiàn)問題；在循環(huán)水吸水處的過濾裝置被堵住，使得吸入水量較少；在循環(huán)水泵當中，軸封、吸水管的密閉性不夠或是出現(xiàn)破損裂開，空氣乘機進入等。而一旦循環(huán)水中斷，就需要立馬將汽輪機的負荷去除，在真空度下降到最低限值時（600mmHg）就停止運行。

3.1.2 循環(huán)水量不夠

循環(huán)水量不夠的顯著特點為：真空度漸漸降低；在循環(huán)水的出入處具有較大的溫差。因為造成循環(huán)水量不夠具有非常多的因素，所以也形成了各種各樣的特征，大致涵蓋了這些方面：

（1）要是在循環(huán)水量不夠時增加凝汽器中流體的阻力，使得循環(huán)水出入口的壓差變大，并提高了循環(huán)水泵與凝汽器的循環(huán)水壓，降低冷卻塔的布水量，就能判斷出故障為凝汽器中管板受阻，可以通過停止運行機組的方式實施處理。

（2）假設(shè)循環(huán)水量不夠，減弱了凝汽器內(nèi)流體阻力，就會出現(xiàn)冷卻塔布水量變少；循環(huán)水出入口壓力差距縮??；循環(huán)水泵與凝汽器出口處的循環(huán)水壓增加等現(xiàn)象，大致能判斷為是由于循環(huán)水的出水管處被堵住所導致。

（3）要想確定供水量在循環(huán)水泵中的合理程度，通常能夠通過對水泵入口處的真空表指示吸入量、指針擺動情況、泵中異常音量、出口處壓力平穩(wěn)性等因素來做出判斷，最好通過真空度降低程度來減少負荷，實現(xiàn)故障處理。

3.2 凝汽器熱負荷過高

因為機組的抽汽逆止閥、主蒸汽管、主汽門前、高低壓加熱器、調(diào)節(jié)汽門前等多個部位疏水都接入了凝汽器，加大了凝汽器的換熱強度，在循環(huán)冷卻水容量被限制或出現(xiàn)不足的情況時，就會降低凝汽器的真空度。優(yōu)化的方式就是把上述幾部分的疏水系統(tǒng)增加分流管道和閥門，或者把它們接到電廠的疏水擴容裝置或疏水箱當中，來減少凝汽器的熱負荷。

3.3 凝汽器冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢或腐蝕，傳熱惡化

在凝汽器當中的銅管出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象時，就會減少凝汽器的熱交換，加大凝汽器的端差，提高排汽溫度，這時就加大了凝汽器中的水阻力，減少冷卻水通流量，加大其溫差，出現(xiàn)真空度降低的現(xiàn)象。循環(huán)水水質(zhì)不夠好是導致凝汽器冷卻面出現(xiàn)結(jié)垢的關(guān)鍵因素，在銅管當中的表層形成一層軟質(zhì)有機垢或硬質(zhì)無機垢，極大的損壞了銅管的傳熱性能，并縮小了銅管的流通面。一旦結(jié)垢太多造成真空度太低，務(wù)必停止運行后將污垢去除。

3.4 凝汽器真空系統(tǒng)不嚴密產(chǎn)生泄漏

在凝汽器當中的真空系統(tǒng)密閉性不夠好，而其中漏點較小時，無法凝結(jié)的氣體就會進入到真空區(qū)域中，最終流入凝汽器里，大量無法凝結(jié)的氣體停留在凝汽器里會減弱傳熱功能，使得真空降低，這種真空下降的特點是具有非常緩慢的速度，并且在降低到一定值后，就會維持狀態(tài)穩(wěn)定不會繼續(xù)下降，這意味著泄露的量與抽出的量維持平衡狀態(tài)。在真空系統(tǒng)密閉性不夠加大漏氣量時，通常表現(xiàn)為：增大了汽輪機的排汽溫度和凝汽器出口循環(huán)水溫差值和凝結(jié)水過冷卻度。這時就需要馬上檢測漏氣原因以及對漏氣部位進行消除。

3.5 循環(huán)水溫升高

在電廠的循環(huán)冷卻水作為開式水的情況下，被季節(jié)所影響，尤其在夏季當中，增加了循環(huán)水的溫度，妨礙凝汽器的換熱功能的實現(xiàn)。在循環(huán)水流入溫度上升時，就會降低吸收熱量，而排汽壓力會隨著蒸汽冷凝溫度的增加而增加，減少蒸汽在汽機當中的焓降，按照計算可知，凝汽器真空度會隨著循環(huán)水溫增加5℃而減少1%左右。而在冷卻塔中運用的閉式循環(huán)供水系統(tǒng)，冷卻水塔的運行狀況能夠決定水溫的冷卻，因為飛散和蒸發(fā)導致的損失，就需要及時大量的循環(huán)補充用水，能夠確保冷卻水塔合理降溫。利用每年對墊料進行清洗的方式，能夠把真空復原到2%～3%，像這種在凝汽器進口降低水溫的方式比增加循環(huán)水量更加有效。

3.6 軸封供汽不夠或出現(xiàn)中斷情況

軸封供汽不足或出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象也會造成大量未凝結(jié)的氣體從外部流入到真空區(qū)域當中，最終再進入凝汽裝置里面，這部分未凝結(jié)氣體處于凝汽器中會妨礙介質(zhì)相互換熱功能的實現(xiàn)，極大地降低了凝結(jié)水的溫度，使得內(nèi)部的真空度飛快下降。

4 凝汽器真空度低的改善措施

4.1 改造循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

發(fā)電廠循環(huán)水泵的重點功能是為了確保機組的冷卻性，因此在夏季時應該按照運行的工況，合適的添加循環(huán)水泵，確保循環(huán)水量可以達到機組運行標準。然而安裝循環(huán)水泵又會造成能耗加大，因此可以在循環(huán)水泵中采用全新的葉輪，這種葉輪不但有著流量大，準確度高、外表光滑等特征，并且還可以合理的提高水泵的運行效率，增加其循環(huán)水量，以至于就算在天氣炎熱的夏天，就算不添加循環(huán)水泵的數(shù)量也可以確保滿足冷卻水量的需求。

4.2 定期對冷卻面進行清洗

要想消除冷卻面表層的結(jié)垢，首先需要將循環(huán)冷卻水實施嚴格的預處理，就要在循環(huán)水當中恰當?shù)膿饺胱韫竸?，并且在循環(huán)水通往凝汽器之前附加設(shè)置二次濾網(wǎng)，還應該進行按時的沖洗。在機組運行停止后，沖洗水室和管道；機組運行期間，投運膠球清洗裝置對冷卻管進行清洗，所采用的膠球泵具有揚程大的特點，可以確保膠球的循環(huán)使用。收球網(wǎng)柵之間的距離需要特別的均勻，防止出現(xiàn)跑球，在清洗期間，重點關(guān)注膠球的密度、規(guī)格、材質(zhì)，并對膠球的數(shù)量和清洗時間等進行管控。

4.3 投運膠球清洗裝置

通常在電廠里運用的都是閉式循環(huán)水，膠球清洗裝置是防止凝汽器銅管結(jié)垢、清垢的重要手段，但是，在實際運行中，膠球清洗裝置因各種原因使得使用效率下降，比如部分進出水球閥發(fā)生各種程度的卡澀現(xiàn)象，收球網(wǎng)及收球網(wǎng)中的開關(guān)存在一定的問題，使得膠球不具備較高的回收率，許多沒有回收的膠球就會造成冷卻塔淋水層被堵塞。因此，加強對設(shè)備的維護，對有問題的進出水球閥進行及時更換，對膠球清洗裝置和收球開關(guān)進行清洗處理等，提高收球率，制定膠球清洗定期工作，定期以及在判斷銅管中出現(xiàn)嚴重污垢時，及時投運膠球清洗裝置，必要時在機組半負荷情況下對凝汽器進行半邊清洗。

4.4 增加真空泵的效率

提高真空泵效率最關(guān)鍵的方式就是減少工作介質(zhì)的溫度值，可以通過把循環(huán)水冷卻改成溫度不太高的機組工業(yè)水冷卻的方式，或者是在抽氣設(shè)備當中放置制冷設(shè)備，再借助循環(huán)冷卻水來冷卻工作水。再把混合式冷卻裝置安裝在凝汽器和抽氣器當中的抽氣管路上，接著凝結(jié)疏出所抽氣體里的水蒸氣，從而達到減小抽氣裝置工作水溫度值的目的。把大氣噴射裝置安裝在真空泵之前，再通過真空泵中存在的負壓和大氣壓產(chǎn)生的壓差之間形成了空氣射流，在噴射裝置當中取得低于真空泵的抽吸壓力，進一步將真空泵極限抽吸壓力對凝汽器壓力優(yōu)化的限制因素消除掉。

5 結(jié)語

凝汽器真空度低的狀況在機組工作過程中會頻繁地出現(xiàn)，應該及時有效地對故障進行診斷與改善。當意識到真空度降低時，首先檢查是不是存在失誤的操作，或者是別的系統(tǒng)帶來的不良影響；然后，要是系統(tǒng)的真空度保持在水平較低的狀態(tài)，就應該展開有效地處理與分析。通常來說，在機組運行之后，凝汽器出現(xiàn)真空度低的原因需要通過對各個部位的檢查來得出，由于各個部位都有可能出現(xiàn)影響因素，所以應該定期對軸封供汽系統(tǒng)、軸封供汽壓力等進行檢查校驗、對真空系統(tǒng)進行檢測，防止故障。