200MW汽轮发电机组凝汽器真空下降的分析与处理

摘 要：介绍了汽轮发电机组凝汽系统各设备的主要作用，针对机组凝汽器真空度下降的原因进行分析，提出预防真空下降的措施，以提高凝汽器性能，确保机组经济运行，提高汽轮发电机组的经济性。

关键词：凝汽器；真空；下降；经济性

凝汽设备是200MW汽轮发电机组的热力循环中的重要组成部分，直接影响整个汽轮机组的安全性和经济性。真空下降会使汽轮机的可用热焓降减少，出力降低，排汽缸及轴承座等部件受热膨胀引起动静中心改变，汽轮机产生振动，还会使排汽容积流量减小，产生涡流及漩流，同时产生较大的激振力，易损坏末级叶片。

凝汽器真空度是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响。保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空是汽轮机节能的重要内容。凝汽器内所形成的真空受凝汽器传热情况、真空系统严密性状况、冷却水的温度、流量、机组的排汽量及抽气器的工作状况等因素制约。因此，有必要分析机组凝汽器真空度下降的原因，提出预防真空度下降的措施，提高凝汽器性能，确保机组经济运行，提高汽轮机组的经济性。

1 凝汽设备介绍

凝汽设备主要包括凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等。

（1）凝汽器的作用是降低汽轮机的排气压力即形成高真空，增大蒸汽在汽轮机内的理想焓降；冷却汽轮机排汽成为凝结水，回收工质和一部分热量；在机组启、停中回收疏水；对凝结水和凝汽器补水进行一级真空除氧。

（2）循环水泵的作用是连续不断地向凝汽器及其他冷却器等提供一定压力和流量的冷却水，以保证它们工作需要。

（3）凝结水泵的作用是将凝汽器中的凝结水连续不断地输送出去，送至除氧器作为锅炉给水，以达到回收工质的作用。

（4）抽气器的作用是在机组启、停过程中，抽出凝汽器内的空气，建立启动真空；在机组运行中，连续不断地抽出凝汽器内漏入的空气等不凝结气体和蒸汽，维持凝汽器内真空，保证凝汽器的工作效率和提高机组经济性。

2 凝汽器真空下降的原因

汽轮机组的正常运行中，可通过仪表、数据来了解和分析汽轮机凝汽器的真空情况。凝汽器真空下降的主要现象有：真空表指示降低、排汽温度升高、凝结水过冷度增加、凝汽器端差增大、机组出现振动等。引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因主要有：循环水量中断或不足、循环水温升高、后轴封供汽中断、抽气器或真空泵故障、凝汽器满水、凝汽器结垢或腐蚀、凝汽器水侧泄漏、凝汽器真空系统不严密，汽侧泄漏导致空气涌入等。

2.1 循环水量中断或不足

（1）循环水中断

循环水中断的主要现象是：真空表指示回零；凝汽器前循环水泵出口侧压力急剧下降；冷却塔无水喷出。循环水中断的原因可能是：循环水泵或其驱动电机故障；循环水吸水口滤网堵塞，吸入水位过低；循环水泵轴封或吸水管不严密或破裂，使空气漏人泵内等。循环水中断时，应迅速减汽轮机负荷至零，并注意真空降到允许低限值时进行故障停机。

（2）循环水量不足

循环水量不足的主要现象是：真空逐步下降；循环水出口和人口温差增大。由于引起循环水量不足的原因不同，可根据这些特征去分析判断故障并进行处理。

①若此时凝汽器中流体阻力增大，表现为循环水进出口压差增大，循环水泵出口和凝汽器进口的循环水压均增高，冷却塔布水量减少，可判断定是凝汽器内管板堵塞，此时可采用反冲洗、凝汽器半面清洗的方法进行处理。

②若此时凝汽器中流体阻力减小，表现为循环水进出口压差减小，循环水泵出口和凝汽器出口循环水压均增高，冷却塔布水量减少，可判断是凝汽器循环水出水管部分堵塞，如出口闸门未全开或布水器堵塞等等。

③循环水泵供水量减少，一般可从泵入口真空表指示的吸人高度增大、真空表指针摆动、泵内有噪音和冲击声、出口压力不稳等现象进行判断。此时应根据真空降低情况降低负荷，并迅速排除故障。

2.2 循环水温升高

当循环水进口温度升高时，吸收热量减少，蒸汽冷凝温度就越高。冷凝温度的升高可使排汽压力相应升高，降低蒸汽在汽机内部的焓降，使凝汽器内真空下降。循环水温越高，循环水从凝汽器中带走的热量越少，据测算，循环水温升高5℃，可使凝汽器真空降低1%左右。

对于采用冷却塔的闭式循环供水系统，水温冷却主要取决于冷却水塔的工作状况。由于飞散及蒸发损失，循环补充用水是较大的，及时补充冷水是保持冷却水塔有效降温的重要方面，应定期检查冷却塔内的分配管是否正常，出水是否完好。降低凝汽器进口水温是提高真空的有效途径，比提高循环水量更为有效。

2.3 后轴封供汽不足或中断

后轴封供汽不足或中断，将导致不凝结气体从外部漏入处于真空状态的部位，最后泄漏到凝汽器中，过多的不凝结的气体滞留在凝汽器中影响传热，凝结水过冷度增大，不但会使真空迅速下降，同时还会因空气冷却轴颈，严重时使转子收缩，胀差向负方向变动，轴封失汽，常由轴封汽压自动调节失灵或手动调节不当引起，都应开大调门，使轴封汽压力恢复正常，当轴封汽量分配不均引起个别轴封漏人空气时，应调节轴封汽分门，重新分配各轴封汽量，汽源本身压力不足，应设法恢复汽源，轴封汽不足或中断在处理过程中，应关闭轴封漏汽门。

2.4 抽气器或真空泵故障

抽气器工作不正常引起真空下降的特征有：循环水出口水温与排汽温度的差值增大；抽气器排气管向外冒水或冒蒸汽；凝结水过循环度增大，但经空气严密性试验证明真空系统漏气并未增加。引起抽气器工作不正常的原因和处理原则如下：

（1）冷却器的冷却水量不足，使两段抽气器内同时充满没有凝结的蒸汽，降低了喷嘴的工作效率。此时应打开凝结水再循环门，关小通往除氧器的凝结水门。

（2）冷却器内管板或隔板泄漏，使部分凝结水不通过管束而短路流出；冷却器汽侧疏水排出不正常，也可造成两段抽气器内充满未凝结的蒸汽。

（3）冷却器水管破裂或管板上胀口松驰或疏水管不通，使抽气器满水，水从抽气器排气管喷出。

（4）喷嘴磨损或腐蚀，使抽气器工作变坏。此时，抽气器的用汽量将增大，通过冷却器的主凝结水的温升也增大。

发生上述情况，应迅速进行处理，启动备用抽气器或真空泵。

2.5 凝汽器热负荷过高

由于机组主蒸汽管自动主汽门前、调节汽门前疏水、低压加热器疏水以及抽汽逆止阀等多处疏水，均接入凝汽器，增加了凝汽器换热强度，当循环冷却水量、不足时，就会导致凝汽器真空度下降。此时应将以上疏水系统加分流管道及阀门或直接接至电厂的疏水扩容器或疏水箱，以降低凝汽器的热负荷。

2.6 凝汽器满水

凝汽器汽侧空间水位过高引起真空下降的原因是：凝汽器汽侧空间水位升高后，淹没了下边一部分铜管，减少了凝汽器的冷却面积，使汽轮机排汽压力升高即真空降低。如凝汽器水位升高到抽空气管口高度，则凝汽器真空便开始下降。根据凝结水淹没抽气口的程度，开始时真空降低缓慢，以后便迅速加快，这时连接在凝汽器喉部的真空表指示下降，而连接在抽气器上的真空表指示上升。如果不及时采取必要的措施，将有水由抽气器的排气管中冒出。

2.7 凝汽器水侧泄漏

凝汽器铜管泄漏，将使硬度很高的冷却水进入凝汽器汽侧，凝汽器水位升高，真空下降，此外还使凝结水质变坏，造成锅炉和其它设备结垢和腐蚀，严重时可导致锅炉爆管。确认凝汽器铜管泄漏时应立即对铜管做堵管处理。

2.8 凝汽器真空系统不严密

真空系统不严密，不凝结的汽体从外部漏人处于真空状态的部位，泄漏到凝汽器中，过多的不凝结气体滞留在凝汽器中影响传热，使真空下降。这类真空下降的特点是下降速度缓慢，而且真空下降到某一定值后，即保持稳定不再下降，这说明漏汽量和抽气量达到平衡。真空系统不严密漏气量增多时，表现的主要现象是：汽轮机排气温度与凝汽器出口循环水温的差值增大、凝结水过冷却度增大。此时应立即查找漏气原因和漏气点并予以消除。

3 凝汽器真空下降的预防措施

真空系统庞大，与真空有关的设备系统分散复杂，真空下降事故在汽轮机事故中占相当大比重，需要时刻做好真空下降预防工作。

（1）加强对循环水供水设备的维护工作，确保循环水供水设备的正常运行。对冷却水流量和流速进行合理调整。

（2）提高抽气器工作性能，加强对凝结水泵及射水泵、射水泵抽气器、真空泵等空气抽出设备的维护工作，确保其正常运行，抽气器切换要严防误操作。

（3）轴封供汽压力自动、凝汽器水位自动要可靠投用，调整门动作要可靠，并加强对凝汽器水位和轴封汽压力的监视。维持轴封系统及水封的正常工作；维持好轴封加热器的正常水位；严格控制低压汽封供汽压力、温度；及时更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性；提高抽气器效率。

（4）对凝汽器的汽水、水封设备的运行加强监视分析，防止水封设备损坏或水封头失水漏空气。

（5）坚持定期进行汽轮机真空严密性试验，监视真空系统严密程度。若结果不合格时，应对汽轮机真空系统进行查漏，堵漏。目前检漏方式有卤素检漏法、超声波检漏法、真空灌水法和氦质谱检漏法，其中氦质谱检漏法是目前汽轮机真空系统检漏的先进方法。

（6）低真空保护装置应投入运行，整定值应符合设计要求，不得任意改变报警、停机的整定值。

（7）保持凝汽器管壁和水侧的清洁度，减轻汽器铜管结垢，目前最有效的方法是胶球清洗。可以考虑加装凝汽器铜管杀菌灭藻装置，防止微生物在铜管内壁蔓延。我厂就加装了超声波杀菌除垢装置。

（8）提高凝汽器胶球自动清洗装置的投入率。

（9）加强运行管理，对下列各参数定时记录，以便分析比较：凝汽器的真空，排汽温度，凝结水的水质、温度，循环水进出口水温、压力，凝汽器热井水位，循环水泵电流值等。检查冷却塔性能，加强运行维护，调整到最佳工况运行。

4 结论

影响凝汽器真空的原因复杂，只有熟悉掌握机组真空系统原理，了解凝汽器真空下降可能产生的原因和后果，才能做出准确分析判断，及时对故障进行处理。在实际生产中，要坚持以科学理论分析为依据，紧密结合生产实际，统筹安排，对凝汽设备系统全面分析和深入研究，找出真空下降的关键因素，在保证安全的前提下争取最大的经济效益，确保机组的安全经济运行。

作者简介：

张兆峰（1982-），男，助理工程师，从事火电厂汽轮机运行工作。

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