沈 健

（南京鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司能源中心發(fā)電作業(yè)區(qū)，江蘇南京210035）

50 MW汽輪機組真空差原因分析及處理

沈 健

（南京鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司能源中心發(fā)電作業(yè)區(qū)，江蘇南京210035）

圍繞凝汽系統(tǒng)和真空系統(tǒng)兩大方面,分析了汽輪機真空降低可能出現(xiàn)的原因，確定了相應(yīng)的處理辦法，并有效地解決了這一問題。

汽輪機；真空度低；原因分析；處理辦法

1 設(shè)備現(xiàn)狀

目前南鋼能源中心的1#、2#發(fā)電機組分別于2005年、2006年投入使用，汽輪機是由南京汽輪電機廠制造。投運至今六年多，汽輪機的真空時有惡化，正常運行時，冬季的真空應(yīng)該在-0.094 MPa，夏季的真空也應(yīng)該維持在-0.091 MPa左右，但是有時候汽機真空會降至-0.080 MPa，本來一用一備的射抽系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)兩臺射水抽氣器同時運行才能勉強滿足機組真空的被動局面。真空度差必然帶來排氣溫度的上升，如果排氣溫度持續(xù)過高，一方面會造成后汽缸膨脹不均，排汽缸及軸承座受熱膨脹，轉(zhuǎn)子中心變化，動靜部分摩擦，引起機組振動，而且排氣溫度高還可能引起凝汽器冷卻水管脹口松弛，破壞嚴(yán)密性，進一步影響真空，惡性循環(huán)，影響機組的安全運行。另一方面，會使汽輪機的進汽焓降減少，降低汽輪機的效率。

2 原因分析

通過對50 MW汽輪機6年的運行狀況分析，主要應(yīng)用了逐項排除的方法和灌水查漏法，再結(jié)合其他各單位同樣機組真空方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，我發(fā)現(xiàn)影響汽輪機真空的原因有很多，主要圍繞凝汽系統(tǒng)和真空系統(tǒng)兩大方面。

2.1 凝汽系統(tǒng)的檢查

2.1.1 循環(huán)水系統(tǒng)

當(dāng)循環(huán)水量不足或者溫度較高時，會影響冷凝效果，從而影響真空。根據(jù)2009年某節(jié)能公司對循環(huán)水管道進行流量在線監(jiān)測，實際測得兩臺機組的循環(huán)水流量為16435 t/h，完全符合兩臺機組凝汽器的所需用水量，因此水量是充足的。但是有時會遇到循環(huán)水泵跳泵，備用泵連鎖動作，在循環(huán)水泵的啟停過程中，循環(huán)水管母管壓力會有瞬間變化，管道進入空氣，引起氣塞，影響循環(huán)水的冷卻效果，是否進入空氣可以觀察循環(huán)水進水出水溫度差來判斷，如溫差過大超過10℃以上，很可能是由于管道進入空氣所致，此時應(yīng)立即開啟凝汽器前循環(huán)水管的放空氣門，空氣放盡后就能解決真空問題。

2.1.2 射水抽氣系統(tǒng)

50 MW機組設(shè)有兩臺射水泵以及兩臺射水抽氣器，正常運行方式為一用一備，單泵對應(yīng)單臺射水抽氣器。

射水抽氣器型號為TD32型，工作水壓為0.36 MPa，喉管材質(zhì)為碳鋼，容易受到硬水的腐蝕，作業(yè)區(qū)曾出現(xiàn)過四臺射水抽氣器的喉管焊縫均有不同程度的腐蝕，影響抽氣效果，因此我們作業(yè)區(qū)已經(jīng)逐步將四臺射水抽氣器全部更換為同型號的合金鋼射水抽氣器，更換投運之后未出現(xiàn)射水抽氣器喉管焊縫腐蝕問題。

另外機組的射水池容量約為40 m3，水源為工業(yè)冷卻水，正常運行時射水池有溢流，射水抽氣器的工作水溫維持在26℃以下時效率正常。

根據(jù)設(shè)計參數(shù)，射水抽氣器工作水溫是20℃，減縮噴嘴出口處膨脹的絕對壓力是-99.9965 kPA,飽和溫度約為26℃，20℃的水在此壓力下不會汽化，當(dāng)射水池的水溫大于26℃的時候，工作水在噴嘴出會產(chǎn)生汽化，降低了抽氣器的效率，射水抽氣器不能抽到-99.99 kPA的真空，如果要盡量的保持好凝汽器的真空，射水池的溫度就不能超過26℃。但是在夏季，外網(wǎng)工業(yè)水的進水溫度已經(jīng)在30℃以上，無論溢流有多大，射水池的水溫始終維持在36℃左右，射水抽氣器的抽汽效果大打折扣，為此，我們在降低水溫方面做了很多的努力，除了增加射水池補水量、督促管網(wǎng)降低工業(yè)水溫度外，最有效的方法是在射水池補水上增加一路供水，水源為廠區(qū)獨立的蓄水池，正常情況下，兩臺穩(wěn)壓泵一用一備，以保證補水管網(wǎng)壓力在0.8 MPa左右，一旦低于設(shè)定值，另外兩臺壓力泵也會聯(lián)鎖啟動以維持水壓。因此足夠供應(yīng)兩臺機組的射水池補水，另外射水池溢流后回收至冷卻塔，再由冷卻塔進入循環(huán)水吸水井，而吸水井與獨立蓄水池有孔洞相連，獨立蓄水池也會一直保持滿水位，而且獨立蓄水池也有自己的補水聯(lián)鎖裝置，因此不會影響?yīng)毩⑿钏氐乃弧?/p>

2.1.3 軸加疏水系統(tǒng)

軸封加熱器的作用就是利用汽輪機的前后軸封汽對凝結(jié)水進行加熱，軸封汽遇冷凝結(jié)后的疏水通過多級水封筒回收至凝汽器。

軸封疏水回收至凝汽器，使得凝汽器與外界多了一個連接的窗口，為了防止空氣隨著軸封疏水通過軸加進入凝汽器，因此在疏水與凝汽器之間假裝了一個特殊的設(shè)備：多級水封筒。多級水封筒的作用就是通過一定的水封高度，阻斷軸加與凝汽器之間的聯(lián)系，只讓水進入凝汽器而不至于讓空氣進入凝汽器。從而保證真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。

假設(shè)凝汽器內(nèi)的壓力為P1，軸封加熱器內(nèi)的壓力為P2，多級水封有n級，則每級水封的高度為：

H=（P1-P2）/n籽g+0.5m

其中：籽g——冷凝水密度kg/m3

0.5 m——設(shè)計富裕量

例如，當(dāng)冷凝器壓力為-0.094 MPa，即9.4 m水柱，軸加內(nèi)部壓力為-0.004 MPa，即0.4 m水柱，水封級數(shù)為3級，冷凝水密度按照籽g越1000 kg/m3來計算，則每級水封的高度約為：

H=（9.4-0.4）/3m+0.5m=3.5 m

則nH越3伊3.5越10.5 m即為水封筒的總高度。

運行中的工況變化決定了nH與（P1-P2）/籽g的差值，如果nH>（P1-P2））/籽g，這種情況能夠完全保證凝汽器真空。但如果如果nH過大于（P1-P2））/籽g的話容易發(fā)生水阻，造成疏水不暢，軸加滿水，影響軸加效果；如果nH越（P1-P2）/籽g，這是最理想的狀態(tài)，但是考慮到水流阻塞等原因，這種平衡情況基本是不存在的；如果nH<（P1-P2/籽g，此時水封已無法再封住蒸汽，軸加水封筒就容易失水，就是我們俗稱的水封被擊穿，水封水被全部吸入凝汽器內(nèi)，軸加內(nèi)的蒸汽也被吸入凝汽器內(nèi)，真空會迅速下降，因此在運行中需要嚴(yán)密監(jiān)視軸加水位，防止無水位。對此，我們作業(yè)區(qū)也采取相應(yīng)的改造措施：在水封筒下部加裝一路由凝結(jié)水提供的補水管，在開機抽真空前先注水，保持水封筒滿水。在運行過程中，萬一水封筒被擊穿，也可以通過補充凝結(jié)水來重新建立水封，但是在運行中補水時間不得過長，防止軸加滿水，影響軸加效果。

2.1.4 冷凝器銅管

當(dāng)冷凝器銅管泄漏時，凝汽器的換熱面積將會減少，造成排汽缸溫度升高。作業(yè)區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過一起冷凝器泄漏事件，當(dāng)時真空有所下降，同時化水監(jiān)測到凝結(jié)水樣硬度超標(biāo)，數(shù)值為25，在數(shù)次化驗核實硬度之后，決定停機。之后安排凝汽器汽側(cè)灌水查漏，打開水側(cè)人孔門，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)兩端隔板上的連接固定桿螺帽處滲水，補焊后重新開機，凝結(jié)水硬度合格，真空良好。因此，凝汽器銅管是否泄漏可以通過化水對凝結(jié)水的硬度監(jiān)測來判斷。

2.1.5 凝汽器熱井水位

正常運行時機組凝汽器水位應(yīng)保持在1 m左右，凝汽器的熱井水位過高，淹沒凝汽器銅管或者凝汽器的抽汽口時，會導(dǎo)致凝汽器的內(nèi)部工況發(fā)生變化，即熱交換效果下降，這時真空將會緩慢下降。而造成凝汽器的熱井水位過高的原因可能是該機組密封水回水太多，超過一臺凝泵的有效負(fù)載；凝汽器磁翻板水位計卡澀，凝結(jié)水出口調(diào)整門自動誤判斷；凝結(jié)水出口調(diào)整門開度響應(yīng)慢，排水不暢；除氧器壓力過高，排擠凝結(jié)水的正常輸送；低加疏水泵沒有根據(jù)負(fù)荷上漲及時投用。當(dāng)確證為凝汽器的熱井水位升高造成凝汽器真空緩慢下降時，必須立即檢查究竟是什么原因使凝汽器水位上升，并且迅速想辦法將凝汽器水位降至正常水位值，針對凝汽器磁翻板水位計卡澀情況，我們在兩臺機組的凝汽器磁翻板水位計旁增加了玻璃管水位計，兩個水位計互相比對，消除了磁翻板水位計浮球卡澀帶來的錯誤判斷。

2.1.6 低加疏水系統(tǒng)

機組正常運行中，由于人員疏忽大意或是工況發(fā)生變化時未能及時調(diào)整低壓加熱器的水位，特別是疏水逐級自流時1#低壓加熱器無水位運行，這時由于低壓加熱器無水位，抽汽未能進行熱交換就直接排向凝結(jié)器熱水井，使凝結(jié)器熱負(fù)荷增大，真空下降。此類情況就需要鍵盤人員盡心盡力，時刻注意各加熱器的運行情況，只需要保持加熱器有水位。同時需要適當(dāng)調(diào)整低加空氣門的開度，一般只需要開2~ 3圈，能將未凝結(jié)的乏汽排走即可，如果開度過大，低壓加熱器內(nèi)的高壓蒸汽就會通過空氣門直接被吸入凝汽器而影響真空。

2.2 真空系統(tǒng)的檢查

2.2.1 軸封汽

軸封汽的作用是在機組運行中給汽機的高壓端和低壓端提供汽源，防止高壓端漏出高壓蒸汽，同時防止低壓端漏入空氣，所以在運行過程應(yīng)該嚴(yán)密監(jiān)視均壓箱的壓力，規(guī)程規(guī)定均壓箱的壓力為0.00294~0.0294 MPa，正常情況下我們將均壓箱的壓力維持在0.03 MPa左右，如果軸封汽壓過小甚至斷汽，后軸封就會有外部空氣進入，外部空氣都是不冷凝氣體，因此會影響機組真空，但是軸封汽也不能調(diào)整得過大，否則軸封汽會進入后汽缸，同樣也會影響真空。前后軸封汽有多余的乏汽會經(jīng)過管道進入軸加，為此機組設(shè)計了軸加空氣門，接到射水抽氣器本體，用于吸收未凝結(jié)蒸汽，正常運行中，軸加空氣門可以稍開少許，如果開大了，軸封汽會有很大一部分被吸入軸加，無法起到密封軸封的作用，因此運行中如發(fā)現(xiàn)均壓箱壓力正常，真空下降的情況，可以檢查軸加空氣門是否開度過大。

2.2.2 真空系統(tǒng)管道的嚴(yán)密性檢查

機組真空下降的最直接原因就是真空系統(tǒng)管道上有漏點，運行時可以通過蠟燭火焰查漏，但是現(xiàn)在機組管道保溫嚴(yán)密，空間狹小，蠟燭火焰難以查到，最好的方法就是灌水查漏，機組停運后用除鹽水對凝汽器汽側(cè)灌水，將低加系統(tǒng)的空氣門全部打開，使低加系統(tǒng)與凝汽器一起灌水，水位一直灌到汽機中封面以下50 cm處，我們作業(yè)區(qū)進行過數(shù)次灌水查漏，灌滿后只要觀察漏水點就能很容易的查出漏點，綜合幾年來的查漏，漏點基本有以下幾個部位：

(1)機前六七抽管道法蘭結(jié)合面及管道焊縫

由于廠區(qū)煤氣波動較大，汽機的負(fù)荷時高時低，由于熱脹冷縮，機前六七抽法蘭容易漏汽，尤其是負(fù)荷變化幅度特別大時，汽缸、抽氣管道熱脹冷縮尤其嚴(yán)重，更能將六七抽管道焊縫拉裂，且六七抽處于負(fù)壓狀態(tài)，極容易漏空氣。此時可逐個緊固抽氣管道法蘭，并在法蘭面涂膠。

(2)疏水膨脹箱上端法蘭和下端法蘭

為了排除汽輪機內(nèi)積水和防止汽輪機進水，專門設(shè)置了汽機本體疏水，通常汽機的本體疏水介入疏水膨脹箱，疏水膨脹箱的積水排入凝汽器熱井，上端汽側(cè)則與凝汽器喉部相連，疏水膨脹箱的法蘭松動也直接影響汽機內(nèi)部的真空。

(3)機組1#低加進汽管（七抽管道）膨脹節(jié)也會因為負(fù)荷變化幅度大引起強烈拉伸收縮，而造成泄漏。

(4)低加本體排地溝門也會有不同程度的內(nèi)漏，而且1#、2#低加相當(dāng)于負(fù)壓，運行過程中就算內(nèi)漏也不會有水流出，因此很難被發(fā)現(xiàn)。

(5)給泵密封水回水水封筒頂部、底部的放空氣口以及焊縫等處也會有不同程度的泄漏，在檢查這些部位時，可以采用開大密封水回水的方法，如果確有泄漏，開大回水后，原本漏空氣的地方就會有水噴出來，很容易檢查出來。

2.2.3 真空破壞門、熱井放水門，水位計等

一些真空系統(tǒng)與外界直接聯(lián)系的閥門也是比較重要的因素，比如真空破壞電動門、熱井放水門，如果閥門閥芯有磨損或者閥芯處夾雜雜質(zhì)，很有可能造成這些門內(nèi)漏，影響真空，還有水位計各考克處也是比較容易漏入空氣的。這種情況比較少出現(xiàn)，但是仍然存在，在檢查時可以用蠟燭火焰法或者在法蘭等處涂膠判斷出來，我作業(yè)區(qū)發(fā)生過一次熱井放水門內(nèi)漏而掉真空的事故，因此舉一反三，在所有機組的熱井放水門后加裝二次門，在真空破壞電動門后也加裝二次門，就再也沒有此類事故發(fā)生。

另外機組后汽缸的防爆門也是個易漏空氣的部位，在機組啟動時，如果未及時抽真空就送軸封汽，或者機組停運時，真空到零未及時關(guān)閉軸封汽，均會導(dǎo)致防爆門動作，如果輕微動作而不被重視，在機組運行過程中就容易漏空氣。

3 結(jié)束語

多年來遇到的真空降低問題解決方法總結(jié)出來的經(jīng)驗。除了夏季循環(huán)水、射水池水溫度高的原因以外，在多數(shù)情況下，真空差還是由于真空系統(tǒng)密封不嚴(yán)造成的，在檢查真空系統(tǒng)密封性的同時，也應(yīng)該對真空管道的布置合理與否進行分析，尤其針對與冷凝器直接相連接的管道，更應(yīng)該從系統(tǒng)的角度出發(fā)來處理問題。

[1]王磊.汽輪機組排汽溫度高原因探析及處理[J].冶金動力，2010.5：54-60.

Analysis and Treatment of Low Vacuum Level in 50 MW Steam Turbines

Shen Jian
(The Energy Center of Nanjing Nangang Industry Development Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

The possible causes of low vacuum level in steam turbines were analyzed from the two major aspects of condensing steam system and vacuum system;and correspond原ing treatment method was established,which effectively solved the problem.

steam turbine;low vacuum level;cause analysis;treatment method

TK26

B

1006-6764（2014）11-0041-04

2014-06-26

沈健(1982-),男,2004年畢業(yè)于南京工程學(xué)院,大學(xué)本科，助理工程師,現(xiàn)從事汽輪機和鍋爐的運行維護及檢修工作。