中電建湖北電力建設(shè)有限公司 姜煉軍

凝汽器真空對于汽輪機運行經(jīng)濟性和安全性均產(chǎn)生重大的影響，因此凝汽器真空狀態(tài)的監(jiān)測受到了設(shè)計和運行的普遍重視。尤其是隨著汽輪機單機功率增大，汽輪機排汽口數(shù)量以及凝汽器的體積都增大，真空系統(tǒng)嚴(yán)密性更難保證。

1 真空系統(tǒng)存在的問題及其危害

印尼廖內(nèi)省2×110MW電廠項目是由東方汽輪機廠生產(chǎn)的高壓、單軸、雙缸雙排汽、濕冷、凝汽式汽輪發(fā)電機組。機組設(shè)計在額定滿負(fù)荷（TRL）運行工況下，循環(huán)水的進水溫度要求38℃，真空為-88.525kPa；在其他工況下運行，冷卻水溫度設(shè)計為29℃，真空為-93.125kPa。且機組的真空嚴(yán)密性試驗下降速率一直達(dá)不到規(guī)定值（0.400kPa/min）。

汽輪機真空嚴(yán)密性差的危害主要表現(xiàn)在三方面：一是真空嚴(yán)密性差時，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，這無疑要降低汽輪機組的效率、增加供電煤耗，并可能威脅汽輪機的安全運行。另一方面由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低，導(dǎo)致排汽與冷卻水出水溫差增大；二是當(dāng)漏入真空系統(tǒng)的空氣雖能被及時抽出，但需增加真空泵的負(fù)荷，浪費廠用電及工業(yè)用水；三是由于漏入了空氣導(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，可造成低壓設(shè)備氧腐蝕[1-2]。

2 真空嚴(yán)密性差及真空低的原因探討及其對策

印尼廖內(nèi)省2×110MW電廠項目機組真空的嚴(yán)密性試驗和運行時真空結(jié)果不理想，已達(dá)到非解決不可的地步。

2.1 施工安裝中容易出現(xiàn)問題及處理對策

問題：凝汽器喉部連接處焊接質(zhì)量不合格，出現(xiàn)砂眼、裂紋等；凝汽器殼體板塊拼接處焊縫及板塊本身出現(xiàn)砂眼等；抽真空系統(tǒng)真空泵（雙聯(lián)）吸入口及排汽口止回閥不嚴(yán)密；跟真空系統(tǒng)外接相關(guān)的閥門、壓力表計不嚴(yán)密、內(nèi)漏；跟真空系統(tǒng)外接相關(guān)的管道法蘭不嚴(yán)密、管道有砂眼、焊縫漏焊；真空管路系統(tǒng)閥門及法蘭、壓力表接頭處泄露；低壓（末級）抽汽管路閥門盤根、法蘭、壓力表計接頭泄露；凝汽器汽側(cè)人孔門密封不嚴(yán)。

處理對策：灌水查漏。針對汽輪機軸封洼窩以下的部分，主要采取汽側(cè)灌水查漏的方式檢查，灌水檢查時，將與低壓缸汽側(cè)相關(guān)的所有設(shè)備及管道關(guān)聯(lián)起來一并灌水同時做好相應(yīng)的臨時安全措施（如臨時支撐、吊點等），擴大檢查范圍。通過灌水直觀檢查，缺陷主要表現(xiàn)為焊縫砂眼、法蘭泄露、閥門盤根泄露、壓力表管路焊縫漏焊、儀表管路有裂紋、壓力表計接口不嚴(yán)、疏水至無壓放水管道的疏水閥門未關(guān)閉等。

問題：凝汽器內(nèi)部真空管道沒有正確引入分隔區(qū)域；真空管路系統(tǒng)清潔度不滿足要求，濾網(wǎng)處堵塞；真空泵冷卻水裝置堵塞，造成冷卻水溫度高，導(dǎo)致真空泵出力不足；低壓缸噴水管路不暢通，引起排汽溫度高。

處理對策：對出力不夠的設(shè)備進行解體檢查。在廖內(nèi)省真空泵運行過程中，發(fā)現(xiàn)兩臺真空泵在相同的工況下出力不一致，且密封水溫度比較高：真空泵的密封水由凝結(jié)水補充水泵提供，凝結(jié)會補充水箱水溫一直較高，具體見后文詳細(xì)說明。經(jīng)過技改后真空泵密封水進水溫度保持在正常范圍；真空泵B入口濾網(wǎng)堵塞，同時將真空泵入口止回閥解體檢查，發(fā)現(xiàn)止回閥密封面接觸不嚴(yán)，有異物卡澀；低壓缸噴頭在運行一段時間后，檢查發(fā)現(xiàn)噴頭有部分堵塞。將噴頭拆下全面清理；凝汽器內(nèi)部真空管路檢查，安裝正確。

問題：低壓軸封間隙值（汽封間隙、周向膨脹間隙）超標(biāo)，密封不嚴(yán)；低壓缸水平、垂直中分面不嚴(yán)；低壓外缸本體上熱工儀表接口未封閉或封閉不嚴(yán)；低壓缸大氣排汽閥不嚴(yán)。

處理對策：針對汽輪機軸封洼窩以上部分的真空查漏，一般常見的采取在線氦氣檢測（氦質(zhì)譜儀）、充壓縮空氣檢測等手段。廖內(nèi)省項目在凝汽器灌水查漏的同時，汽輪機洼窩以上部分采取充入儀用壓縮空氣方式檢測（軸封處采取臨時措施封堵嚴(yán)密、大氣排汽閥處用臨時頂針封閉）。用涂刷肥皂水方式對低壓缸本體上的所有儀表接口、法蘭接縫處、堵塞、大氣排放閥等進行全面檢查。通過排查發(fā)現(xiàn)以下問題：

檢查出汽輪機汽缸水平中分面拐角處有局部位置漏氣，同時由于充入凝汽器汽側(cè)的水溫達(dá)到50℃以上，經(jīng)過晝夜溫差影響汽缸水平中分面共計發(fā)現(xiàn)5處滲水。確認(rèn)汽輪機汽缸水平中分面泄漏。此缺陷較大，待以后機組大修時檢修處理；低壓缸缸體上溫度表接座有一個輕微泄露，熱工人員重新安裝，消除缺陷；低壓缸大氣排放閥法蘭檢查，未發(fā)現(xiàn)問題；軸封膨脹間隙在安裝時發(fā)現(xiàn)缺陷，設(shè)計要求單圈總間隙為0.2～0.3mm而實際間隙全部超標(biāo)：前汽封最大1#機組2.04mm（2#機組1.85mm），后汽封最大1.18mm（2#機組2.50mm），間隙超標(biāo)過大。此次灌水充氣檢查因臨時封堵不能直觀發(fā)現(xiàn)問題。在機組運行過程中，通過提高軸封供汽壓力，真空度略有改善但不顯著。此缺陷等機組大修時進行消除。

2.2 在設(shè)計方面的影響因素

電動給水泵軸封水回水影響：電動給水泵軸封水進水由凝結(jié)水泵提供，回水回至凝結(jié)水補水箱，在機組長期運行過程中，凝結(jié)水補水箱水溫逐步升高（相當(dāng)于一個循環(huán)加熱，水溫長期保持在50℃以上）、電導(dǎo)率也持續(xù)上升。凝補水箱凝結(jié)水通過凝結(jié)水補充水泵輸送至各個系統(tǒng)的密封冷卻水、補充水均受到溫度影響，從而影響各個設(shè)備的工況。特別是進入凝汽器時，對凝汽器內(nèi)部溫度干擾明顯，間接影響凝汽器真空。后經(jīng)過設(shè)計修改，將電泵密封水直接修改至凝結(jié)水再循環(huán)管路上，凝結(jié)水補充水箱水溫恢復(fù)正常范圍。此段密封水建議修改至疏水?dāng)U容器或直接回至凝汽器熱井。

軸封加熱器水封密封不嚴(yán)：原汽輪輪機廠家提供的水封與設(shè)計院設(shè)計的水封形式、安裝位置均不一致。設(shè)計院設(shè)計的安裝位置在零米層，在機組運行期間，水封內(nèi)部無密封水，不能起到水封作用，對真空的影響較大。后經(jīng)過修改水封裝置（增加了水封管道高度）及修改安裝位置（降低水封裝置安裝標(biāo)高，將水封裝置安裝至-4米），水封能正常運行。

循環(huán)冷卻水冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙錯誤（12.7米層兩側(cè)的最佳通風(fēng)處設(shè)計為樓板，實際應(yīng)該為孔洞），整塔淋水冷卻面積減少了178m2，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水冷卻效率降低，達(dá)不到冷卻效果。此部分涉及土建結(jié)構(gòu)部分，只有等大修期間進行改造。

2.3 在運行期間的影響

2.3.1 循環(huán)冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升及凝汽器端差對真空的影響

凝汽器真空的設(shè)計理論值是通過循環(huán)冷卻水在凝汽器中溫升的設(shè)計理論值和凝汽器端差的設(shè)計理論值體現(xiàn)出來的。在某一確定的汽輪機排汽量條件下，循環(huán)冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升主要取決于循環(huán)冷卻水流量，即循環(huán)冷卻水流量設(shè)計理論值所對應(yīng)的循環(huán)冷卻水溫升即為溫升的設(shè)計理論值。當(dāng)循環(huán)冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升大于溫升理論值時，說明凝汽器內(nèi)的循環(huán)冷卻水流量小于循環(huán)冷卻水流量的設(shè)計理論值[3]。

由此可見，循環(huán)冷卻水流量減小，可能是循環(huán)水泵性能降低或循環(huán)冷卻水管路系統(tǒng)阻力增大引起的。循環(huán)水泵性能降低的原因可能是其效率降低，造成循環(huán)冷卻水管路系統(tǒng)阻力增大的原因可能是凝汽器水側(cè)結(jié)垢或臟污。單純由于循環(huán)水泵性能降低或凝汽器水側(cè)結(jié)垢造成的循環(huán)冷卻水流量減小，一般對于凝汽器端差不會產(chǎn)生較大的影響。因此，凝汽器端差大于其理論值，主要是由于凝汽器總體傳熱系數(shù)小于其理論值所致。凝汽器總體傳熱系數(shù)小于其理論值，主要是由于凝汽器水側(cè)結(jié)垢或汽側(cè)積聚空氣引起的。當(dāng)凝汽器水側(cè)結(jié)垢或汽側(cè)積聚空氣時，均會引起凝汽器端差的增大。因此，端差的大小反映了凝汽器水側(cè)臟污程度和汽側(cè)空氣量的多少。

在運行期間，對循環(huán)水泵的出口流量用超聲波進行在線監(jiān)測，確認(rèn)循環(huán)水流量符合循環(huán)水泵額定工況；廖內(nèi)省在停機期間對凝汽器水側(cè)主要進行以下檢查：對循環(huán)水管路內(nèi)部、凝汽器水室進行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水管路內(nèi)壁有局部焊縫裂開（基礎(chǔ)沉降引起焊縫撕裂），導(dǎo)致管道內(nèi)部產(chǎn)生大量淤泥及雜物。凝汽器水室內(nèi)部有大量塑料袋、塑料薄膜附著在凝汽器鈦管進水端。凝汽器鈦管內(nèi)壁附著厚厚一層淤泥及水垢；對凝汽器汽側(cè)內(nèi)部進行檢查，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)鈦管外表面上有厚厚一層浮銹。

為提高機組的真空，對以上問題采取如下對策：將循環(huán)水管路焊縫進行修復(fù)加強；將循環(huán)水冷卻塔水池、循環(huán)水泵房前池、循環(huán)水管內(nèi)部進行一次全面的清理；將凝汽器水室內(nèi)部異物全部清理干凈，同時對所有的鈦管進行全面的清潔處理；對冷卻塔內(nèi)、循環(huán)水管路內(nèi)的循環(huán)水進行大量置換；在以后的運行期間，定期投入膠球清洗裝置；對汽側(cè)鈦管的浮銹進行全面清理；提高主蒸汽品質(zhì)。

2.3.2 凝汽器熱負(fù)荷的影響

減小凝汽器的熱負(fù)荷可以提高真空。熱負(fù)荷中除汽輪機排汽和加熱器的正常疏水外，還有高溫高壓蒸汽的疏水泄漏進入凝汽器。具體有缸體、主蒸汽管道疏水；高、低壓加熱器危急疏水和輔調(diào)疏水；軸封及輔汽調(diào)節(jié)站的疏水。以上系統(tǒng)由于閥門不嚴(yán)或疏水節(jié)流孔板不合理易造成高溫高壓蒸汽泄漏。

為提高機組的真空，對以上疏水泄漏可采取如下對策：對疏水系統(tǒng)進行改造，使高溫高壓蒸汽的疏水合并減少泄漏概率。對缸體、主蒸汽等高溫高壓管道的疏水電動門前加裝高一等級的手動門做為電動門的備用；利用紅外線測溫儀定期測量閥門前后管壁溫度，確認(rèn)存在內(nèi)漏的閥門并進行檢修處理。對高壓加熱器危急疏水和低壓加熱器輔調(diào)疏水閥門前、后電動門行程進行精確調(diào)整；定期對運行機組的疏水閥門內(nèi)漏進行檢查建立檔案，對泄漏閥門限期檢修。

2.3.3 凝汽器循環(huán)冷卻水溫度、水質(zhì)的影響

除了冷卻塔設(shè)計問題導(dǎo)致循環(huán)冷卻水冷卻效率降低，現(xiàn)場又進一步對冷水塔進行檢查發(fā)現(xiàn)冷卻塔配水管部分結(jié)垢比較嚴(yán)重，管路也因結(jié)垢而造成部分脆化斷裂，噴嘴堵塞較多，造成噴水不暢、水量減少，淋水盤大部分?jǐn)嗔?、老化，形成淋水不均勻，大部分形成盲區(qū)，造成冷卻塔散熱效果降低。針對循環(huán)水水溫高現(xiàn)場采取了以下方式：調(diào)整冷卻塔循環(huán)風(fēng)機的風(fēng)葉角度，將由原來的12°調(diào)整到14°；冷卻塔內(nèi)部噴淋管路全面清理、噴頭更換；將淋水盤全部更換，消除盲區(qū)。

3 結(jié)語

通過以上措對策的實施，廖內(nèi)省兩臺機組的真空有所改善，真空度整體上提高，嚴(yán)密性試驗下降率有所改善，但是仍然不符合要求（表1）。

表1

綜上，廖內(nèi)省機組真空低是一個綜合性問題，影響因素較多，要徹底解決必須對影響因素逐一消除并長期做好處理效果的保持。通過以上分析可以看出，影響真空嚴(yán)密性試驗的主要問題為汽封軸向間隙過大、汽輪機低壓缸水平中分面間隙泄漏；而影響真空度低下的主要原因是循環(huán)冷卻水的溫度及水質(zhì)，而循環(huán)冷卻水的溫度高主要是因冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部設(shè)備老化堵塞問題引起。以上幾個主要問題，只有等待機組大修后，才能從根本上解決問題。