摘要：某發(fā)電公司650 MW機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)高、低壓凝汽器真空“倒掛”異常情況，影響了機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過異?，F(xiàn)象特征分析，逐一排查低壓凝汽器真空下降的可能原因，確定異常原因?yàn)锳小機(jī)排汽端軸封汽量不足，通過調(diào)整A小機(jī)軸封供汽門開度，低壓凝汽器真空恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞：雙背壓凝汽器；真空下降；診斷；處理

中圖分類號(hào)：TM621.3" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）17-0061-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.17.015

0" " 引言

某發(fā)電公司建設(shè)有兩臺(tái)650 MW超臨界發(fā)電機(jī)組，2007年雙機(jī)投產(chǎn)，采用雙背壓凝汽器，設(shè)計(jì)為循環(huán)水溫23.3 ℃時(shí)高、低壓凝汽器排汽壓力分別為6.27、4.98 kPa，對(duì)應(yīng)真空值為-95、-96.3 kPa，高、低壓凝汽器設(shè)置各自獨(dú)立的抽真空系統(tǒng)，分別設(shè)兩臺(tái)水環(huán)式機(jī)械真空泵，機(jī)組運(yùn)行中高、低壓凝汽器各保持一臺(tái)真空泵運(yùn)行，一臺(tái)備用[1-2]。

從設(shè)計(jì)參數(shù)來看，機(jī)組運(yùn)行正常情況下應(yīng)該是低壓凝汽器排汽壓力較高壓凝汽器排汽壓力低1.29 kPa左右。2022年11月底，#2機(jī)組B修后啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷降至400 MW以后出現(xiàn)低壓凝汽器排汽壓力較高壓凝汽器排汽壓力高的異常情況，對(duì)比兩臺(tái)機(jī)組相同負(fù)荷下高壓凝汽器排汽壓力基本相同，#2機(jī)組低壓凝汽器排汽壓力明顯高于#1機(jī)組低壓凝汽器排汽壓力，從參數(shù)對(duì)比分析來看，#2機(jī)組400 MW負(fù)荷以下低壓凝汽器真空系統(tǒng)出現(xiàn)異常，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行。

1" " 異常現(xiàn)象特征

1.1" " 排汽壓力與負(fù)荷變化關(guān)系

正常情況下，機(jī)組凝汽器排汽壓力與機(jī)組負(fù)荷的關(guān)系為：在循環(huán)水量不變、真空系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常的情況下，機(jī)組負(fù)荷上升，則排汽壓力上升，機(jī)組負(fù)荷下降，則排汽壓力下降。對(duì)于雙背壓凝汽器機(jī)組來說，高、低壓凝汽器排汽壓力與負(fù)荷之間的關(guān)系均是一致的。

通過DCS歷史趨勢(shì)調(diào)取#2機(jī)組A、B凝汽器排汽壓力與負(fù)荷變化趨勢(shì)（圖1），可知機(jī)組負(fù)荷380 MW左右是個(gè)分水嶺：380 MW以上高、低壓凝汽器排汽壓力均與負(fù)荷同步變化，負(fù)荷上升時(shí)排汽壓力上升，負(fù)荷下降時(shí)排汽壓力下降（見圖1左邊趨勢(shì)）；380 MW以下繼續(xù)降負(fù)荷時(shí)高、低壓凝汽器排汽壓力出現(xiàn)交叉后反向變化趨勢(shì)，高壓凝汽器排汽壓力隨負(fù)荷下降而下降，低壓凝汽器排汽壓力隨負(fù)荷下降而上升。負(fù)荷380 MW以下開始低壓凝汽器排汽壓力高于低壓凝汽器排汽壓力，負(fù)荷降至329 MW時(shí)，低壓凝汽器排汽壓力已升至高于低壓凝汽器排汽壓力0.81 kPa（見圖1右邊趨勢(shì)），按照600 MW級(jí)機(jī)組指標(biāo)來估算機(jī)組效率影響量，真空每下降1 kPa，則機(jī)組煤耗上升2.35 g/（kW·h），已對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成較大影響。

1.2" " 真空嚴(yán)密性情況

真空嚴(yán)密性是衡量汽輪機(jī)負(fù)壓部分空氣泄漏量的標(biāo)尺，根據(jù)電力行業(yè)DL/T 932—2005《凝汽器與真空系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則》要求，機(jī)組正常運(yùn)行中每月應(yīng)進(jìn)行一次真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在80%額定負(fù)荷以上運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果小于0.27 kPa/min判斷為真空系統(tǒng)嚴(yán)密性合格，如表1所示。

2022年12月11日，#2機(jī)組負(fù)荷475 MW，做汽機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)。停真空泵3 min后記錄高、低壓凝汽器排汽壓力為4.616/3.856 kPa，停真空泵8 min后記錄高、低壓凝汽器排汽壓力為5.11/4.351 kPa（圖2），試驗(yàn)結(jié)果高壓凝汽器真空每分鐘下降98.8 Pa，低壓凝汽器真空每分鐘下降99 Pa，高、低壓凝汽器真空嚴(yán)密性均達(dá)到優(yōu)秀，真空系統(tǒng)泄漏量極小，不會(huì)影響機(jī)組真空下降。

1.3" " 高、低壓凝汽器真空“倒掛”特征

特征一：機(jī)組負(fù)荷低至380 MW時(shí)低壓凝汽器真空開始下降，且負(fù)荷越低真空越低，表明低壓凝汽器的某個(gè)部位存在一個(gè)泄漏點(diǎn)，且該部位的壓力是跟隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化的，在機(jī)組負(fù)荷380 MW時(shí)該處的壓力處于高于大氣壓力過渡到低于大氣壓力的臨界點(diǎn)，負(fù)荷高于380 MW時(shí)處于正壓狀態(tài)，此時(shí)該處存在工質(zhì)向外泄漏，負(fù)荷繼續(xù)下降則該處為負(fù)壓狀態(tài)，低于大氣壓力，外界的空氣由于負(fù)壓作用被源源不斷地吸入到低壓凝汽器內(nèi)，由于真空泵設(shè)計(jì)的抽吸空氣能力有限，大量空氣漏入以后真空泵不能及時(shí)抽走，低壓凝汽器內(nèi)積存的空氣量越來越多，使低壓凝汽器的壓力上升，即低壓凝汽器真空下降，負(fù)荷越低泄漏點(diǎn)處的負(fù)壓越大，吸入的空氣量也越大，真空隨負(fù)荷下降越來越低。而高壓凝汽器沒有泄漏點(diǎn)，其真空隨負(fù)荷變化而正常變化。

特征二：機(jī)組在80%以上額定負(fù)荷真空系統(tǒng)嚴(yán)密性優(yōu)秀，但在60%額定負(fù)荷以下低壓凝汽器真空下降，表明此時(shí)低壓凝汽器真空嚴(yán)密性已不合格，大量空氣漏入低壓凝汽器。從這個(gè)現(xiàn)象來看，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)也不能全面反映凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，即使機(jī)組的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果為優(yōu)秀水平，也要全程跟蹤機(jī)組真空系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)真空異常時(shí)要及時(shí)進(jìn)行運(yùn)行分析，查找原因予以消除。

2" " 低壓凝汽器真空下降原因分析

文獻(xiàn)[3-11]表明，影響汽輪機(jī)真空下降的主要原因有真空系統(tǒng)閥門/管道接頭泄漏、真空泵系統(tǒng)異常、低壓缸軸封壓力不足等。

通過低壓凝汽器真空“倒掛”的特征分析，結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，低壓凝汽器真空下降的原因可能為：一是低壓凝汽器所連接設(shè)備存在泄漏點(diǎn)，且該設(shè)備所處壓力狀態(tài)隨負(fù)荷變化分為正壓階段和負(fù)壓階段；二是低壓缸軸封汽量不足，高負(fù)荷時(shí)由于機(jī)組軸封處于自密封狀態(tài)，由本機(jī)高壓缸軸封泄漏出來的蒸汽作為軸封汽源能夠滿足低壓缸軸封所需要的汽量，負(fù)荷降低后，高壓缸軸封漏出的蒸汽減少，不足以提供低壓缸軸封所需要的軸封汽量，低壓缸軸封逐步轉(zhuǎn)換為輔助蒸汽汽源提供，同時(shí)真空系統(tǒng)的漏氣量會(huì)隨機(jī)組的負(fù)荷降低而增大，因?yàn)殡S著機(jī)組負(fù)荷的降低，在相同的循環(huán)水量下真空升高，一方面，處于真空狀態(tài)下工作的區(qū)域增大，使漏氣范圍擴(kuò)大，另一方面，隨真空的提高抽空氣系統(tǒng)的負(fù)壓變大，漏入的空氣量也會(huì)增大，此時(shí)所需要的軸封汽量也增大。低壓缸汽封處于軸封供汽的末端，軸封汽壓在沿程阻力作用下衰減降低，在低負(fù)荷時(shí)可能出現(xiàn)軸封汽量不足，軸端密封不嚴(yán)，冷空氣從低壓缸軸端漏入凝汽器，負(fù)荷越低，漏入空氣越多，真空越低。

3" " 低壓凝汽器真空下降原因排查

確定低壓凝汽器真空下降的可能原因后，泄漏點(diǎn)的可能范圍就基本能夠鎖定，即與低壓凝汽器相連的且設(shè)備內(nèi)壓力隨負(fù)荷變化可能出現(xiàn)負(fù)壓的設(shè)備：#7B、#8B低加系統(tǒng)；低壓凝汽器相對(duì)應(yīng)的軸封汽量不足則包括主機(jī)B低壓缸軸封段、A小機(jī)排汽端軸封段。

3.1" " 低加系統(tǒng)泄漏排查

在高負(fù)荷階段，對(duì)#2機(jī)組#7B、#8B低加的汽側(cè)放水門、排汽門進(jìn)行測(cè)溫，沒有發(fā)現(xiàn)溫度異常的閥門，對(duì)放水門、排汽門出口檢查也沒有漏氣；對(duì)#7B、#8B低加正常疏水和危急疏水管路放水門和排汽門檢查也沒有發(fā)現(xiàn)泄漏；對(duì)#7B、#8B低加所屬汽側(cè)管路、法蘭結(jié)合面全面檢查均未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。在低負(fù)荷階段，對(duì)#2機(jī)#7B、#8B低加所屬汽側(cè)設(shè)備全面檢查也沒有向內(nèi)吸氣的情況。低加系統(tǒng)泄漏引起低壓凝汽器真空下降的原因可以排除。

3.2" " 主機(jī)B低壓缸軸封供汽不足排查

由低壓缸軸封結(jié)構(gòu)圖（圖3）可以看出，汽封組由四片汽封組成，第一片汽封和第二片汽封之間的腔室是進(jìn)汽腔室，正常情況下軸封汽進(jìn)來后向左經(jīng)汽封片逐步降壓后流向低壓缸排汽口（負(fù)壓），向右經(jīng)第二片汽封降壓后先流向軸封回汽腔室，經(jīng)第三、第四片汽封后降為大氣壓力流出汽封組排向大氣，軸封壓力調(diào)整合適的時(shí)候軸封汽既不外漏，也不向內(nèi)吸氣，如果軸封壓力低，軸封汽量不足時(shí)，在低壓缸排汽口的高度真空抽吸作用下軸封汽會(huì)被全部抽吸至凝汽器內(nèi)，低壓缸外的空氣也會(huì)被抽吸到凝汽器內(nèi)，造成真空下降。

在負(fù)荷300 MW左右，對(duì)主機(jī)B低壓缸軸端汽封進(jìn)行檢查，沒有向外漏氣現(xiàn)象，用手靠向軸封端部，有明顯的略高于常溫的熱浪向外沖出，沒有向內(nèi)吸氣的聲音和負(fù)壓手感；DCS查看B低壓缸軸封腔室溫度，為120 ℃左右穩(wěn)定，沒有明顯的隨負(fù)荷下降而下降現(xiàn)象；現(xiàn)場(chǎng)檢查B低壓缸軸封進(jìn)汽隔離門狀態(tài)，為接近全開狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)低壓軸封進(jìn)汽隔離門測(cè)溫，溫度為150 ℃左右。綜合上述現(xiàn)象分析，主機(jī)B低壓缸軸封汽量充足，不存在軸封汽量不足從軸端漏空氣引起真空下降的可能。

3.3" " A小機(jī)排汽端軸封供汽不足排查

A小機(jī)軸封進(jìn)汽的接口在主機(jī)低壓軸封汽母管的末端，現(xiàn)場(chǎng)檢查A小機(jī)軸封進(jìn)汽、回汽總門為全開位，A小機(jī)進(jìn)汽端軸封進(jìn)汽隔離門和排汽端軸封進(jìn)汽隔離門為調(diào)節(jié)狀態(tài)，開度不大，排汽端軸封進(jìn)汽門因高負(fù)荷時(shí)軸封向外漏氣開度較小。

在#2機(jī)組高負(fù)荷時(shí)對(duì)A小機(jī)軸封進(jìn)行檢查，進(jìn)汽端和排汽端軸封均沒有向外漏氣的情況，對(duì)軸封腔室測(cè)溫均在110 ℃以上，A小機(jī)軸封系統(tǒng)和真空系統(tǒng)均運(yùn)行正常。

在#2機(jī)組負(fù)荷300 MW左右穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，對(duì)A小機(jī)軸封進(jìn)行檢查，進(jìn)汽端和排汽端軸封均沒有向外漏氣的情況，進(jìn)汽端軸封腔室測(cè)溫為110 ℃以上，排汽端軸封腔室測(cè)溫為100 ℃左右，進(jìn)一步檢查排汽端軸封，其上半圓弧段既沒有漏氣也沒有吸氣情況，其下半圓弧段手感沒有向外沖出的熱浪感，感覺輕微往里吸空氣，此時(shí)A小機(jī)排汽端軸封汽量明顯不足。

3.4" " 排查結(jié)論

經(jīng)過對(duì)A低壓凝汽器真空下降的可能原因逐一進(jìn)行排查，基本確認(rèn)為低負(fù)荷A小機(jī)排汽端軸封汽量不足所引起。

4" " A小機(jī)軸封調(diào)整

針對(duì)A小機(jī)排汽端軸封存在的問題：高負(fù)荷時(shí)軸封汽量過大向外泄漏，會(huì)造成小機(jī)潤滑油中進(jìn)水，油質(zhì)不合格，影響小機(jī)安全運(yùn)行；低負(fù)荷時(shí)軸端下部軸封汽量不足，會(huì)引起機(jī)組掉真空，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。必須調(diào)整A小機(jī)排汽端軸封進(jìn)汽門為一個(gè)最合適的開度，既不影響低負(fù)荷掉真空，也不能在高負(fù)荷時(shí)向外漏氣。

2023-01-12T09：30，#2機(jī)組負(fù)荷327 MW，#2機(jī)A、B凝汽器排汽壓力4.49/4.68 kPa，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)A小機(jī)軸封進(jìn)行調(diào)整，先將A小機(jī)進(jìn)汽端軸封進(jìn)汽門稍微關(guān)小，再緩慢稍開A小機(jī)排汽端軸封進(jìn)汽門，每開大1/4圈手輪停留1～2 min，觀察B低壓凝汽器真空變化情況，當(dāng)A小機(jī)排汽端軸封進(jìn)汽門開大1圈左右時(shí)，機(jī)組B低壓凝汽器排汽壓力突然下降了0.3 kPa左右穩(wěn)定，繼續(xù)開大A小機(jī)排汽端軸封進(jìn)汽門1/4圈時(shí)排汽壓力不再變化，維持這一開度停止調(diào)節(jié)，跟蹤觀察A小機(jī)低壓凝汽器排汽壓力已正常，各種負(fù)荷下均低于高壓凝汽器排汽壓力（圖4），機(jī)組真空系統(tǒng)已恢復(fù)正常狀態(tài)運(yùn)行。

5" " 防范措施

5.1" " 低負(fù)荷軸封汽量不足原因分析

從A小機(jī)排汽端軸封低負(fù)荷時(shí)上半部軸封汽量充足，下半部汽量不足的情況分析，應(yīng)該是汽封組上、下部分汽封間隙不均勻，上半腔室汽封間隙較小，軸封汽漏入低壓缸排汽口汽量小，而下半腔室汽封間隙過大，軸封汽漏入低壓缸排汽口汽量較大，下半腔室流向大氣側(cè)的軸封汽量不足，空氣反而從下部汽封漏入凝汽器。

小機(jī)汽封間隙不均勻的主要原因是機(jī)組運(yùn)行時(shí)間長了以后，在啟停過程中過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)軸承振動(dòng)大，汽封局部被磨損，小汽輪機(jī)在高轉(zhuǎn)速下存在質(zhì)量不平衡，轉(zhuǎn)子中心位置偏移，也會(huì)造成汽封間隙發(fā)生變化。

5.2" " 防范措施

（1）小汽輪機(jī)大修時(shí)需要對(duì)排汽端汽封間隙進(jìn)行調(diào)整，使汽封間隙整個(gè)圓周方向均勻。

（2）小汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)暖機(jī)要充分，軸承振動(dòng)大時(shí)延長暖機(jī)時(shí)間，不可強(qiáng)行升速過臨界轉(zhuǎn)速，防止振動(dòng)大損壞汽封片。

（3）運(yùn)行人員對(duì)汽機(jī)重要的監(jiān)視參數(shù)真空要全程跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)真空異常變化時(shí)及時(shí)分析查找原因。

6" " 結(jié)論

（1）汽輪機(jī)低壓軸封汽量對(duì)機(jī)組真空的影響非常重大，機(jī)組運(yùn)行中要保證軸封系統(tǒng)的正常運(yùn)行，大修中對(duì)汽封的調(diào)整要做到間隙既符合標(biāo)準(zhǔn)要求又均勻，才能保證真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性良好。

（2）真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性是否合格不能光看80%額定負(fù)荷以上的試驗(yàn)結(jié)果，在低負(fù)荷階段也要定期進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)在低負(fù)荷是否運(yùn)行正常，消除泄漏點(diǎn)，保證機(jī)組在全負(fù)荷階段都能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（3）低負(fù)荷時(shí)機(jī)組真空系統(tǒng)范圍擴(kuò)大，較高負(fù)荷時(shí)漏入的空氣量會(huì)相應(yīng)增加，真空嚴(yán)密性合格的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高，電力行業(yè)應(yīng)制定低負(fù)荷真空嚴(yán)密性合格的標(biāo)準(zhǔn)，特別是現(xiàn)在隨著新能源的迅猛擴(kuò)張，火電機(jī)組都加入到深度調(diào)峰的行列，火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行成為常態(tài)，更需要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)俱進(jìn)。

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收稿日期：2024-05-07

作者簡介：胡蓉蓉（1990—），女，江西新余人，助理工程師，研究方向：汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化。