凝汽器真空的重要性及其保持

范智勇，張國民，賀改玲，王東亮，黃付強

（河南煤業化工集團 鶴煤公司煤化工甲醇廠，河南 鶴壁 458000）

汽輪機是利用蒸氣做功的一種旋轉式原動機，具有熱效率高，輸出功率大，結構簡單，運行安全可靠，調速方便，振動少，噪音少，防暴等優點，因而被廣泛應用于電力、石油、化工等行業，作為發電機，壓縮機，給水泵等大型動設備的原動機。

蒸氣在汽輪機內主要進行兩次能量轉化，使汽輪機對外做功。第一次能量轉化是熱能轉化為動能，中壓蒸汽經過噴嘴靜葉柵后壓力降低，通過產生高速氣流而實現內能轉化為動能；第二次能量轉換時動能轉化為機械能。高速蒸氣的沖擊力施加給動葉片使葉輪高速旋轉，并傳遞力矩，通過汽輪機軸輸出機械功，完成動能到機械功的轉換。

1 真空重要性

汽輪機內作過功的乏氣離開汽輪機末端后進入凝汽器，凝汽器內的列管內流通著由冷凝液循環泵提供的冷卻介質，將汽輪機內排出的乏氣凝結為水。由于蒸氣凝結為水時，在體積上發生了驟然縮小的變化，使原來由蒸氣充滿的凝汽器封閉空間內形成了真空。為保持所形成的真空，抽汽器不斷將漏入凝汽器的空氣抽出，以防不凝結氣體在凝汽器內積累增多，從而使凝汽器壓力上升。集中在凝汽器底部和熱井中的凝結水，通過凝結水泵送往脫鹽水回收單位，作為鍋爐給水循環使用。

我們知道,提高汽輪機工作時蒸氣的初始參數和降低蒸氣的終壓都能提高循環的熱效率，隨著蒸氣終壓的降低蒸氣的可用焓降得以增加，同時，乏氣溫度也相應降低，因此，傳給冷卻介質的熱量也減少，熱量損失減少，這樣就使循環的熱效率在其他條件不變的情況下相應提高。

2 常見故障及處理辦法

凝汽器是凝汽式汽輪機的重要組成部分，其工作性能直接影響到整個裝置的熱經濟性和運行可靠性，在凝汽式汽輪機運行時，經常會遇到凝汽系統真空下降的問題，影響系統真空的因素是多方面的，當發現真空下降時根據現象查明原因，采取相應措施及時處理，下面是運行中常見的故障及其處理方法。

2.1 凝汽器冷卻水中斷

運行中真空表指示回零，冷卻循環水回水管側壓力急劇降低，汽輪機排氣溫度急劇升高，此時應迅速降掉汽輪機負荷，并投用備用冷卻水源。當真空降低到最低允許值時進行故障停機。由于冷卻水中斷使凝汽器超過正常溫度時，應當停機并關閉冷卻水入口閥門，等到凝汽器冷卻到50℃以下時，方可向凝汽器送水，否則，將因急劇冷卻造成冷凝器換熱管脹接口松動泄漏。

2.2 凝汽器冷卻水量不足

真空逐步降低，冷卻水出口和入口溫度差增大，由于引起冷卻水量不足的原因不同，還有其不同的特征，因此，要分別判斷并解決。

2.2.1 凝汽器冷卻水進出口壓差增大，冷卻水泵出口和凝汽器進口冷卻水壓均增高，噴水池噴水高度降低，則可斷定是凝汽器內管板堵塞，此時可采用停機清掃或停止凝汽器一半（雙流道式凝汽器可用）進行清掃處理。

2.2.2 凝汽器冷卻水進出口壓差減少，冷卻水泵出口和凝汽器出口循環水壓均增高，噴水池噴水高度降低，則可斷定是凝汽器冷卻水出口部分堵塞，如出口閥未全開或噴水池噴嘴堵塞等，此時可以全開出口閥以及清理噴水池噴嘴。

2.2.3 對排水利用虹吸作用的系統，若此時凝汽器中流體阻力減小，同時表現出凝汽器出口冷卻水真空降低，則可斷定是排水虹吸作用被破壞[3]。如排水管中聚集空氣或排水管插入虹吸進水面太少，這時應用冷卻水系統的輔機抽氣器恢復出口處真空，并迅速消除引起虹吸作用破壞的原因。

2.2.4 冷卻水泵供水量減少，泵入口真空表指示的吸入高度增大，出口壓力不穩有噪聲和沖擊聲，此時應根據真空降低情況降低負荷，并迅速消除缺陷。

2.3 凝汽器液位過高

凝汽器中凝結水液面超出熱井水位計上限，淹沒部分冷凝管，減少了凝汽器的冷卻面積，使部分作過功的乏氣不能及時冷凝成液體，從而使真空緩慢下降，當嚴重時如水位升高凝結水進入抽氣管，則真空迅速下降，抽氣器排氣管冒水。水位過高同時會使凝結水過冷度增加，造成水位過高的原因有：（1）凝結水泵故障：泵出口側壓力降低，電機電流減少等，此時應啟動備用凝結水泵，停下故障水泵；（2）冷卻水管破裂或管子與管板結合不嚴密，循環水漏入凝汽器汽側，造成凝結水水質變壞。對于雙流道凝汽器可降低負荷，停下一凝汽器，尋找并堵死漏水的管子；（3）備用凝結水泵出口止逆閥損壞，水從備用泵倒流回凝汽器內，處理更換止逆閥；（4）正常運行中誤將凝結水再循環閥門開大，將其恢復至正常閥位。

2.4 凝汽器冷卻面積垢

汽輪機排氣溫度與冷卻水出口溫度的差值增大：抽氣器抽出的蒸氣空氣混合物溫度增高，凝汽器內流體阻力增大。作真空嚴密性實驗證明抽氣器漏氣并未增加，其主要原因是冷卻水水質不良，可以改善水質，當積垢過多，真空過低時，就必須停機進行清洗。

2.5 真空系統不嚴密

漏入凝汽器汽側的空氣量增多，抽氣器超負荷工作引起真空下降。真空下降時，短時間關閉抽氣器的空氣閥門，時間小于1min，若抽氣器真空升高而凝汽器真空繼續下降，則表明真空降低是由于漏入空氣量增加所致。負荷降低時真空下降，負荷升高時真空又恢復正常，一般真空降低是由于汽輪機排汽端連接管道的接合面漏氣引起的。真空系統可能發生漏氣的地方很多，諸如排汽端與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，疏水閥，閥門，接口等，可根據具體泄露點采取不同方法予以消除。

2.6 軸封蒸汽調整不當

軸封蒸汽壓力過低，大量空氣從汽輪機軸端吸入而引起真空下降，可以重新調整軸封蒸汽壓力，以汽輪機兩端上升管有連續不斷的少量蒸汽冒出為宜。

2.7 抽氣器工作不正常

抽氣器是將漏入凝汽器內的空氣和蒸汽中的不凝汽氣體連續不斷的抽出，保持凝汽器始終在高度真空下運行，抽氣器運行狀態的優劣，影響凝汽器真空度的大小。

（1）抽氣器驅動蒸氣參數遠遠偏離正常值，使抽氣器效率降低，聯系低壓蒸氣管網，盡快恢復蒸氣參數。

（2）抽氣器凝汽器的疏水器故障或疏水旁路閥未關，此時可以調整其旁路閥或者更換疏水器。

（3）抽氣器冷卻器列管堵塞或冷凝液中斷或冷卻器水管破裂，冷卻器滿水如二級滿水，排氣管會有汽水混合物排除。如果是冷凝液中斷，可及時調整冷凝液泵以及向冷卻器供水的閥門的開度，如果確定是冷卻器列管堵塞或者破裂，則可停機處理。

（4）抽氣器工作不正常，噴嘴堵塞，噴嘴接頭墊片紕漏或抽氣器系統有泄漏，此時應切換至備用組抽氣器，并檢查噴嘴，抽氣系統查漏消漏。

3 結論

通過以上分析可知，凝汽器的真空度對凝汽式汽輪機裝置的效率、功率有重大影響，而在凝汽器日常運行維護中及時排除所發現的故障及隱患，檢測好真空度才能使凝汽器在最佳真空狀態下運行。