熱電廠凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組真空降低現(xiàn)象的分析

摘 要:我廠某小型凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組在不同負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)真空突降，抽氣溫度迅速上升的故障現(xiàn)象。試驗(yàn)與分析結(jié)果表明:射水抽氣器進(jìn)汽口處的堵塞以及抽氣器內(nèi)部真空的相互干涉，可能導(dǎo)致抽氣器抽氣能力不足，最終使機(jī)組在各工況下真空出現(xiàn)突降。

關(guān)鍵詞:凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組 真空降低 故障診斷

中圖分類號(hào):TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)10(c)-0100-01

汽輪機(jī)真空值是影響機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性的主要因素之一，凝汽器真空下降也是凝汽式汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中的常見故障;而造成汽輪機(jī)真空下降的原因卻很多，主要包括循環(huán)水量小、凝結(jié)器水位高、抽氣器抽氣量不足、循環(huán)水溫度高、真空系統(tǒng)不嚴(yán)密以及機(jī)組負(fù)荷增加等。當(dāng)汽輪機(jī)的真空下降后，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)汽輪機(jī)排汽溫度升高，背壓增大，凝結(jié)水溫度升高，凝結(jié)水泵氣蝕等一系列不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，因此有針對(duì)性地開展汽輪機(jī)真空下降現(xiàn)象的分析和研究顯得尤為重要。

1 基本原理分析

凝汽式汽輪機(jī)主要利用高溫高壓蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，除少量的泄漏外大部分的蒸汽都將全部進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水，而蒸汽凝結(jié)為水的速度與真空值的大小有著緊密聯(lián)系。因此維持一定的凝汽器真空值對(duì)保證汽輪機(jī)穩(wěn)定和高效率地運(yùn)行有著重要作用。

小型凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組真空系統(tǒng)影響機(jī)組真空的主要因素有4個(gè):⑴凝汽器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng);⑵抽氣器工作系統(tǒng);⑶凝結(jié)水系統(tǒng);⑷軸封調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說:當(dāng)冷凝器的循環(huán)冷卻水量突然減小或者中斷時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致冷凝器的冷卻效果降低，從而汽輪機(jī)排汽口進(jìn)入冷凝器的乏汽將很難凝結(jié)成水，進(jìn)而造成冷凝器真空下降;同時(shí)如果凝器的冷卻銅管結(jié)垢或者出現(xiàn)堵塞，致使汽水熱交換效率降低，端差增大，將會(huì)嚴(yán)重影響凝汽器的冷卻效果，使凝汽器的真空值降低。在這幾種情況下凝汽器排氣溫度由下式確定

式中為凝汽器的冷卻水溫升， ，;

為凝汽器端差，，;

為進(jìn)入凝汽器的冷卻水溫度，取決于水源的水溫;

為凝汽器出口的冷卻水溫度。

由于冷卻水量有限，所以存在;排汽與冷卻水間換熱面積不可能無限大，所以會(huì)存在凝汽器端差。還與凝汽器工作狀況有關(guān)，若凝汽器銅管有積垢，或有空氣附于銅管等情況，就會(huì)使增大，排汽壓力提高(真空下降)。

射水抽氣器系統(tǒng)對(duì)冷凝器真空的影響最為明顯，當(dāng)抽氣器噴嘴或進(jìn)口濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞，將直接導(dǎo)致抽氣器抽氣能力不足，使進(jìn)入冷凝器中的乏汽迅速增加，真空降低，同時(shí)汽輪機(jī)排至冷凝器的乏汽溫度也會(huì)上升。當(dāng)凝水泵抽吸能力不足或出現(xiàn)氣蝕，冷凝器中的凝結(jié)水位將會(huì)迅速上升，汽水混合物的容積空間變小，冷凝器中的絕對(duì)壓力將隨即逐漸上升，即其真空降低。

通過上述的原因分析可知:冷凝器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以及冷凝器的凝結(jié)水系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的真空緩慢變化，同時(shí)結(jié)合實(shí)際操作過程中真空突降與從冷凝器抽至抽氣器的汽流溫度上升的具體現(xiàn)象，可以推斷故障應(yīng)出在機(jī)組的抽氣器系統(tǒng)上。

2 射水抽氣器對(duì)于機(jī)組真空的影響

此機(jī)組的抽氣器是射水抽氣器，射水抽氣器的作用是抽出凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)氣體，以維持凝汽器的正常真空，所以抽氣器對(duì)凝汽器是否能正常工作影響很大。抽氣器故障會(huì)使抽氣器抽氣能力降低，凝汽器內(nèi)空氣增多，汽氣混合物傳熱系數(shù)很低，因?yàn)榕艢庵姓羝謮捍笥谀髦姓羝謮海耘艢鉁囟却笥谀龤鉁囟龋茨Y(jié)水溫度、過冷度增加而這段溫差的混合氣體要降至飽和態(tài)，也要靠循環(huán)水冷卻，總熱量增加，出水溫度增加。而端差等于冷卻度與凝汽溫度與出水溫差的和，顯而易見端差是增加的。其真空嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。射水抽氣器故障又分以下幾個(gè)方面:

(1)汽源壓力降低。因鍋爐檢修等原因蒸汽管道有雜物，堵塞了濾網(wǎng)或節(jié)流孔，就會(huì)使通過汽量減少，汽源壓力降低，產(chǎn)生不了足夠的負(fù)壓，抽氣能力下降，其表現(xiàn)為一、二抽蒸汽壓力均下降且波動(dòng)，真空波動(dòng)，只是一級(jí)運(yùn)行有時(shí)效果反而更好些，排氣口有氣喘現(xiàn)象。

(2)噴嘴堵塞，雜物堵塞噴嘴同樣能使抽氣不正常，負(fù)壓低，抽氣能力下降，其表現(xiàn)為一、二抽蒸汽壓力均上升，堵塞級(jí)前面截止閥，汽壓下降慢，可升降壓沖洗，一般為二級(jí)堵塞。

(3)汽側(cè)水位過高或過低也會(huì)使抽氣能力下降，過高時(shí)淹沒銅管，汽氣混合物凝結(jié)空間減少，換熱量下降，出水溫度下降，混合物中蒸汽不能完全凝結(jié)，疏放排氣口冒白煙、甚至冒水;過低，疏水水封時(shí)有破壞，一級(jí)排汽回排凝汽器，造成凝汽器真空下降，同時(shí)二級(jí)抽氣顯示抽氣室真空上升。一排與凝汽器壓差降至一定程度，凝汽器真空又微有上升，一排壓力上升，二級(jí)抽氣室真空下降，表現(xiàn)為二級(jí)抽氣真空反復(fù)波動(dòng)。

(4)冷卻水室存氣也會(huì)使換熱面減少，換熱量降低，抽氣能力下降，但一般只發(fā)生在開停車階段，因?yàn)檎＿\(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水經(jīng)泵加壓后脫離飽和態(tài)，即使凝結(jié)水泵輕微漏氣，經(jīng)加熱器加熱，其溫度仍遠(yuǎn)低于飽和溫度，其溶解度也有顯著增加，所以水不會(huì)汽化，也不會(huì)有氣體逸出，所以水室中不會(huì)有氣體存在。

3 凝汽器凝結(jié)水系統(tǒng)對(duì)機(jī)組真空的影響

凝結(jié)水泵故障會(huì)使泵打水量少，凝汽器水位升高，淹沒銅管，造成水—水換熱，蒸汽凝結(jié)面積減少，傳熱溫差增大，排汽溫度升高，真空降低，端差增加。同時(shí)，凝結(jié)水溫度降低，過冷卻度增加。而且使射水抽氣器冷卻水量減少，抽氣能力降低，排出的空氣和蒸汽混合物明顯增加，凝結(jié)水泵打水不正常，常由盤根、入口管漏空氣引起。這樣進(jìn)一步加劇了真空的降低。

4 解決措施

(1)將機(jī)組的射水抽氣器進(jìn)行分解后，發(fā)現(xiàn)其進(jìn)汽口處的濾網(wǎng)存在一定量的雜物堵塞了部分進(jìn)汽孔，同時(shí)將射水抽氣器聯(lián)通處聯(lián)通孔堵塞，影響了抽氣器內(nèi)抽氣腔的聯(lián)通。在將雜物清除完畢，同時(shí)打通射水抽氣器的聯(lián)通孔后，抽氣器的耗汽量上升，機(jī)組真空保持在穩(wěn)定值運(yùn)行。

(2)對(duì)于凝結(jié)水系統(tǒng)，加強(qiáng)凝結(jié)器反沖洗，避免凝結(jié)器冷卻管堵塞影響凝結(jié)器真空我們應(yīng)該時(shí)刻觀察凝結(jié)水泵泵體溫度，防止凝結(jié)水泵突然跳閘，影響機(jī)組真空。

5 結(jié)論

機(jī)組在基本運(yùn)行負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)了真空降低不穩(wěn)定的現(xiàn)象，通過對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)的檢查，凝汽器真空度降低，往往是多種因素共同作用的結(jié)果，但我們只要依據(jù)相關(guān)的征兆認(rèn)真分析、仔細(xì)排查，不難逐一確定，再采取相應(yīng)的措施，就能保持機(jī)組的正常運(yùn)行。

射水抽氣器進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞導(dǎo)致其抽氣能力不足為此故障的基本原因;在對(duì)射水抽氣器進(jìn)汽口的濾網(wǎng)進(jìn)行清理后，抽氣器抽氣能力上升，各工況下的真空穩(wěn)定，故障消除。

參考文獻(xiàn)

[1]凝汽式汽輪機(jī)真空下降的原因及分析.黑龍江冶金，2003.

[2]小汽輪機(jī)真空泄漏對(duì)機(jī)組真空狀況的影響.河北電力技術(shù)，2004.

[3]凝結(jié)水過冷度及其對(duì)機(jī)組性能的影響分析.汽輪機(jī)技術(shù)，2002.

[4]基于故障樹的凝汽器低真空運(yùn)行原因分析及故障診斷.電站輔機(jī)，2003.

[5]火電廠汽機(jī)設(shè)備及運(yùn)行.中國(guó)電力出版社，2002.