提升透平發電機真空低下的有效措施

何湘岳

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

動力車間2#動力中心透平發電機是利用閃速爐熔煉、轉爐吹煉的高溫煙氣經各自的廢熱鍋爐回收余熱所產生的飽和蒸汽來進行余熱發電的設備，機組容量5500kW。根據余熱發電的特點，設有冷凝器系統、主蒸汽旁路系統、抽氣系統、復水系統，以滿足不同情況下主生產工藝生產的需要。機組由一個高壓端、一個低壓端和一個發電機組成，高壓或低壓既可單獨運行，又可并列運行。

2 現狀、存在的問題及其主要影響

2#透平發電機投產運行一段時間后，透平發電機復水器真空值不能維持在較好的范圍，其中主要表現為透平發電機在低負荷時(3000kW以下)，若運行一組主抽，復水器真空可保持在－65kpa左右，此時若進一步增加負荷(4000kW以上)，復水器真空將降低到－52kpa至－30kpa之間。另外，還出現過在低壓端蒸汽25t/h以上開機時，復水器真空瞬間降低很明顯(真空由－68kpa降至－19kpa)，幾分鐘后才逐步恢復到一個較低水平。

圖1 透平機組熱力流程圖

復水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汽輪機裝置的熱經濟性和運行可靠性。復水器在汽輪機裝置中執行冷源作用，即將凝氣式汽輪機的排汽凝結成水，并帶走蒸汽凝結時放出的熱量，建立和維持汽輪機排汽口真空，使進入汽輪機的蒸汽膨脹到盡可能低的有利壓力，增加蒸汽的可用焓降;最后凝結成水重新送往除氧器，作為鍋爐給水，循環使用，從而提高整個裝置的熱經濟性[1]。透平機組熱力流程見圖1。

汽輪機復水器運行中的主要監視參數是真空，而真空對汽輪機運行經濟性影響是比較大的，所以正常運行中應盡可能的使復水器在最佳真空狀態下工作，真空不宜過高或過低，過高會降低冷凝水溫度增加能源消耗，過低會造成透平機效率低和運行安全[2]。若該情況不能得到很好的解決，特別是在低壓側蒸汽量達到32t/h以上時，開機時真空在瞬時低下的話，即復水器壓力超過大氣壓時會使排汽安全閥動作。本機組復水器采用水封彈簧式安全閥，當復水器壓力超過大氣壓0.02Mpa，安全閥迅速全開，使蒸汽排空，以保護汽輪機組的安全[3]。如此一來，透平發電機組就必須立馬停機，造成經濟上的損失。

3 原因分析及處理改造措施

針對這種情況，我們對照相關數據排除了一些影響因素并制定了下列對策及方案:(1)檢查與復水器真空有關的管路、接頭漏點。(2)恢復氣封蒸汽的使用。(3)對抽氣器濾網進行清洗。(4)對抽氣器用蒸汽管道節流孔板進行檢查更換。(5)和疏水器技術人員交流，分析中冷器氣封疏水器選型是否合適[4]。

通過采取以上對策及方案，并經過一個月的試驗和觀察，復水器真空有一定的好轉，但仍達不到最佳狀態。改進前主要參數見表1。

表1 改進前透平運行主要參數表

為了徹底查明故障原因，利用閃速爐定修時間，先用中冷器一級抽氣器對復水器抽真空，發現不能建立真空(真空表為正壓)，經過分析后判斷為一級抽氣器能力不足，問題出在一級抽氣器上，接下來馬上對該抽氣器解體，發現噴嘴外接螺紋及調整墊片均被蒸汽沖刷出較深的溝槽。在主抽氣器工作的時候，蒸汽從溝槽里漏出，首先造成用于抽氣用的蒸汽量減少，抽氣效率下降;再而蒸汽漏出來時，使得抽氣器的空氣吸入口處形成紊流狀蒸汽流，大大影響空氣的抽出。改進前抽氣器噴嘴及連接法蘭如下圖2所示:

圖2 改進前的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

經過分析表明該主抽氣器之所以會沖刷出溝槽主要有以下原因:(1)我們的透平發電機是余熱發電的，蒸汽的來源受限于主工藝的影響，過度的開停機使得抽氣器噴嘴由于熱脹冷縮、螺紋松動，與調整墊片出現間隙，蒸汽長時間沖刷出溝槽來。(2)主抽氣器的頻繁切換運行，也是造成該情況的主要原因。(3)廠家設計的抽氣器與我們余熱工藝有沖突。

針對上述情況，如果只是單純的更換抽氣器，按照該次抽氣器使用的時間算，大概兩年左右的時間就得更換新的抽氣器，造成經濟上的浪費也加大了檢修時間及其費用。所以現在最大的問題是如何在不改型的情況下提高抽氣器的使用壽命。

主抽氣器的工作原理及流程:空氣蒸汽混合物從復水器中被一級抽氣器抽吸到混合室，在混合室內與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進入擴壓器，經過壓縮后排入中冷器。該混合物經中冷器冷卻后，空氣和部分未凝結蒸汽再被二級抽氣器吸入，在混合室內與噴嘴射出的高速蒸汽流混合進入擴壓器，經過壓縮后排入后冷器，再經過冷卻后，蒸汽冷凝成水，空氣則排于大氣[5]。整個抽氣器基本上由噴嘴連接法蘭、調整墊片、噴嘴、喉管、擴壓管組成;調整墊片是用于調整抽氣器效率點，通過調整噴嘴口和喉管的軸向位置來調整抽氣器的具體效率值，達到調整復水器真空處于最佳范圍[6]。該設計與工藝有一定的沖突性，經過分析計算，我們已經可以得出該組主抽氣器的最佳效率值;并初步大膽設想，取消調整墊片，以抽氣器的最佳效率范圍不變為基準，直接把噴嘴焊接到噴嘴連接法蘭上，且在噴嘴連接法蘭和抽氣器殼體設置墊片用于調整效率點。改進后噴嘴及連接法蘭如下圖3所示:

圖3 改進后的抽氣器噴嘴及連接法蘭示意圖

4 改進效果

改進后的收到良好效果:(1)從根本上解決了抽氣器與工藝的沖突性，從設備上適應工藝的變化。(2)一勞永逸，解決了抽氣器所存在的缺陷。(3)降低了處理調整最佳真空值的勞動強度。(4)從根本上解決了抽氣器的使用壽命問題，使得抽氣器的使用壽命提高至最經濟范圍。 (5)改進后，透平機組投入試運行，復水器真空得到明顯的改善，透平機組在滿負荷5500kW左右運行時，真空值仍能達到－85kpa。表明真空問題的所在我們已經找到并做出正確的處理，從主抽氣器的運行狀況看來，改造的目的和效果均達到了預期的設想結果。改進后主要參數見表2。

表2 改進后透平運行主要參數表

5 結語

透平發電機在運行中最常碰到的問題大多是復水器的真空問題，怎樣去判斷處理問題乃至改造一直是我們學習和探討的方向;特別是在實踐工作中，問題不斷，我們學習和處理問題的能力也需不斷提高。

[1]沈士一.汽輪機原理[M].北京:水利電力出版社，1992:12－13.

[2]種道彤，劉繼平，嚴俊杰.漏空氣對凝汽器傳熱性能影響的實驗研究[J].中國電機工程學報，2005(04):25－27.

[3]吳宗澤.機械設計[M].北京:高等教育出版社，2001:85－86.

[4]魏先英，余耀.汽輪機可靠性分析 [J].熱力透平，1989(01):37－39.

[5]楊靜，沈安德.熱工自動裝置檢修[M].中國電力出版社，2007:62－63.

[6]孫桓，陳作模.機械原理[M].第五版.北京:高等教育出版社，1996:42－45.