影響PTA裝置汽輪機(jī)真空的因素及對(duì)策分析

摘 要：汽輪機(jī)真空是影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及安全性的主要因素，近期由于真空上升造成發(fā)電功率下降。文章分析了影響系統(tǒng)真空的主要因素，并針對(duì)這些因素采取了改進(jìn)措施，效果顯著。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；真空；因素；對(duì)策

1 概述

我公司PTA裝置凝氣式汽輪機(jī)采用自產(chǎn)0.21MPa蒸汽驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)額定輸出功率5MW。近期汽輪機(jī)系統(tǒng)真空出現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，由正常時(shí)的-80KPa升至-69KPa，發(fā)電功率也隨之降低，由2.3MW降至目前的1.8MW。真空變差不僅引起汽輪機(jī)效率下降、汽耗增加，還會(huì)使汽輪機(jī)排氣缸溫度升高，引起軸承中心偏移，嚴(yán)重時(shí)甚至引起機(jī)組震動(dòng)[1]，對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性有較大威脅。針對(duì)這一問(wèn)題我們對(duì)影響系統(tǒng)真空的因素做了深入細(xì)致的分析，并提出了行之有效的改進(jìn)措施。

2 影響系統(tǒng)真空的主要因素

2.1 機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)

機(jī)組負(fù)荷是影響真空最頻繁的因素之一，機(jī)組負(fù)荷升高，相應(yīng)的汽輪機(jī)低壓缸排汽量越大，凝汽器熱負(fù)荷越高，凝汽器真空也會(huì)隨之下降，如果凝汽器真空下降到一定的數(shù)值，一般情況下都要降低機(jī)組負(fù)荷，借以維持凝汽器真空。負(fù)荷的變化會(huì)同時(shí)造成凝汽器液位的波動(dòng)。凝汽器水位過(guò)高，汽輪機(jī)低壓缸排汽空間減小，換熱面積減小，從而使低壓缸排汽溫度升高，凝汽器真空降低。這不僅降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，更危害到機(jī)組的安全性，如果液位高至聯(lián)鎖對(duì)機(jī)組及整個(gè)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行影響更大。凝汽器水位過(guò)低，會(huì)影響凝結(jié)水泵的安全運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)保持系統(tǒng)負(fù)荷穩(wěn)定，從而使凝汽器保持一定的水位，過(guò)高或過(guò)低都是不可取的。

2.2 系統(tǒng)氣密性降低

由于空氣不凝結(jié)，聚集在凝汽器內(nèi)，又是熱的不良導(dǎo)體，使凝汽器換熱效果降低，從而降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)內(nèi)漏入空氣，主要從負(fù)壓的凝汽器系統(tǒng)進(jìn)入。由于連接到凝汽器的管道、設(shè)備較多，漏點(diǎn)查找比較困難，整個(gè)凝汽器及相關(guān)系統(tǒng)漏入空氣的幾率很大，各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能密封不嚴(yán)而造成漏氣。

2.3 蒸汽軸封系統(tǒng)異常

汽輪機(jī)軸封大多都采用迷宮式，軸封蒸汽通過(guò)低壓缸軸封形成迷宮汽封，從而使外界空氣不能漏入凝汽器內(nèi)，防止低壓缸因漏空氣而影響真空。低壓軸封蒸汽需要一定的壓力和溫度，低壓軸封蒸汽壓力過(guò)低則迷宮強(qiáng)度降低，外界空氣就會(huì)通過(guò)汽輪機(jī)的大軸漏入凝汽器使凝汽器真空變差。而當(dāng)?shù)蛪狠S封蒸汽壓力過(guò)高會(huì)使軸封蒸汽外漏和內(nèi)漏，外漏造成汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)帶水，內(nèi)漏過(guò)多也會(huì)使真空上升。

2.4 凝汽器冷凝效果差

2.4.1 循環(huán)水溫度高

冷卻水溫度對(duì)真空影響是很重要，蒸汽在凝汽器內(nèi)的冷卻主要取決于冷卻水。蒸汽受冷卻發(fā)生相變，相變時(shí)蒸汽汽化潛熱被冷卻水吸收，當(dāng)冷卻水進(jìn)口溫度下降時(shí)，其吸收熱量就增加，蒸汽冷凝溫度就越低，冷凝溫度的下降可使排汽壓力相應(yīng)降低，增大蒸汽在汽機(jī)內(nèi)部的焓降[2]，使得凝汽器內(nèi)真空降低。反之，當(dāng)循環(huán)水溫度較高時(shí)，蒸汽無(wú)法冷凝，凝汽器內(nèi)真空變差。

2.4.2 凝汽器端差大

循環(huán)水中的雜質(zhì)、鹽類(lèi)析出附著在凝結(jié)器管壁內(nèi)產(chǎn)生水垢，形成較大熱阻，造成傳熱效果變差，使傳過(guò)同樣熱量時(shí)傳熱端差增大，凝汽器排汽溫度升高，真空下降。端差是反映凝汽器熱交換狀況的指標(biāo)，相同條件下，端差增大，說(shuō)明凝汽器汽側(cè)積存了較多空氣，防礙傳熱管的熱水交換，造成熱交換性能差，直接造成真空變差。

2.5 抽氣系統(tǒng)效果差

為保證凝汽器內(nèi)真空，凝汽器連接抽氣系統(tǒng)。未凝蒸汽及不凝氣由射汽抽氣器抽出，經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝，蒸汽凝結(jié)后返回凝汽器，其余少量不凝氣外排。工作蒸汽壓力波動(dòng)流量降低時(shí)，抽氣系統(tǒng)不能滿足要求，無(wú)法將不凝氣抽出，系統(tǒng)真空變差。冷凝器效果不好，抽出蒸汽無(wú)法冷凝，使抽氣器噴嘴后的壓力升高，抽氣能力下降，同樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)真空變差。

3 提高系統(tǒng)真空的措施

3.1 保持系統(tǒng)負(fù)荷穩(wěn)定

保證系統(tǒng)在穩(wěn)定的負(fù)荷下運(yùn)行，關(guān)注蒸汽量并及時(shí)調(diào)整，使凝汽器保持一定的液位，使凝汽器的系統(tǒng)真空性能及各部分工況處于穩(wěn)定狀態(tài)，有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。

3.2 提高系統(tǒng)密封性能

從理論角度分析，凡是與凝汽器相通的且壓力高于凝汽器真空但又低于大氣壓的容器、管道、閥門(mén)、法蘭等都會(huì)是漏入空氣的因素。對(duì)這些關(guān)鍵部位進(jìn)行緊固，采用氦質(zhì)譜檢漏、灌水等方法做好真空系統(tǒng)查漏工作，保證系統(tǒng)密封性能。

3.3 改善軸封系統(tǒng)

保證現(xiàn)有氣封蒸汽的壓力穩(wěn)定，根據(jù)管網(wǎng)情況及時(shí)調(diào)節(jié)，避免壓力過(guò)高造成內(nèi)漏或外漏。同時(shí)增加備用蒸汽，防止壓力減低造成外界氣體泄漏進(jìn)入系統(tǒng)，有效保障氣封系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.4 提高凝汽器冷凝效果

采用高壓射水流對(duì)凝汽器管程進(jìn)行清洗，徹底清除管程內(nèi)表面的結(jié)垢。我裝置汽輪機(jī)無(wú)獨(dú)立循環(huán)水供應(yīng)及冷卻系統(tǒng)，凝汽器冷卻水由界區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)供給。日常生產(chǎn)過(guò)程加強(qiáng)監(jiān)控，循環(huán)水溫度升高要及時(shí)聯(lián)系降低溫度，保證供量。同時(shí)協(xié)調(diào)上游提高水質(zhì)，保證管程清潔無(wú)垢。

3.5 改進(jìn)抽氣系統(tǒng)

抽氣系統(tǒng)正常工作是維持系統(tǒng)真空的有效手段，從兩方面對(duì)抽氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。第一，更新抽氣器噴嘴。原抽氣器噴嘴由于運(yùn)行周期較長(zhǎng)，表面腐蝕嚴(yán)重，抽氣性能下降。對(duì)其進(jìn)行更新，并對(duì)材質(zhì)升級(jí)，保證抽氣效果。第二，冷凝器冷卻水改造。為減少循環(huán)水用量，原冷凝器采用凝汽器凝液作為冷卻水，溫度較高，當(dāng)不凝氣較多尤其凝汽器效果變差后無(wú)法完全冷凝。改造后采用界區(qū)循環(huán)水作為冷卻水，溫度低流量大，保證不凝氣完全冷凝。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)對(duì)影響系統(tǒng)真空因素的深入分析，采取了相應(yīng)的處理對(duì)策。通過(guò)保持系統(tǒng)負(fù)荷穩(wěn)定、提高系統(tǒng)密封性能、降低循環(huán)水溫度、清洗凝汽器管路、更換抽氣器噴嘴、冷凝器冷卻水改造等措施，真空由檢修前的-69KPa降至-83KPa，發(fā)電功率由1.8MW提升至2.4MW。對(duì)裝置的節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)都起到了積極地作用。

參考文獻(xiàn)

[1]胡念蘇.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2]楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1997.

作者簡(jiǎn)介：伊春（1985-），男，碩士研究生，助理工程師，現(xiàn)從事PTA生產(chǎn)管理工作。