低背壓凝汽器真空突降原因分析

曹蘭敏，曹銀觥

(1.中電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002；2.國電民權發電有限公司，河南 商丘 476800)

0 引言

真空的好壞對機組的運行經濟性有很大的影響，真空嚴重變差時甚至會造成機組無法承擔額定負荷。在運行中，凝汽器工作狀態惡化將直接引起汽輪機熱耗、汽耗增大和功率降低。對于引進型600 MW 機組，當真空低于設計值4.9 kPa后，凝汽器真空每降低1 kPa，汽輪機熱耗約增加1.5 %～2.5 %，汽輪機功率約降低1 %。若日平均負荷按照70 %額定負荷計算，影響發電量4 200 kW。

另外，真空下降會使汽輪機排汽缸溫度升高，引起低壓缸各個軸承中心偏移，嚴重時還引起軸系振動。為了保證機組出力不變，真空降低時需要增加蒸汽流量，這會造成軸向推力增大，導致推力軸承過負荷，影響機組的安全。因此，當真空系統出現異常時，必須采取必要措施遏制真空突降，確保機組安全運行。

影響凝汽器真空的因素很多，真空的好壞與凝汽器的清潔程度、冷卻塔冷卻效果、機組真空系統嚴密性、循環水泵性能及運行方式、抽空氣管道布置、真空泵性能、真空泵冷卻水溫、軸封系統等因素相關，其中任一環節出現問題均可能造成機組真空變差，進而影響機組運行的經濟性。

1 機組簡介

某公司1 號汽輪機為東方汽輪機有限公司生產的N600-24.2/566/566 型、超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，配備N-36000-5 型凝汽器。該凝汽器為雙殼體、單流程、雙背壓表面式凝汽器，有2 個斜喉部、2 個殼體(包括熱井、水室、回熱管系)。汽輪機排汽缸與凝汽器采用不銹鋼波形膨脹節連接。

該機組真空系統配備有3 臺真空泵。2010年機組A 修時，將2 臺凝汽器真空系統完全隔離，每臺凝汽器至3 臺真空泵進口處分別安裝有支管，每根支管上加裝手動門，即每臺真空泵可以分別對應2 臺凝汽器，切換操作方便。凝汽器抽空氣系統如圖1 所示。

圖1 凝汽器抽空氣系統

汽輪機軸封系統采用自密封汽封系統，即機組正常帶負荷時，高、中壓缸軸端汽封漏汽經噴水減溫后作為低壓軸端汽封的供汽?；仄到y設置有1 臺JQ-150 型汽封加熱器和2 臺軸加風機，用于抽出最后一段軸封腔室的漏汽，并維持該腔室微負壓運行。根據汽輪機廠家的規定，軸加風機啟動后，汽封回汽腔室維持負壓，壓力調整至95～99 kPa(絕對壓力)，即微負壓-1～-5 kPa。

2 B 低背壓凝汽器真空突降

2014-06-20 T21:49，在無任何操作情況下，B 低背壓凝汽器真空在3 min 內從92.5 kPa 突降至90.1 kPa，然后維持在90.1 kPa；汽輪機排汽溫度從40 ℃上升至45 ℃，超過了A 高背壓低壓缸排汽溫度。B 低背壓凝汽器真空突降后壓力保持穩定期間，A 高背壓凝汽器真空、排汽溫度無明顯變化。

檢查軸封壓力無明顯變化，B 低背壓側真空泵電流從189 A 上升至205 A。這是由于真空系統泄漏導致該側真空泵抽空氣量增加，從而使真空泵電流增加。

真空突降前后，軸加風機電流從18.6～19 A降至17.7～18.2 A。而凝結水溶解氧無明顯變化，可排除凝汽器水空間以下部分對真空的影響。

3 原因分析

3.1 初步分析及實驗

低背壓凝汽器真空在3 min 內突降2.4 kPa，平均突降量為800 Pa/min。從泄漏量來看，真空系統漏點較大。

根據前2 個月真空嚴密性試驗情況，初步懷疑是由B 低壓缸后軸封漏汽量增大、1B 小機排汽缸后軸封漏汽量增大造成的。采取措施先將軸封供汽壓力從40 ～50 kPa 提高至60 ～70 kPa，軸加風機進口門節流2/3，1B 小機后軸封回汽節流2/3，觀察B 凝汽器真空略有回升。啟動第3 臺真空泵，即保持B 低背壓側2 臺真空泵運行，該側凝汽器真空回到正常水平，2 個排汽缸溫差回歸正常?；謴驼婵毡眠\行方式，停運B 側1 臺真空泵，軸封壓力仍然維持60 ～70 kPa，觀察試驗情況，其試驗數據如表1 所示。

從表1 可以看出：提高軸封壓力后，B 低背壓凝汽器真空較之前下降約1 kPa，排汽溫度升高約2 ℃，較真空突降時已經明顯提高，但漏點仍然存在，問題仍沒有得到徹底解決。

表1 真空泵停運前后數據對比

3.2 系統全面排查

1 號機B 低背壓凝汽器真空突降時，正好2 號機處于啟動恢復階段，為排除是走錯位置誤操作閥門造成真空突降的可能性，對系統進行了全面排查。

(1)小機軸封進汽門誤關會造成真空突降且穩定。手動試驗B 小機軸封進汽手動門，閥門全開，且排除門頭脫落現象。

(2)真空泵進口門前放水門誤開會造成真空突降。全面復緊3 臺真空泵進口門前放水手動門，使其關閉嚴密，解開放水門后法蘭，未發現吸氣現象。

(3)凝結水再循環門與B 凝汽器相連，再循環門后放水門若誤開，會直接向凝汽器內漏空氣。就地檢查并復緊再循環管道2 道放水門，未發現吸氣現象。

(4)B 凝汽器真空破壞門檢查水封正常，門前法蘭、盤根無吸氣現象。

(5)檢查除氧器溢流門關閉情況，查10 天內記錄沒有發現除氧器溢流電動門開啟過，排除了除氧器向凝汽器內漏氧氣的可能。

3.3 氦質檢漏儀現場檢查

用氦質檢漏儀對系統進行查漏，查漏范圍包括：B 低壓缸4 個安全門、中低壓連通管處低壓缸大法蘭、B 低壓缸外缸人孔門、B 低壓缸前后軸封、B 小機低壓缸排汽缸、B 小機排汽缸大法蘭、大小機排汽缸溫度開關、真空變送器以及取樣管、B 凝汽器喉部膨脹節、B 小機排汽管(排汽蝶閥、安全門、人孔門)、7B/8B 低壓加熱器(汽側連接管道、水位計、連續排氣裝置、啟動排氣裝置)、三級減溫減壓器(減溫水管道、管道放水裝置、人孔)、B側本體疏水擴容器(連接疏水管、高低加放水管、熱工表計、與凝汽器連接的汽水側管道)。全部排查后未發現明顯漏氣點。這說明B 低背壓凝汽器真空系統沒有明顯外漏和內漏。

3.4 軸封系統試驗

提高軸封供汽壓力后，B 低背壓凝汽器真空有所好轉，在保持一臺真空泵運行的情況下，真空較正常狀態約下降了1 kPa。由此可見，軸封系統對真空影響最大。于是停運軸加風機，保持軸封系統正壓運行，停運一臺真空泵，觀察真空變化情況。

為避免軸加風機頻繁啟停，試驗時先關閉了軸加風機進口門。進口門全關后，軸加風機電流下降至12 A，軸封回汽母管負壓從-7 kPa 上升至+1.5 kPa，B 凝汽器真空突然回升，排汽溫度快速下降，如表2 所示。

表2 關閉軸加風機進口門真空對比

軸加風機進口門關閉后，B 凝汽器真空恢復到正常值。開啟軸加風機1/5，軸封回汽壓力由1.5 kPa 下降至-3.0 kPa，B 凝汽器真空又開始下降，期間軸封供汽壓力保持不變，如表3 所示。

表3 軸封回汽壓力維持-3.0 kPa 時真空變化

3.5 最終原因分析

軸封回汽母管變為正壓后，B 低背壓凝汽器真空恢復正常， 表明漏入凝汽器的空氣是通過低壓缸軸封回汽進入的。高、中、低壓缸以及小機汽缸軸端最外腔室與軸封回汽相連，為微負壓運行，該回汽腔室抽的是汽氣混合物，而凝汽器汽側又是高度真空，當B 低壓缸前后軸封的回汽管(在凝汽器內)出現斷裂后，促使從其他回汽腔室抽出的汽氣混合物沿著斷裂的回汽管被抽至B 凝汽器內，使該側漏入空氣量增加，造成真空下降、真空泵電流升高。

因此，B 低背壓凝汽器真空突降的根本原因為：B 低壓缸軸封回汽管在凝汽器內部分管段出現斷裂，造成空氣從軸封回汽母管串入凝汽器內。

4 采取措施

(1)為了防止油中進水以及高中壓封、閥門漏汽污染環境，應適當節流開啟軸加風機進口門，保持軸封回汽母管壓力不低于-3 kPa，減少各個軸封端抽汽量。

(2)適當提高軸封供汽壓力，保持軸封供汽母管壓力在60～70 kPa。

(3)B 低背壓凝汽器側保持2 臺真空泵運行。

(4)加強油質檢查，防止油中進水。

(5)利用機組停機機會，安排工作人員進入凝汽器內，檢查B 低壓缸軸封回汽管道破損情況，進行堵漏。

1 馬巖昕．300 MW 機組運行中真空低的原因分析及采取的措施[J]．電力安全技術，2012(6).