汽輪機真空降低的原因分析及處理

雒成武

(太倉港協鑫發電有限公司,江蘇太倉 215433)

汽輪機真空降低的原因分析及處理

雒成武

(太倉港協鑫發電有限公司,江蘇太倉 215433)

根據純凝汽輪機工作原理,凝汽器的真空度對汽輪機的效率有重大影響,汽輪機的真空下降會使汽輪機的可用熱焓降減少,凝汽器的真空水平對汽輪發電機組的經濟性有著直接影響,參照600MW純凝機組,真空降低lkPa,機組熱耗率約上升1.0%,煤耗率增約3.2g/kWh。因此保持凝汽器及真空系統良好的運行工況,保證凝汽器的最有利真空是每個發電廠節能的重要內容。而凝汽器內所形成的真空受凝汽器傳熱情況、真空系統嚴密性狀況、冷卻水的溫度、流量、機組的排汽量及抽氣器的工作狀況等因素制約。因此有必要分析凝汽器真空度下降的原因,制定預防真空下降的措施,提高凝汽器性能,維持機組經濟真空運行,可以直接提高整個汽輪機組的熱經濟性,直接影響到整個發電機組的熱經濟性。

凝汽器真空 泄漏 原因分析 處理

汽輪機凝汽器真空下降原因分析,引起汽輪機凝汽器真空下降的原因主要有循環水泵故障,循環水量減少,循環水中斷;循環水溫升高;凝汽器熱水井水位高;主機軸封系統工作不正常,小汽機軸封系統異常;真空泵故障或真空泵分離器水位過高、過低;旁路系統調整不當或誤動作;真空破壞門誤開;凝汽器結垢或腐蝕傳熱惡化;凝汽器泄漏;真空系統泄漏;機組負荷變化等。以下就這些原因分別做出分析、闡述:

1 循環水量中斷或不足

1.1 循環水中斷

現象:循環水中斷時,循泵電流到零,凝汽器進出水壓力接近于零,真空急劇下降,各低真空信號發出。處理:循環水中斷應立即脫扣停機,鍋爐“MFT”,發電機解列,注意汽輪機轉速應下降。開啟交流潤滑油泵運行,注意潤滑油壓正常。嚴禁使用旁路系統(包括鍋爐5%旁路),關閉凝汽器水側進水門。停止開式冷卻水泵運行,注意潤滑油溫及各熱交換器溫度的變化。手動強制關閉主、再熱蒸汽管道上的疏水門。循環水中斷,使凝汽器溫度升高,應待凝汽器冷卻到50℃時方可向凝汽器送水。注意凝結水硬度的監視。強制打開低壓缸噴水降溫。真空接近于零,停止汽機軸封供汽,開啟凝汽器真空破壞門。根據情況必要時應檢查大、小機大氣隔膜是否破裂。循環水泵有明顯故障或有電氣故障信號,嚴禁強投循環水泵。完成停機的其他操作。

1.2 循環水量不足

循環水量不足的現象:真空逐步下降;循環水出口和人口溫差增大。由于引起循環水量不足的原因不同,因此有其不同的特點,所以可根據這些特征去分析判斷故障所在,并加以解決:

(1)若此時凝汽器中流體阻力增大,表現為循環水進出口壓差增大,循環水泵出口和凝汽器進口的循環水壓均增高,冷卻塔布水量減少,可斷定是凝汽器內管板堵塞,此時可采用反沖洗、凝汽器半面清洗或停機清理的辦法進行處理。(2)若此時凝汽器中流體阻力減小,表現為循環水進出口壓差減小,循環水泵出口和凝汽器出口循環水壓均增高,冷卻塔布水量減少,可斷定是凝汽器循環水出水管部分堵塞,例如出口閘門未全開或布水器堵塞。(3)循環水泵供水量減少,一般可從泵人口真空表指示的吸人高度增大、真空表指針擺動、泵內有噪音和沖擊聲、出口壓力不穩等現象進行判斷、此時應根據真空降低情況降低負荷,并迅速排除故障。(4)若虹吸被破壞時凝汽器進水壓力升高,出水壓力到零。在相同負荷和進水溫度下,凝汽器出水溫度升高,排汽溫度升高,真空下降。此時應關閉出水門,開啟出水側空氣門,觀察真空變化,排完空氣后調整出水門,真空應回升。(注意:兩側不能同時進行) 如循環水泵啟動或轉換,管內帶有空氣,應將凝汽器水側排空氣門開啟,排完空氣后關閉。如凝汽器水室,出水管等處有不嚴的現象,應在短時間內消除。

2 循環水溫升高

當電廠的循環冷卻水為開式水時,受季節影響大,特別是夏季,循環水溫升高,影響了凝汽器的換熱效果。當循環水進口溫度升高時,其吸收熱量就減少,蒸汽冷凝溫度就越高,冷凝溫度的升高可使排汽壓力相應升高,降低蒸汽在汽機內部的焓降,使得凝汽器內真空下降。循環水溫越高,循環水從凝汽器中帶走的熱量越少,據測算,循環水溫升高5℃,可使凝汽器真空降低1%左右。對于采用冷卻塔的閉式循環供水系統,水溫冷卻主要取決于冷卻水塔的工作狀況。由于飛散及蒸發損失,循環補充用水是較大的,及時補充冷水是保持冷卻水塔有效降溫的重要方面,應定期檢查冷卻塔內的分配管是否正常,出水是否完好,這些因素都直接影響水的分布均勻性,影響其散熱性能,通過每年清洗墊料,真空可恢復2%-3%,這樣降低凝汽器進口水溫是提高真空的有效途徑,這比提高循環水量更為有效。可見,循環水溫度對真空影響是很重要的。

3 凝汽器水位高

現象:凝汽器水位指示在“高－高” 值以上,凝結水溫度下降,真空逐漸下降。原因:凝結水泵故障或備用凝結水泵出水逆止門倒水;除氧器水位自動調整或凝汽器水位自動調整失靈和手動調整不當等。處理原則:運行凝結水泵故障應切換為備用凝結水泵運行,檢查原因,若無備用泵或兩臺凝結水泵均故障,不能立即消除時,應脫扣停機,當真空到零后,凝汽器向外排水;備用凝結水泵出水逆止門倒水應關閉其出水門或換泵運行;除氧器水位自動調整或凝汽器水位自動調整失靈應改為手動調整。

4 主機軸封系統工作不正常,小汽機軸封系統異常

主機軸封系統工作不正常,小汽機軸封系統異常會導致軸封供汽不足或中斷,使不凝結氣體從外部漏入處于真空狀態的部位,最后泄漏到凝汽器中,過多的不凝結的氣體滯留在凝汽器中影響傳熱,凝結水過冷度增大,不但會使真空迅速下降,同時還會因空氣冷卻軸頸,嚴重時使轉子收縮,脹差向負方向變動,軸封失汽,常由軸封汽壓自動調節失靈或手動調節不當引起,都應開大調門,使軸封汽壓力恢復正常,當軸封汽量分配不均引起個別軸封漏人空氣時,應調節軸封汽分門,重新分配各軸封汽量,汽源本身壓力不足,應設法恢復汽源,軸封汽不足或中斷在處理過程中,應關閉軸封漏汽門。

5 旁路系統調整不當或誤動作

旁路系統調整不當或誤動作會使大量的熱負荷直接進入凝汽器,增加了凝汽器換熱強度,當循環冷卻水量一定或不足時,就會導致凝汽器真空度下降。發現旁路系統調整不當或誤動作時應立即關閉誤動作的閥門。

6 凝汽器冷卻面結垢或腐蝕,傳熱惡化

當凝汽器內銅管臟污結垢時,將影響凝汽器的熱交換,使凝汽器端差增大,排汽溫度上升,此時凝汽器內水阻增大,冷卻通流量減小,冷卻水出入口溫差也隨之增加,造成真空下降。凝結器冷卻面結垢對真空的影響是逐步積累和增強的,因此判斷凝汽器冷卻面是否結垢,應與冷卻面潔凈時的運行數據比較。凝汽器冷卻面結垢的主要原因是循環水水質不良,在銅管內壁沉積了一層軟質的有機垢或結成硬質的無機垢,嚴重地降低了銅管的傳熱能力,并減少了銅管的通流面積。當結垢過多,真空過低時,就必須停機進行清洗。一般情況下,采用酸洗后機組真空會明顯改善。

7 凝汽器銅管泄漏

凝汽器銅管泄漏,是凝汽器最常遇到的故障之一。凝汽器銅管泄漏,將使硬度很高的冷卻水進入凝汽器汽側,凝汽器水位升高,真空下降,此外還使凝結水質變壞,造成鍋爐和其它設備結垢和腐蝕,嚴重時可導致鍋爐爆管。確認凝汽器銅管泄漏時應立即對銅管做堵管處理。

8 真空系統不嚴密

真空系統不嚴密,存在較小漏點時,不凝結的汽體從外部漏人處于真空狀態的部位,最后泄漏到凝汽器中,過多的不凝結氣體滯留在凝汽器中影響傳熱,使真空異常下降,這類真空下降的特點是下降速度緩慢,而且真空下降到某一定值后,即保持穩定不再下降,這說明漏汽量和抽氣量達到平衡。真空系統不嚴密漏氣量增多時,表現的主要現象是:汽輪機排氣溫度與凝汽器出口循環水溫的差值增大、凝結水過冷卻度增大。此時應立即查找漏氣原因和漏氣點并予以消除。

下面介紹一下一般容易發生漏氣的地點,以便查找和消除。

(1)軸封蒸汽未及時調整好造成軸封斷汽,使空氣從軸封處漏入,特別是在負荷突然降低時容易發生,應十分注意。(2)汽輪機排汽室與凝汽器的連接管段由于熱變形或腐蝕穿孔引起漏氣。(3)汽缸變形,從法蘭接合面不嚴密處漏入空氣。(4)自動排氣門或真空破壞門水封斷水。(5)凝汽器水位計接頭不嚴密,或其它與真空系統連接的設備或管道上的計量表連接管有缺陷。(6)真空系統的管道法蘭接合面、閥門盤根等不嚴密,特別是抽氣器空氣抽出管上的空氣門盤根不嚴密等。

9 結語

本文通過對影響凝汽器真空降低的各種因素進行分析和概括,以及出現上述情況時的判斷及處理方法進行闡述,凝汽器真空降低在電廠實際生產過程中會經常遇到,如何提高機組真空對提高汽輪機效率、降低發電煤耗實現節能減排具有現實意義,通過本文的闡述希望可以給大家做一學習和借鑒。

[1]安普亮.鄒縣電廠600MW汽輪機真空降低的分析與研究[D].山東大學:動力工程系,2004.

[2]沈士一,莊慶賀,康松等.汽輪機原理[M].北京:中國電力出版,1998.

[3]張發明.300MW機組凝汽器真空問題的研究[J].汽輪機技術,2002(4).

雒成武(1975—),男,江蘇蘇州人,工程師,長期從事發電廠運行技術工作。