汽輪機凝汽器最佳運行工況實時分析技術的研究

叢輝

摘 要：隨著電力企業對電機組大容量方向的發展需要，機組發生故障的危害程度也會逐步增加。因此，為了保證運行中沒有出現故障狀態，就需要對凝汽器系統性能診斷進行研究，分析汽輪機凝汽器在各種工況下的運行特性，對于提高汽輪機的運行水平具有重要意義。該文通過分析汽輪機凝汽器凝結蒸汽量的變化規律，利用優化方法，在調整循環冷卻水泵群的配伍上，把理論分析和試驗分析相結合，同時對汽輪機的主要特性和運行故障診斷進行了闡述。

關鍵詞：汽輪機凝汽器 循環 優化 監測 技術

中圖分類號：TK264.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0034-01

電力機組運行經濟性是發電廠日常運行管理的一項重要內容。對于發電廠性能分析與優化，首先需要確定發電機組運行的經濟狀況并分析經濟性降低的各種因素，檢查凝汽設備的真空系統是否嚴密，防止凝結水含氧量升高。同時對真空系統進行狀態監測和故障診斷，利用溫升和端差來監測凝汽器運行狀況。根據已有的修正曲線和凝汽器運行狀態監測信息準確確定這些主要參數的應達值，對設備運行狀態進行評估，判定其所處的狀態，進行顯示和記錄，對異常狀態進行警報和及時的處理，以此來確保機組的安全經濟運行。

1 汽輪機的凝汽器

1.1 汽輪機的凝汽器是一個故障頻發、復雜多變的設備

隨著電機組大容量的應用，為了保證機組在運行中沒有出現故障狀態，就需要對凝汽器系統性能診斷的研究，對提高機組運行經濟性、預測凝汽器的早期故障具有重要的參考價值。在生產過程中，利用變量之間的最佳配伍比例來發揮凝汽器設備作用，可以有效提高熱機在能量轉換過程中的工作效率。

1.2 凝汽器壓力應達值計算及分析

凝汽器的壓力是影響機組的安全經濟運行的主要因素。凝汽器壓力的應達值要保持在運行工況條件下應該達到的最佳值。在運行工況下確定凝汽器壓力的應達值，所得到的測量數據可以作為電廠節能分析的參考依據和監視設備故障的輔助手段。由于汽輪機凝汽器冷卻面積的不同區域中，汽流速度和冷卻水流速的排列形式都不盡相同，所以不同區域內的傳熱系數也有很大差別，需要選用一種適于計算所需的凝汽器方法。

1.3 汽輪機凝汽器的運行方式對電廠經濟性的影響

汽輪機凝汽器的運行方式實質上是研究汽輪機、凝汽器和循環水泵三個子系統的各自運行特性，三者的相互配合的運行方式為最佳運行方式。

2 汽輪機凝汽器故障診斷

2.1 診斷方法

凝汽器的故障診斷是整個電廠設備故障診斷的一個子系統，經過分析發現，很多診斷方法上與電廠實際結合不太緊密，需要與人工智能、神經網絡、模糊數學相結合。各種故障只有利用多種方法才能獲得用戶滿意，目前的普遍方法是憑借經驗和大量試驗來確定，同時還可以利用故障診斷灰色系統方法來研究信息的關系，去揭示未知的診斷信息。

2.2 建立最佳真空模型

由于凝汽器水側污垢長期存在，對凝汽器運行產生重要影響。因此，重點是通過微增出力試驗和循環水泵耗功試驗，結合電廠實際運行數據，在實現電廠機組循環水優化的基礎上，確定汽輪機運行時的最佳真空模型。這些方法可以較精確地計算汽相流場以及空氣濃度、傳熱系數和熱負荷等重要參數的分布，是分析評價汽輪機冷凝器是否合理性的一種有效手段。

2.3 真空系統性能的評定

真空系統中凝汽器是汽輪機真空系統的核心設備，其運行性能對汽輪機組循環熱效率有很大的影響，真空系統性能的優劣直接決定凝汽器真空的好壞。凝汽器的耗水量約占電廠總耗水量的43.8%～80%，諸多數據表明，凝汽設備對于火電機組的運行維護是一個至關重要的設備。如果真空系統不嚴密會影響機組理想焓降，就會造成凝結水含氧量升高，導致機組的腐蝕加速。例如：凝汽器水側污垢普遍存在，增大了凝汽器傳熱熱阻的阻力，凝汽器端差高于設計值，造成設備在低真空或增加循環水量和循環水泵耗功的情況下運行，減少了電廠的整體經濟效益。

2.4 汽輪機冷凝汽器全工況運行檢測

計算分析以兩個迎風面風速工況，即軸流風機全速運行和半速運行為例。通過觀察汽輪機凝汽器凝結蒸汽量的變化曲線，可以看到，隨空冷凝汽器進口空氣溫度升高，相應的汽輪機背壓也相應升高。隨凝汽器凝結蒸汽量的增加，凝汽器凝結溫度和背壓也增加，此時機組運行經濟性明顯下降。因此，在溫度較高的季節，要想保證汽輪機安全經濟運行，就需要降低凝汽器熱負荷，導致機組達不到設計出力。反之，如果汽輪機要在高背壓下運行，機組運行的經濟性降低。空冷凝汽器性能考核驗收實驗也是以該性能曲線為依據，按照 VGB-R131Me導則，對汽輪機的空冷凝汽器性能考核驗收，當所測得的凝結蒸汽量超過相同氣溫條件下查得的蒸汽量，就表明空冷凝汽器滿足設計要求，反之，表明汽輪機凝汽器性能考核達不到要求。

3 結語

總之，汽輪機冷凝汽器凝與蒸汽量有關，需要掌握汽輪機凝結蒸汽量溫度的變化規律，對于進行直接空冷凝汽器全工況運行特性分析有指導意義。

參考文獻

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