電廠冷凝器真空下降的診斷方法與干預(yù)措施

尹訓(xùn)利

中核核電運(yùn)行管理有限公司 浙江嘉興 314300

1 冷凝器真空的建立和維持

冷凝器與抽真空系統(tǒng)一起將做過(guò)功的低壓缸排汽或旁排系統(tǒng)排放的蒸汽冷凝成水，為汽輪機(jī)建立和保持持真空和水循環(huán)，維持最佳的熱循環(huán)效率[1]。

在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，利用抽真空泵將冷凝器及汽輪機(jī)、給水加熱器、除氧器等設(shè)備中的空氣抽出，此時(shí)建立真空的快慢由真空泵的容量及系統(tǒng)的嚴(yán)密性決定。機(jī)組沖轉(zhuǎn)后，汽輪機(jī)排汽中帶著一些不凝結(jié)氣體，以及空氣漏入真空系統(tǒng)中。這兩部分氣體的存在，給冷凝器的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了如下一些不利的影響：①真空降低，使冷凝器端差增大，降低熱效率；②有不凝結(jié)氣體分壓存在，使凝結(jié)水產(chǎn)生過(guò)冷度；③水中溶解氧的存在，造成設(shè)備與管道的氧腐蝕。

真空泵的作用就是：在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)建立初始真空；在機(jī)組正常運(yùn)行期間，維持冷凝器的真空，并有相關(guān)邏輯動(dòng)作。

2 某電廠真空系統(tǒng)的運(yùn)行方式

該廠真空系統(tǒng)配備有一臺(tái)啟動(dòng)真空泵和三臺(tái)維持真空泵，均為水環(huán)式真空泵。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)之前，首先應(yīng)投運(yùn)1臺(tái)啟動(dòng)真空泵和3臺(tái)維持真空泵。

3 影響真空的因素

在實(shí)際運(yùn)行中，影響冷凝器真空度的因數(shù)很多，主要有：機(jī)組功率、冷卻水溫度、流量、冷凝器管束表面的清潔狀況，以及真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性等。實(shí)際運(yùn)行中冷凝器內(nèi)的壓力可由與之對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度tS來(lái)確定，其有以下影響因素。

◆冷卻水量DW（或冷卻水溫升⊿t）對(duì)凝氣器真空的影響。當(dāng)凝氣量（蒸汽負(fù)荷）DC增加，溫升⊿t增大，冷凝器內(nèi)真空降低。當(dāng)冷卻水量減少，冷卻水流速降低時(shí)，冷卻水吸熱量將增加溫升⊿t升高，排汽溫度ts升高，真空降低。

◆冷卻水入口溫度對(duì)冷凝器真空的影響。冷凝器入口冷卻水溫度越高，則冷凝器出口冷卻水溫度tw2越高，凝結(jié)溫度ts也越高，對(duì)應(yīng)冷凝器的真空值就越低，真空效果越差。

◆傳熱端差δt對(duì)冷凝器真空的影響。取決于其構(gòu)造、清潔狀況、水的流量和流速，入口溫度、換熱面積，系統(tǒng)的嚴(yán)密性等。冷凝器在運(yùn)行中δt的數(shù)值越小，表明其運(yùn)行情況越好。

冷凝器真空下降的主要現(xiàn)象：汽輪機(jī)組的振動(dòng)增加，存在異常嘯叫聲，真空表指示明顯增大，排汽缸溫度升高；必須查明原因及時(shí)處理。

4 冷凝器真空下降的原因分析及應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)冷凝器真空惡化速度的不同，分為真空急劇惡化和真空緩慢下降兩種。

4.1 真空緩慢下降的診斷與干預(yù)

冷凝器真空緩慢下降，危害較小，要較長(zhǎng)的時(shí)間尋找故障點(diǎn)，應(yīng)從以下主要因素考慮：

（1）冷凝器循環(huán)水量不足、冷卻水溫度升高。當(dāng)循環(huán)水量不足時(shí)，產(chǎn)生的乏汽在凝結(jié)器中被冷卻的量將減小，使排汽缸溫度上升，凝結(jié)器真空下降。夏季南方海水溫度高達(dá)30℃以上，冷卻效果下降，冷凝器真空也將逐漸升高。

診斷及干預(yù)：

（2）冷凝器熱阱水位升高。冷凝器的熱阱水位過(guò)高時(shí)，淹沒(méi)凝結(jié)器鈦管或者凝結(jié)器的抽汽口，影響了冷凝器循環(huán)水與汽輪機(jī)排汽間的換熱，冷凝器的換熱面積減少，真空惡化。

診斷及干預(yù)：

4.2 真空急劇惡化

冷凝器真空急劇惡化時(shí)如果處理不及時(shí)，將會(huì)迫使機(jī)組停機(jī)。務(wù)必迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障點(diǎn)，確保安全、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)，一般有以下因素造成。

（1）真空泵切換中發(fā)生真空下降。對(duì)真空的影響與操作的設(shè)備內(nèi)容相關(guān)，嚴(yán)密監(jiān)視，一旦有異常，應(yīng)立即停止操作，將設(shè)備至于安全狀態(tài)，迅速啟動(dòng)備用真空泵，并根據(jù)實(shí)際狀況決定下一步行動(dòng)。案例：某電廠在泵停運(yùn)后未關(guān)閉入口閥門(mén)，導(dǎo)致密封水汽化后進(jìn)入進(jìn)入冷凝器，導(dǎo)致真空持續(xù)下降。應(yīng)對(duì)措施：①在前會(huì)上,對(duì)發(fā)事故充分預(yù)想及干預(yù)措施；②現(xiàn)場(chǎng)增加醒目的標(biāo)牌，要求在操作平穩(wěn)；③操作手動(dòng)隔離閥,需由兩人一同進(jìn)行。

（2）汽輪機(jī)軸封供氣壓力不穩(wěn)。在機(jī)組升降負(fù)荷或在運(yùn)行過(guò)程中，若軸封供汽壓力異常或中斷，真空會(huì)急劇惡化。案例：某電廠在大修后啟動(dòng)，汽輪機(jī)軸封有間歇性嘯叫聲，軸封加熱器殼側(cè)壓力大幅度波動(dòng)。應(yīng)對(duì)措施：將軸封加熱器殼側(cè)的微負(fù)壓到-7kPa，軸封蒸汽壓力調(diào)升到為30kPa，維持1小時(shí)左右，抽出冷凝水，嘯叫聲消除后，重新將軸加熱器殼側(cè)壓力和軸封壓力調(diào)至正常即可。

（3）在升降功率中真空異常變化。鑒于末幾級(jí)抽氣在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，尤其當(dāng)在快速升降功率各級(jí)抽氣壓力會(huì)有很大的變化，直接導(dǎo)致冷凝器真空的快速惡化。應(yīng)對(duì)措施：采取維持該功率臺(tái)階一段時(shí)間，若不能維持應(yīng)當(dāng)將設(shè)定值回調(diào)至先前功率水平。

4.3 真空惡化時(shí)原則性干預(yù)措施

①監(jiān)視汽輪機(jī)參數(shù)，凝結(jié)水溫度、液位，冷凝器真空和低壓缸排氣溫度。②如果進(jìn)行過(guò)影響冷凝器真空的操作，則按照以下步驟進(jìn)行處理：關(guān)注切換過(guò)的真空泵，軸封蒸汽運(yùn)行狀況，保證正確運(yùn)行配置；關(guān)注冷凝器水室的隔離操作，對(duì)應(yīng)的抽真空閥門(mén)在關(guān)閉位置；檢查備用真空泵運(yùn)行正常。③如果冷凝器真空逐漸緩慢上升，執(zhí)行以下步驟：手動(dòng)降功率；確認(rèn)啟動(dòng)真空泵并監(jiān)視；確認(rèn)汽輪機(jī)自動(dòng)脫扣，否則手動(dòng)脫扣汽輪機(jī)[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

冷凝器的真空狀況對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響，運(yùn)行人員應(yīng)了解設(shè)備和系統(tǒng)特性，清楚冷凝器真空異常的原因和處理措施，嚴(yán)格按照規(guī)程控制，加強(qiáng)參數(shù)監(jiān)視，及時(shí)響應(yīng)，確保使冷凝器真空系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。