凝汽器真空度降低原因分析及處理

陳鳳生

國家電投江西電力有限公司分宜發電廠

1 引言

凝汽器真空在對汽輪機運行中的經濟安全性等指標發揮著重要的作用，通常情況下，取得了設備規劃人員、施工單位、使用單位的重點關注。要是凝汽器的真空度太低不但會使得汽耗增加，降低汽輪機的工作效率和整個機組運行的經濟性，還會由于其排汽溫度太高造成汽輪機的軸承溫度提高，軸心處出現位置移動，使得機組的震動幅度特別大，降低了汽輪機組工作平穩性。并且，在對凝汽器進行真空檢測，如果真空沒有達到標準值時，要想保證汽輪機組出力恒定，就需要加大蒸汽流量，會引起軸向推力增大，使推力軸承長期處于過載狀態就會非常容易出現設備故障。所以，對造成凝汽器真空度低的原因進行分析并進行優化能夠給機組的安全工作和增強經濟性提供保障。

2 凝汽器真空度下降的危害

（1）降低了凝汽器中的真空度，其蒸汽做功能力也會隨之降低，在確保機組負荷情況穩定的前提下，加大了蒸汽的流量，而葉片由于蒸汽流量太大會造成過負荷。

（2）真空度下降增加了機組的軸向推力和軸向位置的移動，情況嚴重時還會導致推力瓦負荷過大而損壞。

（3）真空度降低增大了低壓缸的排汽溫度，而低壓缸的溫度過大會造成低壓轉子出現熱膨脹、熱變形的情況，還可能會導致低壓缸中心線產生改變，從而造成機組振動幅度和低壓脹差加大，也會縮短低壓缸動靜的間距以至于消失，產生動靜摩擦故障。

（4）真空度降低增加了循環水出入口和凝汽器銅管的溫度，因為銅、鋼金屬的傳熱與膨脹系數有差別，會造成凝汽器銅管脹口松動，從而使得凝汽器泄露。還有概率發生在溫度升高時不發生泄漏，卻在溫度回落時發生泄漏的現象。要是凝汽器的泄漏狀況不太嚴重，還可維持機組連續運行，而一旦凝汽器的大部分管道都出現泄漏或者幾個凝汽器都泄漏嚴重時甚至會導致停機。

（5）在真空度下降過程中，將極大地降低低壓缸末級葉片的容積流量，還會造成末級葉片與設計工況嚴重不符，導致末級葉片出現脫流與漩渦狀況，并且還將在葉片的某個位置形成很大的激振力，這種力度即使不會在葉片或葉片組中出現共振，卻會造成葉片出現顫振，因為頻率低導致振幅大而破壞葉片。

3 凝汽器真空緩慢下降原因

3.1 循環水量中斷或不足

3.1.1 循環水中斷

由于循環水中斷造成的真空度迅速降低的表現為：凝汽器的前循環水泵出口側壓力極速降低；冷卻塔未噴水；真空表指示回零等現象。而造成這些現象的原因包括：在循環水泵或者水泵中的驅動電機出現問題；在循環水吸水處的過濾裝置被堵住，使得吸入水量較少；在循環水泵當中，軸封、吸水管的密閉性不夠或是出現破損裂開，空氣乘機進入等。而一旦循環水中斷，就需要立馬將汽輪機的負荷去除，在真空度下降到最低限值時（600mmHg）就停止運行。

3.1.2 循環水量不夠

循環水量不夠的顯著特點為：真空度漸漸降低；在循環水的出入處具有較大的溫差。因為造成循環水量不夠具有非常多的因素，所以也形成了各種各樣的特征，大致涵蓋了這些方面：

（1）要是在循環水量不夠時增加凝汽器中流體的阻力，使得循環水出入口的壓差變大，并提高了循環水泵與凝汽器的循環水壓，降低冷卻塔的布水量，就能判斷出故障為凝汽器中管板受阻，可以通過停止運行機組的方式實施處理。

（2）假設循環水量不夠，減弱了凝汽器內流體阻力，就會出現冷卻塔布水量變少；循環水出入口壓力差距縮小；循環水泵與凝汽器出口處的循環水壓增加等現象，大致能判斷為是由于循環水的出水管處被堵住所導致。

（3）要想確定供水量在循環水泵中的合理程度，通常能夠通過對水泵入口處的真空表指示吸入量、指針擺動情況、泵中異常音量、出口處壓力平穩性等因素來做出判斷，最好通過真空度降低程度來減少負荷，實現故障處理。

3.2 凝汽器熱負荷過高

因為機組的抽汽逆止閥、主蒸汽管、主汽門前、高低壓加熱器、調節汽門前等多個部位疏水都接入了凝汽器，加大了凝汽器的換熱強度，在循環冷卻水容量被限制或出現不足的情況時，就會降低凝汽器的真空度。優化的方式就是把上述幾部分的疏水系統增加分流管道和閥門，或者把它們接到電廠的疏水擴容裝置或疏水箱當中，來減少凝汽器的熱負荷。

3.3 凝汽器冷卻系統產生結垢或腐蝕，傳熱惡化

在凝汽器當中的銅管出現結垢現象時，就會減少凝汽器的熱交換，加大凝汽器的端差，提高排汽溫度，這時就加大了凝汽器中的水阻力，減少冷卻水通流量，加大其溫差，出現真空度降低的現象。循環水水質不夠好是導致凝汽器冷卻面出現結垢的關鍵因素，在銅管當中的表層形成一層軟質有機垢或硬質無機垢，極大的損壞了銅管的傳熱性能，并縮小了銅管的流通面。一旦結垢太多造成真空度太低，務必停止運行后將污垢去除。

3.4 凝汽器真空系統不嚴密產生泄漏

在凝汽器當中的真空系統密閉性不夠好，而其中漏點較小時，無法凝結的氣體就會進入到真空區域中，最終流入凝汽器里，大量無法凝結的氣體停留在凝汽器里會減弱傳熱功能，使得真空降低，這種真空下降的特點是具有非常緩慢的速度，并且在降低到一定值后，就會維持狀態穩定不會繼續下降，這意味著泄露的量與抽出的量維持平衡狀態。在真空系統密閉性不夠加大漏氣量時，通常表現為：增大了汽輪機的排汽溫度和凝汽器出口循環水溫差值和凝結水過冷卻度。這時就需要馬上檢測漏氣原因以及對漏氣部位進行消除。

3.5 循環水溫升高

在電廠的循環冷卻水作為開式水的情況下，被季節所影響，尤其在夏季當中，增加了循環水的溫度，妨礙凝汽器的換熱功能的實現。在循環水流入溫度上升時，就會降低吸收熱量，而排汽壓力會隨著蒸汽冷凝溫度的增加而增加，減少蒸汽在汽機當中的焓降，按照計算可知，凝汽器真空度會隨著循環水溫增加5℃而減少1%左右。而在冷卻塔中運用的閉式循環供水系統，冷卻水塔的運行狀況能夠決定水溫的冷卻，因為飛散和蒸發導致的損失，就需要及時大量的循環補充用水，能夠確保冷卻水塔合理降溫。利用每年對墊料進行清洗的方式，能夠把真空復原到2%～3%，像這種在凝汽器進口降低水溫的方式比增加循環水量更加有效。

3.6 軸封供汽不夠或出現中斷情況

軸封供汽不足或出現中斷的現象也會造成大量未凝結的氣體從外部流入到真空區域當中，最終再進入凝汽裝置里面，這部分未凝結氣體處于凝汽器中會妨礙介質相互換熱功能的實現，極大地降低了凝結水的溫度，使得內部的真空度飛快下降。

4 凝汽器真空度低的改善措施

4.1 改造循環冷卻水系統

發電廠循環水泵的重點功能是為了確保機組的冷卻性，因此在夏季時應該按照運行的工況，合適的添加循環水泵，確保循環水量可以達到機組運行標準。然而安裝循環水泵又會造成能耗加大，因此可以在循環水泵中采用全新的葉輪，這種葉輪不但有著流量大，準確度高、外表光滑等特征，并且還可以合理的提高水泵的運行效率，增加其循環水量，以至于就算在天氣炎熱的夏天，就算不添加循環水泵的數量也可以確保滿足冷卻水量的需求。

4.2 定期對冷卻面進行清洗

要想消除冷卻面表層的結垢，首先需要將循環冷卻水實施嚴格的預處理，就要在循環水當中恰當的摻入阻垢劑，并且在循環水通往凝汽器之前附加設置二次濾網，還應該進行按時的沖洗。在機組運行停止后，沖洗水室和管道；機組運行期間，投運膠球清洗裝置對冷卻管進行清洗，所采用的膠球泵具有揚程大的特點，可以確保膠球的循環使用。收球網柵之間的距離需要特別的均勻，防止出現跑球，在清洗期間，重點關注膠球的密度、規格、材質，并對膠球的數量和清洗時間等進行管控。

4.3 投運膠球清洗裝置

通常在電廠里運用的都是閉式循環水，膠球清洗裝置是防止凝汽器銅管結垢、清垢的重要手段，但是，在實際運行中，膠球清洗裝置因各種原因使得使用效率下降，比如部分進出水球閥發生各種程度的卡澀現象，收球網及收球網中的開關存在一定的問題，使得膠球不具備較高的回收率，許多沒有回收的膠球就會造成冷卻塔淋水層被堵塞。因此，加強對設備的維護，對有問題的進出水球閥進行及時更換，對膠球清洗裝置和收球開關進行清洗處理等，提高收球率，制定膠球清洗定期工作，定期以及在判斷銅管中出現嚴重污垢時，及時投運膠球清洗裝置，必要時在機組半負荷情況下對凝汽器進行半邊清洗。

4.4 增加真空泵的效率

提高真空泵效率最關鍵的方式就是減少工作介質的溫度值，可以通過把循環水冷卻改成溫度不太高的機組工業水冷卻的方式，或者是在抽氣設備當中放置制冷設備，再借助循環冷卻水來冷卻工作水。再把混合式冷卻裝置安裝在凝汽器和抽氣器當中的抽氣管路上，接著凝結疏出所抽氣體里的水蒸氣，從而達到減小抽氣裝置工作水溫度值的目的。把大氣噴射裝置安裝在真空泵之前，再通過真空泵中存在的負壓和大氣壓產生的壓差之間形成了空氣射流，在噴射裝置當中取得低于真空泵的抽吸壓力，進一步將真空泵極限抽吸壓力對凝汽器壓力優化的限制因素消除掉。

5 結語

凝汽器真空度低的狀況在機組工作過程中會頻繁地出現，應該及時有效地對故障進行診斷與改善。當意識到真空度降低時，首先檢查是不是存在失誤的操作，或者是別的系統帶來的不良影響；然后，要是系統的真空度保持在水平較低的狀態，就應該展開有效地處理與分析。通常來說，在機組運行之后，凝汽器出現真空度低的原因需要通過對各個部位的檢查來得出，由于各個部位都有可能出現影響因素，所以應該定期對軸封供汽系統、軸封供汽壓力等進行檢查校驗、對真空系統進行檢測，防止故障。