關于燃氣電廠汽輪機真空密封性優化的分析

曹妃甸新天液化天然氣有限公司 高 峰 趙文濤

通過對大量燃氣電廠運行情況進行分析可以發現，如果汽輪機真空密封性出現問題，將會導致汽輪機在運行時真空度不斷降低，并且會降低系統穩定性，導致燃氣電廠無法運行，降低經濟效益。因此，人們在對燃氣電廠進行分析時，需提高對汽輪機真空密封性的關注度，并從實際情況入手，做好相應探討工作。

1 汽輪機真空系統出現泄漏的原因

汽輪機在投入燃氣電廠運行后，隨著運行時間的推移，汽輪機真空密封性可能會出現問題，將會導致其氣密性降低，降低真空壓力。通過對大量燃氣電廠中采用的汽輪機進行分析可以發現，汽輪機發生泄漏的原因主要有以下幾點：

一是換熱面出現較厚水垢層，這會對換熱面傳熱性能造成直接影響，降低傳熱效果，對其應用造成不良影響[1]。二是系統的管線和設備存在漏點。三是采用的凝結器水位出現異常，同時熱負荷強度較高。四是真空泵整體運行效果差，或者真空系統出現了異常現象，無法滿足應用需求。五是系統在長期運行過程中，受多項因素影響將會出現大量漏點，這將會損失壓力，而且出現的漏點也會導致系統運行時能耗量加大，增加了經濟成本[2]。由此可見，必須提高對汽輪機真空密封性的重視，確保其真空性良好，一旦發現漏點，要及時完成維修。

2 汽輪機真空密封性差的主要危害

汽輪機結構復雜，容易出現真空密封性問題，一旦有空氣進入到汽輪機內部，將會對其性能和應用造成不良影響，導致氣凝機組無法正常運行，因此，要及時將空氣抽出，提高真空泵工作負荷[3]。空氣進入汽輪機內部后，將會導致冷凝器過冷，但從實際情況來看，過冷度增加，會導致整個汽輪機組系統熱經濟性降低。此外，汽輪機在低真空下運行，汽缸膨脹量會加大，導致流通部分動靜間隙發生變化，而且機組見會出現靜動摩擦，提高了汽輪機在運行時故障發生概率，導致停產。

3 汽輪機組真空密封性存在的問題

3.1 負壓系統出現問題

負壓系統在汽輪機長期運行過程中出現問題，是造成汽輪機真空密封性不達標的一項主要原因。負壓系統出現問題，將會導致外部大量空氣混入到汽輪機內部，這會大幅度降低汽輪機真空度，影響其性能，導致其無法繼續穩定運行。通過對汽輪機進行分析可以發現，空氣進入到汽輪機內部途徑有以下幾點：

一是汽輪機真空系統遭受破壞，自身存在漏點，外界空氣會順著這些漏點進入到系統內部，從而對其運行造成不良影響。

二是不同氣體混入到蒸汽內，最終將會進入到凝汽器內。主要存在的問題體現在以下幾個方面：第一，低壓軸封發生漏氣，壓力較低。第二，連接處發生了漏氣問題，主要指的是氣缸入空門、汽缸安全門、抽氣管等各種不同類型裝置之間連接不夠緊密，這一情況的出現，會導致外界大量氣體都進入到汽輪機內，這將會大幅度降低真空嚴密性。而在所有結構中，汽缸法蘭結合面總量大，這一情況的存在，也會提高漏氣發生可能性。需要注意的是，對于這一情況，采取灌水方式進行檢查難以發現，這也是相關工作人員在具體作業開展時需要特別注意的一項內容。第三，軸封加熱器多級水封遭受破壞，出現了漏氣問題；安全閥門、真空泵氣動閥在運行過程中受外界因素影響遭受破壞，從而出現漏氣問題。

負壓系統在長期運行過程中出現問題難以完全避免，針對這一問題，應當指派專人對設備運行情況，以及性能進行全面檢查，做好相應檢修工作，保證設備與設備的連接處整體連接情況能夠保持緊密，避免發生漏氣情況，這也是確保汽輪機真空密封性能夠達到要求的一項關鍵內容。

3.2 抽氣系統出現問題

通常來說，對于采用的汽輪機來說，如果其中的抽氣系統出現問題，將會導致汽輪機真空密封性遭受破壞，無法穩定運行。通過對采用的汽輪機進行分析可以發現，其中抽氣系統出現的問題主要體現在以下幾個方面：

一是真空泵內部水溫過高，在壓力大小相同情況下，水溫升高將會對真空泵性能造成不良影響，導致真空泵在運行時，抽吸能力下降，無法滿足應用需求。造成這一現象的主要原因是：在真空泵容量有限情況下，若低溫冷卻水足夠，能夠冷卻大量吸氣口水蒸氣，進而使真空泵在運行時的抽吸能力能夠得到進一步提高滿足運行需求。二是對汽輪機的運行情況判斷錯誤，錯誤開啟排水閥門，這將會導致真空泵分離器實際液位偏低，無法滿足運行需求。三是軸端出現了漏氣情況，進氣端發生了堵塞問題。真空泵在運行時會形成大量濁氣，這些因數都會對其在運行時抽吸能力造成影響。

3.3 循環水系統出現問題

一是汽輪機在運行過程中，如果受外界各項因素影響，導致循環數量較少，這將會降低汽輪機真空密封性。從實際情況來看，這一現象一般都是因為機組進水壓力過低，而且進水溫偏高造成的。同時，若汽輪機進出口水溫差偏大，容易導致水源位減低，以及管網堵塞等各種不良現象，這會減少循環水量，由于水量不足，會對汽輪機在投入應用的運行造成不良影響，無法滿足應用需求。

二是水量不均勻同樣會導致采用的汽輪機真空度降低，可見，對于循環冷卻水的具體用量，應嚴格按照制定標準，完成相應控制。總而言之，要想確保汽輪機真空密封性處于良好狀態，必要對汽輪機性能以及具體運行狀態進行全面分析，保證汽輪機內循環水系統能夠保持穩定狀態，避免其在運行時出現事故，對燃氣電廠運行產生不良影響。

通過對以往的試驗數據進行分析發現，循環水溫每升高5℃，采用的汽輪機的真空度將會下降約1%。燃氣電廠內的冷水水塔在運行過程中的具體工作狀態，在一定程度上決定了的水溫的實際冷卻狀況，可見，機組運行過程中，相關工作人員要對其運行狀況進行觀察，如果發現冷卻水不足，必須及時補充冷卻水。導致循環冷卻水進水溫過高的原因主要有以下幾點：

第一，冷卻塔在運行前出現問題，無法按照原有標準運行，這一情況的出現將會導致水塔出現溫度偏高，將大幅度降低汽輪機真空性，影響其運行。

第二，周圍空氣濕度過大，或者外界環境溫度偏高，這兩種情況的出現都會導致冷卻內循環水溫度降低，從而使凝汽器內循環水溫度升高，降低真空性，最終導致汽輪機無法穩定運行。

第三，循環冷卻水的實際用量多少，也是導致真空性降低，無法滿足應用需求的一項主要原因，從實際情況來看，若循環冷卻水不足就會降低真空性。

第四，采用的凝汽器兩旁通水量分配出現不均勻情況，也將會對采用的汽輪機整體真空性造成不良影響，導致其無法穩定運行。

第五，凝汽器在長期運行過程中，一旁積累了大量空氣，或者采用的真空泵在運行時，抽氣能力無法滿足要求。

圖1 燃氣電廠中的凝汽機連接情況

第六，凝汽器自身嚴密性差，沒有得到要求標準，燃氣電廠中凝汽機需要存在多個接口，如圖1所示，若連接不緊密，將會降低其氣密性。同時，汽輪機運行環境相對較差，導致凝汽機經常出現真空密封性不達標現象。汽輪機真空系統內壓力小于大氣壓力，外部空氣將會進入到汽輪機內部，破壞真空狀態。

4 優化汽輪機真空密封性的合理措施

4.1 保護邏輯

針對汽輪機來說，在對其真空密封性進行適當優化之后，要對設備的定值和保護邏輯進行重新設置，以免因為修訂沒有達到要求標準，導致設備無法滿足要求，同時要避免機組在運行期間發生跳閘事故。針對保護邏輯來說，要通過分析修軸向位移等內容，而且還要這對末級葉片采用的凝汽器背壓保護邏輯進行修訂。在具體優化期間，要對調節級葉片設定相應保護邏輯，其目的就是保護主蒸汽壓力，避免壓力不合理，而對后續運行造成不良影響。

4.2 考核性能

在考核性能時，為了保證考核結果能夠達到要求標準，考核需要選擇在溫度較低季節開展，以免因考核期間，背壓偏高，而且出現無法調節現象。在進行考核時，要對流量計進行合理校核，主要包括再熱減溫水流量計、凝結水流量計、軸封密度流量計等各項內容。

4.3 保護真空密封性的合理措施

針對燃氣電廠中采用的汽輪機來說，要在控制真空密封期間，確保密閉性能夠達到預期，保證采用的汽輪機能夠密閉性運行。若汽輪機在運行中發生了真空異常問題，相關工作要在冷態啟動前，通過灌水查漏方式，對是否存在滲漏進行確定，具體作業開展就是設置多注水。冷態啟動4h后，要執行真空密閉性試驗，針對每個環節及部門都要做好相應檢測工作。

4.3.1 檢查負壓系統

檢查復壓系統時，要先要全面檢查復壓系統是否出現泄漏現象，完成操作計劃方案編制，針對經常出現泄漏區域，如閥門位置、焊接接頭位置，要進行詳細檢查，通過檢查可以及時發現各種風險隱患以及泄漏等問題，一旦發現問題，要及時將問題反饋給上級，要求相關工作人員按照要求進行維修，避免出現負壓系統泄漏現象，從而達到強化真空密封性優化目的。

4.3.2 優化循環水路系統

如果水循環水路系統內存在泥沙等雜質，雜質在循環水路系統內會發生淤積，或者浮游生物污染現象，將會大幅度降低水流水量，降低汽輪機真空密閉性。針對這一情況，工作人員要定時對采用的循環水路進行清洗，保證循環水路能夠保持清潔，以免出現堵塞以及其他問題。

4.3.3 保護橫隔板

一般來說，橫隔板在長期應用期間出現嚴密性不達標問題，無法保證冷卻水實現正常換熱，情況嚴重時會直接流入到進水口區域，設備在運行時會發生波動，出現事故。因此，要將橫隔板作為檢查和檢驗的關鍵內容，對于存在的真空密封性能夠第一時間發現，采用質量滿足標準的橫隔板材料替換存在問題的材料。

4.3.4 定期檢修凝汽器

指派專人定期維修冷凝器真空系統，針對損壞零部件，要及時采取性能良好零件更換，提高系統真空密封性。

4.3.5 科學處理存結氣體

若凝汽器內存在氣體，工作人員在開展工作時，要采用真空設備進行清除處理，需要注意以下內容：一是真空設備運行前，要將水溫度控制在合理范圍內，保證通過設備進行應用，能夠將凝汽器內存結氣體抽出。二是適當改造抽氣孔，快速完成存結氣體處理，在進行改造處理時，要在確保去除存結氣體效果的同時，避免發生蒸汽流失問題，進而達到提高真空密閉性目的。

4.3.6 科學設置冷卻系統

采用真空期間，水溫會影響真空程度，為了將水溫控制在合理范圍內，要將冷卻系統設置在冷卻器出口處，確保汽輪機真空密閉性能夠達到預期。

汽輪機真空密封性會影響燃氣電廠運行效率，降低經濟效益。因此，在今后研究過程中，必須從實際情況出發，加強對汽輪機真空密封性相關內容的研究，適當優化，確保最終投入燃氣電廠內的汽輪機性能可以滿足應用需求。