汽轮机真空度不足的原因分析及预防措施

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石油大庆炼化公司动力一厂 作者:张耀辉

  本文结合汽轮机组的运行经验,对诸多电厂存在的凝汽器真空度不足的问题进行了较为全面、细致的分析,同时广泛介绍了真空度不足的主要特征及查找方法,就如何提高真空度作了一些有益的探讨。

  汽轮机真空度是汽轮发电机组一项重要的运行指标,机组运行的经济性和安全性与真空系统的严密性密切相关。因此,在机组运行过程中应注意监视真空值,当真空只发生变化时,尤其是异常降低时,应对机组全面检查,分析引起真空下降的原因,并选择合理的解决方案。

1、凝汽器真空的经济性分析

  根据热力学知识,机组正常运行时,凝汽器内的排汽压力可由与其对应的饱和蒸汽温度来确定,饱和蒸汽温度计算公式如下:

ts=tw1+δt+△t(1)

△t=tw2-tw1

  式中ts——凝汽器内排汽压力相对应的饱和蒸汽温度,即排汽温度,℃;

  tw1——凝汽器进口循环冷却水温度,℃;

  tw2——凝汽器出口循环冷却水温度,℃;

  △t——循环冷却水温升,℃;

  δt——凝汽器传热端差,℃。

  由式(1)可知,凝汽器排汽温度ts取决于凝汽器进口冷却水温tw1、冷却水温升△t和端差δt。又因凝汽器排汽压力ps是排汽温度ts的单值函数,所以有:

ps=θ(tw1,δt)(2)

  上式说明,各自变量的数值越小,凝汽器排汽压力ps和排汽温度ts也就越小,排汽压力的降低,增大了蒸汽的理想焓降,使更多的热能在汽轮机中转变的机械能,同时释放给循环水的冷源损失也相应地减小了,从而提高了机组运行的经济性。

2、凝汽器真空下降的特征及原因分析

  当发现凝汽器真空偏低时,应对机组进行全面检查,确定引起真空下降的原因,再采取相应的处理措施。

  汽轮机组真空度降低时,经常发生下面一些现象:①排汽温度升高;②真空表指示降低;③机组出现振动。④凝结水含氧量上升;根据引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因,大致可以分为内因和外因两种。

  2.1、凝汽器真空度不足的内部原因

  2.1.1、后轴封供汽不足或中断

  后轴封供汽不足或中断,将导致不凝结气体从外部漏入处于真空状态的部位,最后泄漏到凝汽器中,过多的不凝结的气体滞留在凝汽器中影响传热,凝结水过冷度增大,导致真空迅速下降。

  2.1.2、凝汽器水位升高或满水

  凝汽器汽侧空间水位过高引起真空下降的原因是:①凝汽器汽侧空间水位升高后,淹没了下边一部分铜管,减少了凝汽器的冷却面积,使汽轮机排汽压力升高即真空降低。②如凝汽器水位升高到抽空气管口高度,则凝汽器真空便开始下降。根据凝结水淹没抽气口的程度,开始真空降低缓慢,以后便迅速下降。

  2.1.3、低压缸结合面泄漏

  原因主要有:①汽缸制造、检修、安装质量有问题,汽缸法兰结合面不严或有残余应力存在,机组投运后出现漏汽;②机组启动、停止过程中加减负荷过快,汽缸夹层和法兰加热装置使用不当。

  2.1.4、法兰、焊缝泄露

  凝汽器汇集系统中的疏水和不凝结的气体,与之相连的管道设备众多,如出现法兰接合面破损、阀门盘根不严密、水封不能建立、焊口开裂时,均会由这些部位漏入空气,造成真空度下降。

  2.1.5、凝汽器水侧泄漏

  凝汽器铜管泄漏,是凝汽器最常遇到的故障之一。凝汽器铜管泄漏,将使硬度很高的冷却水进入凝汽器汽侧,凝汽器水位升高,真空下降,此外还使凝结水质变坏,造成锅炉和其它设备结垢和腐蚀。

  2.1.6、抽气器或真空泵故障

  抽气器工作不正常引起真空下降的特征有:循环水出口水温与排汽温度的差值增大;抽气器排气管向外冒水或冒蒸汽;凝结水过循环度增大。其原因有可能是冷却器的冷却水量不足;冷却器内管板或隔板泄漏;喷嘴磨损或腐蚀,使抽气器工作变坏;冷却器水管破裂或管板上胀口松驰或疏水管不通,使抽气器满水,水从抽气器排气管喷出。发生上述情况,应迅速进行处理,启动备用抽气器或真空泵。

  2.1.7、凝汽器冷却面结垢或腐蚀,传热恶化

  当凝汽器内铜管脏污结垢时,将影响凝汽器的热交换,使凝汽器端差增大,排汽温度上升,此时凝汽器内水阻增大,冷却通流量减小,冷却水出入口温差也随之增加,造成真空下降。

  2.2、凝汽器真空度不足的外部原因

  2.2.1、循环水温升高

  循环水温度对真空的影响作用明显,当循环水进口温度升高时,其吸收热量就减少,蒸汽冷凝温度就越高,冷凝温度的升高可使排汽压力相应升高,降低蒸汽在汽机内部的焓降,使得凝汽器内真空下降。

  2.2.2、循环水中断或不足

  循环水中断会引起真空急剧下降,真空表指示回零。此时应迅速卸掉汽轮机负荷紧急停机。循环水量不足的主要特征是:真空逐步下降;循环水出口和入口温差增大。主要原因有循环水泵出力不足、凝汽器换热管堵塞、循环水出水管路堵塞。

  2.2.3、凝汽器热负荷过高

  机组本体及管道等多处疏水均接入凝汽器,疏水阀门不严密会造成蒸汽漏入凝汽器,增加凝汽器换热强度,当循环冷却水量一定或不足时,导致凝汽器真空度下降。

3、凝汽器真空下降的预防措施

  1、对凝汽器的汽水、水封设备的运行加强监视分析,防止水封设备损坏或水封头失水漏空气。

  2、加强对循环水供水设备的维护工作,确保循环水设备的正常运行。对冷却水流量和流速进行合理调整。

  3、提高抽气器工作性能,加强对凝结水泵及射水泵、射水泵抽气器、维护工作,确保其正常运行。

  4、轴封供汽压力自动、凝汽器水位自动要可靠投用,并加强对凝汽器水位和轴封汽压力的监视。

  5、低真空保护装置应投入运行,整定值应符合设计要求,不得任意改变报警、停机的整定值。

  6、对凝汽器的汽水、水封设备的运行加强监视分析,防止水封设备损坏或水封头失水漏空气。

  7、汽水系统化学补充水接至凝汽器。补充水温度低,吸收排汽热量可降低凝汽器温度。

  8、坚持定期进行汽轮机真空严密性试验,监视真空系统严密程度。

  9、加强运行管理,对各参数定时记录,以便分析比较。

结束语

  影响汽轮机凝汽器真空的因素来自设计、安装、检修、运行管理等诸多方面。需认真监视真空系统严密程度,及时发现问题、查明原因,采取措施予以解决,确保机组的安全经济运行。

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