摘要：由于凝汽器真空下降会使汽轮机运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性降低，分析真空降低的原因，提高机组凝汽器真空的有效方法显然十分必要。根据这一现状，结合现场实际，分析凝汽器真空下降的主要特征及其原因，提出相应的处理方法，以保证在合理的工况下运行，提高机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性。
关键词：汽轮机；凝汽器；真空
凝汽器真空对凝汽式汽轮机组的运行安全性、可靠性、稳定性和热经济性有很大影响。在机组运行中,凝汽器真空偏低会直接引起机组热耗、汽耗的增大和出力降低,真空每下降190,汽耗将上升190,煤耗上升29/hkw。凝汽器工作状态恶化会造成汽轮机末级烩降减少、反动度增大,从而引起机组轴向推力增大、推力轴承温度升高;并且排汽温度升高还会引起低压缸变形、汽轮机轴承中心偏移,甚至引起汽轮机组轴承振动变大,影响机组安全运行。另外,由于凝汽器汽测漏入空气会使真空降低导致凝结水的含氧量升高,从而造成热力设备腐蚀,使维修成本增加。
1凝汽器传热分析
由于凝汽式汽轮机的排汽处于饱和状态，凝汽器内蒸汽的饱和压力和饱和温度相对应，为使凝汽器内获得较高真空，就要使凝汽器内蒸汽的饱和温度尽量接近冷却水温度。如果冷却水量和冷却面积有限，当蒸汽凝结放出的汽化潜热通过管壁传给冷却水时必然存在传热温差，为了在凝汽器内形成较高真空，减少凝汽器的传热端差，凝汽器的冷却水管一般采用传热系数较高的铜材制作，使进入凝汽器的排汽与冷却水之间形成较好的传热效果。
凝汽器内存在蒸汽在循环水管外壁进行凝结放热、循环水管内壁与外壁之间发生金属导热交换、循环水管内部进行介质的流动换热3种换热方式，并将它们的换热系数分别设定为a1、a2、a3，其中:1/a1+1/a2+1/a3为3种换热的热阻之和，根据理论计算得出1/a1＜1/a2＜1/a3，即依次增大。传热系数表明了传热过程的强烈程度，传热系数越大，传热过程越强，热阻越小，即凝汽器内的传热性越好，凝汽器的真空也相应使过冷度增大，最终使汽阻增大。
凝汽器内水平排列着很多根铜管，当上部铜管凝聚水珠下落时，大部分水珠落在下面铜管上，被冷却水冷却，因此，凝结水温度低于凝汽器排汽压力下的饱和温度，他们的差值即为过冷度，凝汽式机组的过冷度一般在0.5～1℃范围内。循环水带走的热量越多，过冷度越大，温差损失越大，需靠锅炉燃烧更多的燃料来提供。而过冷度变大，会使凝结水系统中的含氧量增加，从而加快了管道和设备腐蚀，同时，循环水带走凝汽器排汽的汽化潜热受到排挤并减少，造成凝汽器真空下降，使得凝汽器热经济性下降。凝汽器内汽阻也受到过冷度的影响，使抽汽口处压力相对降低，排汽与漏入空气的混合物就从凝汽器的喉部向抽汽口流动，流过管束时产生一定阻力，从喉部到抽汽口段的压力降即为汽阻，汽阻一般为260～400Pa，运行过程中要求汽阻要尽量小一些，因为当抽汽口压力一定时，汽阻越大，汽轮机背压越高，并且当汽阻增大时，过冷度也会随之增大，从而影响汽轮机的真空。
2真空度降低原因分析
2.1检查轴封系统是否漏气
机组轴封压力设计为0.02～0.06MPa，实际运行中的轴封压力为0.05MPa。为确定轴封系统是否漏气，将轴封压力由0.05MPa缓慢升至0.1MPa，并将轴封调节阀的旁路阀门打开，虽然机组轴封放空处有蒸汽不断溢出，但机组的真空度没有改变。如果轴封的汽封块有磨损，当调节轴封供汽时，真空度会发生变化，但轴封压力由0.05MPa缓慢升至0.1MPa时机组的真空度并无变化，所以轴封系统运行正常。
2.2凝汽系统工作不正常
凝汽器系统满水是汽轮机日常真空度下降的一个主要原因。汽侧空间水位升高后，淹没了一部分冷凝管，减少了凝汽器的冷却面积，此时汽轮机的排汽压力升高。如凝汽器水位升高至抽汽口的高度，则凝汽器真空度下降，根据凝结水淹没抽汽口的程度，开始真空度降低缓慢，之后迅速加快，这时连接在凝汽器喉部的真空表指示下降，而连接在抽空器上的真空表指示上升。如果不及时采取必要的措施，将有水从抽气器的排气管冒出。现场检查并重新校验真空表，结果证明液位显示正常。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现场2级射汽抽气器的抽气口离热井液位的距离较长，为分析该液位对系统的影响，将热井的液位控制高度由70%调至60%，结果表明真空度没有变化。因此可以确定凝汽系统的液位设置不会影响射汽抽气器的正常使用。
2.3循环水温度对真空的影响
循环水温的变化对机组真空有很大的影响,水温每升高5度,可使凝汽器真空下降约190。电厂的循环水温受季节变化的影响最大,夏天炎热,循环水温高,凝汽器冷却效果下降,机组真空低;冬天气温低,循环水温低,凝汽器冷却效果好,机组真空高。对于采用冷却塔的闭式循环水机组,循环水温还受冷却塔的运行状况影响,由于飞散及蒸发损失,循环水补充用水是较大的,及时补充冷却水是保持冷却塔有效降温的重要措施;定期检查冷却塔内的分配管布置是否正常,出水是否完好,这些因素直接影响水的分布均匀性,影响其散热效果。另外,定期清洗冷却塔水池污垢,保持循环水清洁,也是提高凝汽器冷却效果的有效方法。
2.4凝汽器冷却面积垢
凝汽器冷却面积垢是引起机组真空度下降的常见因素。由于循环水水质差，其中的很多杂质可引起凝汽器积垢，影响冷却效果。检查发现，导凝口排放的循环水比较浑浊，有时还有泥沙颗粒，说明经过长时间运行后，凝汽器积垢严重，不仅使流体的阻力增大，而且降低了凝汽器的冷却效果，导致中压蒸汽做功后不能完全被冷却，抽空器的负荷过大，凝汽系统达不到所要求的真空度。
2.4抽气器系统故障
机组选用的抽空器为启动抽气器并配有2级射汽抽气器，根据设计，开机时先使用启动抽气器，2级射汽器1开1备，但是正常使用时由于真空度过低，当启动抽气器和2级射汽器全部投用时，系统的真空度仍然达不到正常使用要求。为了确定抽空器的工作喷嘴是否堵塞，在降低负荷情况下进行检查，发现喷嘴工作正常。但第1级射汽抽气器的疏水回水管线没有使用设计的U型管水封，而是通过直线管路连接到凝汽器上，显然与设计不符。如果没有U型管水封，抽气器第1段排汽冷却后空气又会回到凝汽器，使第1级射汽抽气器失去作用。
3改进措施
3.1按规程规定进行真空严密性试验，加强凝汽器进、出口水温、端差、真空、过冷度等运行参数的综合分析，找出影响机组真空的主要原因。
3.2对容易漏入空气的设备系统，如低压缸、给水1～3号加热器、轴封系统高加的疏水扩容器、凝泵以及低压加热器的抽空气管等与凝汽器连接的管道和疏水管，在检修时要加强查漏与堵漏工作，特别是与凝汽器喉部连接的管道一旦出现裂缝或断裂，将严重影响机组的正常运行，应制定整改计划彻底解决。
3.3加强凝汽器胶球清洗系统的运行与检修管理，提高清洗质量。选择的圆形橡胶球密度应与循环水相近，其直径较铜管内径大1～2mm，并经常检查胶球的收球率与磨损情况，当胶球磨损严重时，及时更换新球。当回水管收球网前后循环水压差增大时，立即进行胶球系统反冲洗，保证胶球正常工作。
3.4凝汽器系统的射水抽气器主要对工作水温的变化进行监视，连续或定期补充冷水，排出内部高温水，避免工作水温度太高，降低抽气效率。选择出水口位置应适当，当射水抽气器出水口处于射水池水面下部时，如果出水口被淹没太深，因射水管中比水池中的水温度高、比重低，排水管外的压力过大将抑制抽气器工作水的排出，从而导致射水抽气器的抽气能力下降。
4结论
影响机组凝汽器真空下降的原因复杂多样,造成的结果却大致相同,只要我们在运行中注意积累经验,认真分析,有针对性的进行排查,就能保证机组在最佳真空状态下运行,保证机组安全稳定、经济节能运行。
参考文献
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论文作者:顾培
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/12
标签：凝汽器论文; 真空论文; 机组论文; 汽轮机论文; 水温论文; 过冷论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第25期论文;