摘要：凝汽器的主要作用是收集汽轮机中做过功的蒸汽使之凝结成水，建立并保持真空。汽轮机装置的效率、功率在很大程度取决于凝汽器的真空，发电厂中整个汽轮机组的热经济性将直接受到凝汽器真空高低的影响。在机组正常运行中发生真空降低情况时，运行人员若处理不当将会造成机组非计划停运，严重者还会损坏设备。因此，有必要对影响凝汽器真空的因素进行分析，以提高机组在运行期间的经济性和安全性，同时针对这些原因提出相应的处理方法。
关键词：凝汽器；真空度；分析；处理
凝汽器的真空度是凝汽式汽轮发电机组重要的技术指标之一。真空度高的机组耗汽量较少，运行效率高。真空度每下降1%，将使汽轮发电机组的汽耗平均增加1%-2%。因机组负载的变化，允许真空度在一定范围内波动。低负载时，真空度较高。高负载时，真空度相应有所降低，但不得低于额定工况下的设计值。因此，当真空度下降，且偏离了额定工况设计值时，需停机对凝汽器进行检修处理。
1凝汽器、真空度概述
1.1凝汽器
凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，也称之为复水器。凝汽器基本上运用在汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器不仅可以将汽轮机的排汽冷凝成水重新使用外，而且还可以在汽轮机排汽处制造真空和维持真空。
1.2真空度
凝汽器真空度是指汽轮机低压缸排汽端真空占大气压的百分数。通过具体的公式运算我们也可以得出结论，即，凝汽器真空度（%）=1－(汽轮机排汽压力绝对值（kPa）/98.1(kPa))×100%；也可以用：凝汽器真空度=[1－（大气压力（kPa）－凝汽器真空(kPa,表压)/98.1)]×100%。1.3凝汽器真空原理及作用汽轮机的排汽被冷凝成水，比容迅速减少，因此就能形成凝汽器真空环境。一般情况下，我们可以根据汽轮机组终参数的高低来判断凝汽器真空的好坏。凝汽器真空、汽轮机热效率、发电厂的经济性三者之间存在着正相关的关系，即提高凝汽器真空就能直接提高汽轮机热效率和发电厂的经济性。真空越高，排汽的温度就越低，汽轮机热循环效率就越高。经过运行经验和实验对比，我们不难发现，凝汽器真空每下降1kPa，机组汽耗会上升1.5～2.5个百分点。当然，真空也不是越高越好，收缩状况和材料性能都需要被综合考虑进来。
2凝汽器真空下降的原因
2.1真空系统严密性差
严密性问题原理并不复杂，但是却难以从根本上解决。一般来说，轴封安装过程中缝隙过大或者运行过程中产生振动导致缝隙加大会产生低压轴封的泄漏；机组启停时产生巨大的交变应力会使得缸体变形，导致空气进入破换真空；在管道、焊点等处进行加工时产生裂痕或者漏点，也会造成真空下降；出水口和疏水门调节不当导致水封破坏，轴封加热器水位较低会导致气体进入；此外，阀门没有关严或者产生内漏也会导致真空系统严密性差。
2.2循环水温度不合理
机组真空对于循环水温的要求是十分严格的，当水温上升5℃时，就会降低真空1%。由于水温受季节影响较大，因此控制起来要比较繁琐。高温对于凝汽器的冷却效果是非常不利的，进而也会导致机组真空低，所以要采用冷却塔的闭式循环水机组来进行水温控制，但是，水温也会受到冷却塔的运行状况影响，蒸发飞散等消耗偏多，如果不能及时补充循环水，那么水温效果就难以达标了。
2.3凝汽器钢管冷却效能低下
在凝汽器真空情况下，凝汽器钢管极容易因为工作时间较长而产生结垢，从而导致了冷却效能逐渐低下，凝汽器结垢会大大增加凝汽器阻力损失，管壁热阻也会随之增大，以至于真空下降。凝汽器压力下的饱和水蒸气温度与凝汽器冷却水出口温度之差称为端差。它是了解凝汽器传热效果的一项重要参照指标，直接表明了传热效率的高低。通俗的讲，如果端差过大，就说明冷却水出口温度低，单位蒸汽的负荷大；如果端差过小，就说明冷却水出口温度高，单位蒸汽的负荷小。
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在机组的运行过程中，需要真空泵抽走凝汽器中的空气和不凝结气体，以此保障真空情况和传热效能。真空泵出力越大，抽吸功能越强，能够实现的真空也就越高；如果真空泵出力不足，抽吸功能弱，那么能够也就不能维持真空。水温、冷却器、机体老化程度、喷嘴情况、分离箱水位高低都会直接影响到真空泵出力大小。
3针对凝汽器真空下降的对策
3.1增加监测仪表，做好监控维修
凝汽器真空下降不是一蹴而就的，下降过程往往是逐渐缓慢的，如果等到造成实际危害再进行维修显然是不科学的，这就需要增加监测仪表，做好监控维修的保障工作。通过加强看管，实时监控高、低压加热器的压力、温度、端差、水位等具体参数，再由专门的监控人员整理排查，上报至维修部门，及时发现异常情况联系维护修理。做到即降即查、即查即修，实现凝汽器真空状态的保证。
3.2控制循环水温，实现恒温处理
循环水作为实现真空的必要媒介，承担着十分重要的责任。而循环水水温受天气、气候、季节、温度的影响较大，在自然状态下很难保证恒定性，这时难以改变的，因此，就需要我们对循环水水温进行人工调试，人为构建一个恒温状态。同时还要设立紧急预防装置，不合适的循环水水温会对机组产生破坏和损耗，因此，在突发性状况下，要实现紧急装置的自动启用，保证出水口关闭，并且立即启用备用水泵设施，保证机组的正常运行。
3.3增强凝汽器真空泵出力大小，保证抽吸
如果机组真空系统比较严密，通过增开一台真空泵提高真空值的效果是很不明显的，显然并不经济，适得其反。因此，可以考虑设法降低真空泵冷却水和工作水温度，大大提高真空泵的抽吸能力，从而提高真空，降低煤耗；同时，定期对铜管清洗也是保证换热效果的一项有效措施；另外还需要调整好水位保证分离箱水位，确保冷却器正常运转，定期检查机体老化情况更换零件等。
3.4保证机组零件质量
如果机组零件质量不佳或者零件之间出现不匹配的情况，那么在机组运行过程中，很容易就会出现焊点漏点、密封不严、缸体裂缝的情况，因外部泄漏所导致的凝汽器真空下降是非常明显的，在这种情况下，无论如何控制循环水水温或者增设多少真空泵都难以达到标准的真空状态。因此，在使用和生产组件时就应当提早注意其质量和适配器，尽可能地保证不膨胀、不变形，实现机组外部的稳定性。
3.5提高机组的严密性
可利用机组检修来对汽轮机组严密性进行检测与处理，检测方法可采用灌水查漏、氦质谱检漏等。周期性更换系统密封件，如法兰垫片、盘根等。对传统的真空系统阀门进行改造，采用水封门，以改善阀门的密封可靠性。
3.6定期对冷却面进行清洗
为减少冷却面结垢，循环冷却水应经过严格的预处理，可在循环水中适时加阻垢剂，同时循环水进入凝汽器之前加装二次滤网，并定期冲洗。在机组停运时，对水室及管束进行冲洗。在机组运行过程中，投入胶球在线清洗系统清洁冷却管。投入胶球清洗时，应采用扬程大的胶球泵，保证胶球的正常循环，收球网栅的间距应均匀，避免跑球，清洗过程中，注意胶球的密度、大小、质地，控制好胶球的数量、清洗持续时间等。
4 结语
综上所述，引起凝汽器真空度低的因素较多，特别是随着设备的老化，在环境温度较高的夏季，各种问题通常会集中暴露出来，使得汽轮机组负荷增加，甚至造成停机。因此，当凝汽器真空度下降后，要及时分析并找到原因，采取有效的应对措施。随着国家对节能、环保的大力提倡，提高电厂发电效率、降低排放越来越被重视，故提高汽轮机组的真空度、确保凝汽器的高效安全运行是重要的工作内容。
参考文献
[1]张浩,王建建,于宗,等.凝汽器真空低的影响因素及改善[J].电力科技与环保,2013(2):56-58.
[2]童浩,杨正德,黎娇.凝汽器真空下降问题的分析研究及对策[J].科技经济导刊,2016(16):60-61.
论文作者:何文明
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; 汽轮论文; 真空度论文; 水温论文; 《基层建设》2019年第25期论文;