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摘要：汽轮机凝汽器作为火电厂汽轮发电机的重要辅助设备，其运行状态直接影响着火电厂发电运行的安全性、稳定性和经济性。本文将结合实例，对火电厂汽轮机凝汽器在运行过程中容易出现的故障进行原因分析和研究，为设备运行降低故障、提升工作效率具有一定的借鉴意义。
关键词：汽轮机；凝汽器；常见故障；原因分析
凝汽器作为汽轮机热力系统的一个重要部分，其在汽轮机运行中的工作状况，不仅会对汽轮机装置的整体运行可靠性存在着较大的影响，而且对其装置运行的经济效益也具有较为直接的作用。其中，凝汽器工作中的真空恶化、液位异常是运行中常见的故障，情况一旦严重，会影响汽轮机正常运行，甚至引起汽轮机跳闸等，从而对汽轮机的稳定工作以及整个火电厂的安全运行产生不利影响。
在进行汽轮机凝汽器工作运行中，运行人员主要通过温度、真空、水位、流量等参数进行检查监控、记录分析，判断真空恶化和液位异常的严重程度，引起这些故障的原因复杂，准确判断难度较大，需要结合具体情况进行分析研究。结合某生活垃圾焚烧发电厂汽轮机凝汽器在运行中出现的故障及其产生的原因进行分析与研究，以供参考。
1 汽轮机的结构与原理
1.1 汽轮机装置及其结构原理简介
某生活垃圾焚烧发电厂日处理垃圾量2000t/d，设3台日处理垃圾750t/d的焚烧锅炉，单台锅炉的额定蒸发量为 63.29t/h，锅炉出口主蒸汽的温度为 400℃，压力为 4.0MPa，配2套22MW中压、单缸、凝汽式汽轮机，设有四级不可调抽汽，一级抽汽压力1.3MPa，抽汽温度 300℃，供焚烧炉空气预热器加热空气；二级抽汽压力0.5MPa，抽汽温度200℃，供给除氧器加热锅炉给水和渗沥液处理站用汽；汽轮机三、四级抽汽供给低压加热器加热凝结水用。汽轮机一级、二级、三级和四级抽汽管道上均设有抽汽逆止阀，以防蒸汽倒流进汽机，避免汽轮机超速。除氧器加热蒸汽进口管道上设有调节阀，用于调节除氧器的工作压力。垃圾焚烧后产生的热量生产过热蒸汽，将过热蒸汽送入汽轮机做功发电。汽轮机进口蒸汽温度为 390℃，压力为 3.8MPa，汽轮机做功后，乏汽排至凝汽器，在凝汽器内冷却成水后进入凝汽器热井，由凝结水泵输送至凝结水母管，经漏气冷凝器、低加加热后进入除氧器。
为保证凝汽器有一定的真空，采用水环真空泵抽气方式，及时抽出容器内的不凝性气体。汽轮机设置了旁路系统，系统设减温减压装置，减少余热锅炉点火时对外排汽造成损耗，焚烧锅炉点火时，锅炉产生的蒸汽进入旁路减温减压装置，经减温减压后进入凝汽器，待锅炉过热蒸汽参数达到汽轮机进汽要求后切换到主蒸汽系统。当汽轮机检修或事故故障时，锅炉产生的蒸汽也可通过旁路减温减压装置后，进入凝汽器冷却，保证了焚烧炉的正常运行，增强了电厂运行稳定性。
1.2 汽轮机凝汽器的情况介绍
上述生活垃圾焚烧发电厂汽轮机组配置的凝汽器为双流程表面冷却式凝汽器设备，使汽轮机排出的蒸汽凝结，在汽轮机排汽口中建立并维持所需要的真空，同时获得纯净的凝结水，作为锅炉给水。双流程设置分隔水室，允许一半运行，一半检修，并能在70%负荷下保证机组连续运行。凝汽器热井水位采用变送器测量（远传）及磁翻板液位计就地测量。热井水位计有可靠的密封性能，防止空气从水位计漏入凝汽器。凝汽器的管板和管束，选用316L不锈钢，适合当地净化的河水冷却，且具有良好的防腐耐磨性、导热性、冷却水侧水阻小等优点，降低泄漏风险。凝汽器冷却水额定流量5000t/h，额定换热面积1950㎡，端差3.77℃。为防止抽真空设备发生故障时大气倒入凝汽器，使真空骤跌，凝汽器壳体及抽真空母管上设置了电动真空破坏阀，阀门进口带有滤网和水封装置，真空系统的阀门采用具有可靠气密性的真空阀。
2 汽轮机凝汽器的常见故障及原因分析
2.1 凝汽器真空恶化
保持凝汽器在合理的真空下运行，是提高汽轮机运行热经济性，提高经济效益的重要措施。当汽轮机负荷保持不变，凝汽器内真空每下降1%，汽耗增加1%～2%，真空下降过多，必须降低机组负荷，严重时甚至引起设备事故。真空下降主要是凝汽器中存在空气，由于真空系统不能在绝对严密的环境下工作，以及蒸汽中含有的不凝结气体在蒸汽凝结时析出，气体使冷却水管表面形成一层空气膜而降低传热效果，影响蒸汽冷却放热。在凝汽器中空气容积含量越大，对蒸汽的放热影响也越大。汽轮机排汽在凝结初期空气含量相对很小，蒸汽进入管束凝结过程中，空气含量不断增加，使蒸汽放热过程恶化。凝汽器全压力是蒸汽压力与空气压力的混合压力，由于空气压力存在，凝汽器内压力升高，凝结水中含氧量增加。因此，真空恶化不仅降低了经济效益，也加快了设备和管道腐蚀。
真空恶化分真空急剧下降与缓慢下降。急剧下降原因主要有：循环水突然中断；凝汽器内凝结水水位升高，淹没了抽气器入口空气管；疏水排出控制失灵；汽轮机低压轴封中断；真空系统管道破裂；误操作等。缓慢下降原因主要有：冷却水量不足；夏季冷却水水温升高过高；凝汽器冷却水管结垢或脏污堵塞；凝汽器内缓慢漏入空气；抽气器效率降低等。特别是凝汽器冷却水管结垢脏堵最常见，引起结垢的原因，一是冷却水水质差，冷却水主要以河水为主，适量回用污水处理后的中水，水中无机盐成分较高，换热过程中，钙镁离子在冷却水管表面沉积，形成一层坚硬的水垢。二是冷却水加药管理不当，水中微生物增多，附着在冷却水管表面，使换热的冷却水管变脏。三是河水中杂质多，含有悬浮颗粒物和其他一些碎末，造成冷却水管脏堵。四是水管结垢脏污后，表面变得粗糙，粗糙的表面形成很多空腔，比光洁的表面更容易结垢积污，加快了冷却水管脏堵。因此凝汽器冷却水管换热效果也变得越来越差，真空迅速恶化。这些问题不及时处理，将迫使停机。运行人员必须加强事故预想、运行监控和现场巡检，做到心中有数，处理有方。
2.2 凝汽器内凝结水水位异常
凝汽器在运行中，凝结水水位过高，会淹没冷却水管，造成凝汽器真空降低，凝结水产生过冷，为了防止故障发生，凝汽器的热水井上设有监视水位的水位计。凝结水水位升高的原因主要有：机组负荷升高而凝结水泵的流量未相应增加；凝结水泵的轴封盘根漏空气使凝结水泵出力降低，不能及时将凝结水从热水井中抽走；凝结水泵入口漏空或滤网堵塞引起落水；冷凝器冷却水管漏水等。当水位升高浸没部分冷却水管，使凝结水再次被冷却而产生过冷。凝结水过冷，一方面增大热量损失，提高汽耗量，另一方使凝结水含氧量升高，使凝结水管路、低压加热器等设备受到腐蚀，凝结水过冷度每增加1℃，能耗率增加约0.1%～0.15%。因此，凝结水水位直接影响电厂的安全经济运行，加强水位监控和问题的及时处理，保持凝汽器低水位运行方式，是运行管理人员的一项重要工作。
3 结语
总之，通过对汽轮机凝汽器常见故障及原因进行分析和研究，有利于加强火电厂汽轮机凝汽器工作运行重要参数的有效监控，及时针对汽轮机凝汽器运行中出现的异常情况进行判断和处理，从而促进汽轮机凝汽器的安全与稳定运行，对确保火电厂正常生产，提高经济效益，具有十分积极的作用和意义。
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