运行中汽轮机系统真空下降原因分析

发表时间:2021/2/19   来源:《电力设备》2020年第31期   作者:李辉
[导读] 摘要:在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中,凝汽设备是凝汽式汽轮机组的一个重要组成部分,它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。
        (石化公司热电厂汽机车间  新疆乌鲁木齐  830019)
        摘要:在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中,凝汽设备是凝汽式汽轮机组的一个重要组成部分,它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。因此有必要分析机组凝汽器真空度下降的原因,找出预防真空度下降的措施,提高凝汽器性能,维持机组经济真空运行,直接提高整个汽轮机组的热经济性。
        关键词:汽轮机;真空下降;凝汽器
        一、凝汽器的作用
        凝汽器的作用是降低汽轮机的排气压力即形成高度真空,以增大蒸汽在汽轮机内的理想焓降;冷却汽轮机排汽成为凝结水,回收工质和一部分热量;在机组启、停中回收疏水;对凝结水和凝汽器补水进行一级真空除氧。
        二、抽气器的作用
        抽气器的作用有二:一是在机组启、停过程中,抽出凝汽器内的空气,建立启动真空;一是在机组运行中,连续不断地抽出凝汽器内漏入的空气等不凝结气体和蒸汽,维持凝汽器内的真空,以保证凝汽器的工作效率和提高机组经济性。
        三、循环水泵和凝结水泵的作用
        循环水泵的作用是连续不断地向凝汽器及其他冷却器(空冷器、冷油器)等提供一定压力和流量的冷却水,以保证它们工作需要。
        凝结水泵的作用是将凝汽器中的凝结水连续不断地输送出去,送至除氧器作为锅炉给水,以达到回收工质的作用。
        四、凝汽器的运行与监督
        (一)凝汽器运行好坏的标志
        1、能否达到最有利真空;
        2、能否使凝结水的过冷度最小;
        3、能否保证凝结水品质合格。
        (二)凝汽器的最有利真空
        凝汽器的最有利真空是指在汽轮机排气量、凝汽器冷却水入口温度一定时,通过增加冷却水流量使汽轮发电机的功率增加。当发电机增加的功率与循环水泵多耗的功率之差最大时的真空。它应该经过技术经济比较来确定,一般由实验来确定。
        (三)凝结水的过冷却
        凝汽器排汽口温度与凝结水温度之差称为凝结水的过冷度。
        凝结水过冷却一方面降低了电厂的热经济性,增大了煤耗-一般过冷度每增加1℃,煤耗率约增加0.1%~0.15%;另一方面使凝结水含氧量增加,加快了设备管道系统的腐蚀,降低了设备的安全性和可靠性。凝结水过冷度一般要求不超过0.5~1℃。
        (四)凝汽器的热力特性
        凝汽器真空与凝汽量及冷却水温度的变化关系称为凝汽器的热力特性,掌握凝汽器热力特性是正确分析凝汽器运行状态和维护的依据。根据凝汽器热力特性可以分析出,提高凝汽器真空可采取下列措施:
        (1)降低冷却水进口温度;
        (2)增加冷却水量;
        (3)降低传热端差,即保持传热面清洁或改进旧设备,增加传热面积和传热效果。
        五、抽气器
        抽气器的任务是将漏入凝汽器内的空气和少量不凝结的蒸汽连续不断抽出,在运行中维持凝汽器真空;在启机前建立启动真空。因此抽气器运行状态的好坏对机组的安全性和经济型起着很大的作用。
        (1)抽气器的工作原理
        抽气器是喷射泵的一种应用形式。它由喷嘴、混合室、扩散管等组成。工作介质通过喷嘴,将压能转变为速度能,利用卷吸作用的原理在混合室中形成高于凝汽器的真空,将凝汽器中的空气等汽、气混合物抽出,通过扩散管再将速度能转变为压能,最后以略高于大气压的压力将混合物排至大气。


        六、循环水量中断或不足
        ⑴循环水中断
        循环水中断引起真空急剧下降的主要特征是:真空表指示回零;凝汽器前循环水泵出口侧压力急剧下降;冷却塔无水喷出。循环水中断的原因可能是:循环水泵或其驱动电机故障;循环
        水吸水口滤网堵塞,吸入水位过低;循环水泵轴封或吸水管不严密或破裂,使空气漏人泵内等。循环水中断时,应迅速卸掉汽轮机负荷并注意真空降到允许低限值时进行故障停机。
        ⑵ 循环水量不足
        循环水量不足的主要特征是:真空逐步下降;循环水出口和人口温差增大。由于引起循环水量不足的原因不同,因此有其不同的特点,所以可根据这些特征去分析判断故障所在,并加以解决:
        ① 若此时凝汽器中流体阻力增大,表现为循环水进出口压差增大,循环水泵出口和凝汽器进口的循环水压均增高,冷却塔布水量减少,可断定是凝汽器内管板堵塞,此时可采用反冲洗、凝汽器半面清洗或停机清理的办法进行处理。
        ② 若此时凝汽器中流体阻力减小,表现为循环水进出口压差减小,循环水泵出口和凝汽器出口循环水压均增高,冷却塔布水量减少,可断定是凝汽器循环水出水管部分堵塞,例如出口闸门未全开或布水器堵塞等等。
        ③ 循环水泵供水量减少,一般可从泵人口真空表指示的吸人高度增大、真空表指针摆动、泵内有噪音和冲击声、出口压力不稳等现象进行判断、此时应根据真空降低情况降低负荷,并迅速排除故障。
        七、循环水温升高
        当电厂的循环冷却水为开式水时,受季节影响大,特别是夏季,循环水温升高,影响了凝汽器的换热效果。据测算,循环水温升高5℃,可使凝汽器真空降低1%左右。对于采用冷却塔的闭式循环供水系统,水温冷却主要取决于冷却水塔的工作状况。由于飞散及蒸发损失,循环补充用水是较大的,及时补充冷水是保持冷却水塔有效降温的重要方面,应定期检查冷却塔内的分配管是否正常,出水是否完好,这些因素都直接影响水的分布均匀性,影响其散热性能,通过每年清洗垫料,真空可恢复2%-3%,这样降低凝汽器进口水温是提高真空的有效途径,这比提高循环水量更为有效。
        八、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,不但会使真空迅速下降,同时还会因空气冷却轴颈,严重时使转子收缩,胀差向负方向变动,当轴封汽量分配不均引起个别轴封漏人空气时,应调节轴封汽分门,重新分配各轴封汽量,汽源本身压力不足,应设法恢复汽源,轴封汽不足或中断在处理过程中,应关闭轴封漏汽门。
        九、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,但经空气严密性试验证明真空系统漏气并未增加。引起抽气器工作不正常的原因和处理原则如下:
        (1) 冷却器的冷却水量不足,使两段抽气器内同时充满没有凝结的蒸汽;降低了喷嘴的工作效率。此时应打开凝结水再循环门,关小通往除氧器的凝结水门,必要时往凝汽器补充软化水。
        (2) 冷却器内管板或隔板泄漏,使部分凝结水不通过管束而短路流出;冷却器汽侧疏水排出不正常,也可造成两段抽气器内充满未凝结的蒸汽。
        (3) 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。
        (4) 喷嘴磨损或腐蚀,使抽气器工作变坏。此时,抽气器的用汽
        量将增大,通过冷却器的主凝结水的温升也增大。发生上述情况,应迅速进行处理,启动备用抽气器或真空泵。
        十、凝汽器热负荷过高
        由于机组主蒸汽管自动主汽门前、调节汽门前疏水,低压加热器疏水以及抽汽逆止阀等多处疏水,均接入凝汽器,增加了凝汽器换热强度,当循环冷却水量一定或不足时,就会导致凝汽器真空度下降。改进的方法是将以上疏水系统加分流管道及阀门或直接接至电厂的疏水扩容器或疏水箱,以降低凝汽器的热负荷。
        结束语:随着电厂设备的老化,新的原因、象征也会产生,这就需要我们大家在工作的过程中,不断地总结和提高这方面的知识与技能,及时发现问题,及时查明原因,采取措施予以解决,在确保安全的前提下争取最大的经济效益,确保机组的安全经济运行。
        [参考文献]
        余国泰:《电厂热力设备及运行》 中国电力出版社
        韩中和:《火电厂汽机设备及运行》 中国电力出版社
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