(仅供参考)汽轮机真空系统的维护及故障分析123
一、前言
茂名石油化工公司炼油厂二催化装置气压机系统采用的是凝气式汽轮机带动，其中的冷凝器为双道制双流程N—500—1 型复水器。其主要作用是保持汽轮机部分的真空，使蒸汽尽可能膨胀作功直到较低压力；其次是将汽轮机排汽凝结成纯净的水，供给其他系统。本装置的气压机复水系统如下图所示，在正常生产过程中，起着至关重要的作用。
如图 1—1：
图1—1 气压机复水系统
复水器及其它附属设备运行失常，不仅直接影响到汽轮机的经济性能而且关系到工厂的能源消耗。为了确保装置的“安、稳、长、满、优”生产，保证凝汽设备的正常运行是非常必要的。其运行维护的主要指标是凝汽器真空度、冷凝水的过冷度和冷凝水的质量。下面就本装置的实际运行情况并结合一些资料上的经验公式及图表来分析：常见的冷凝设备运行失常及其危害见表1—1。
表1—1 凝汽设备运行失常的危害
失常项目危害
凝汽器真空度恶化，排汽压力升高
汽轮机有效热降减少，汽耗增加，机组功率降低；工厂热力系统循环热效率降低
冷凝水过冷却度增大冷凝液中含氧量升
高，加剧设备和管道腐
蚀；循环热效率降低，
工厂能耗提高冷凝水质量不佳影响给水质量和蒸汽
品质
二、具体分析
（一）、凝汽器真空度恶化的分析
凝汽器中蒸汽在密闭容器中近似等压凝结，因此凝汽器的压力单值取决于蒸汽温度，既汽轮机排气温度所对应的饱和压力。凝汽器中蒸汽的温度t n，随凝汽器换热条件的变化而改变，t n变化引起凝汽器的压力（或真空）随即发生变动。
凝汽器结构和冷却面积以及被冷凝蒸汽负荷（即凝汽器每平方米冷却面积所冷凝的蒸汽量（ ）一定时，凝汽器中蒸汽温度t n与冷却水进口温度t1和端差δt有如下关系：
t n＝t1+Δt+δt
上式见图1—2：
图1—2 凝汽器中两种流体的温度变化示意图
式中δt是凝汽器中蒸汽温度与冷却水出口温度的温差，一般设计为２～３℃，它主要随冷却面积的增大而减少。
凝汽器真空度恶化的原因，我们可以用凝汽器的特性曲线来分析。如下图：其中t1：进口冷却水温；d0：凝汽器设计负荷；D：凝汽器冷凝蒸汽量（kg／h）；Ｗ：进水量（m3／h）；
凝汽器端差、冷却水温和凝汽器负荷关系曲线
首先计算出凝汽器的d／d0值，根据实际水温查出凝汽器运行正常时的δt值，然后实地测出冷却水温升Δt，再根据：
t n＝t1+Δt+δt 公式计算出凝汽器的蒸汽温度t n，并查出对应的饱和压力，换算成真空值与实际凝汽器真空值相比较找出运行失常的原因。实际生产运行中常见的问题如下：
１.凝汽器的负荷和冷却水的入口水温不变，而冷却水温升Δt超过标准值，冷却水入口压力增加，端差δt在标准范围内或少许超过标准
可能原因：凝汽器冷却水管板脏污，出口有空气，使冷却水量减少。
消除方法：清洗干净凝汽器水管的脏污，排除空气，保证冷却水量。
２.凝汽器内水位升高，而冷却水出口水温无多大变化，端差δt增大，凝结水水温降低，过冷度增大，气抽排出的空气和蒸汽混合物明显增加，凝汽器真空度下降。
可能的原因：（１）凝结水泵本身故障或其泄露空气严重致使凝结水抽不出，水为过高。（２）凝汽器冷却管破裂致使冷却水流入凝结水中。
消除方法：若是凝结水泵本身问题且不能马上解决时，马上切换备用泵，恢复凝汽器的正常工作，然后查找漏空气部位或其它缺陷加以消除。
３.凝汽器负荷和冷却水入口水温不变，而冷却水温升Δt超过标准值，冷却水入口压力降低，凝汽器水阻降低。
可能原因：冷却水压力下降
消除方法：联系提高循环冷却水压力，使其正常工作。
４.凝汽器负荷改变的情况下，凝结水温度比以前高，端差δt增大，冷却水温稍增大，而凝汽器证明没泄露。
可能原因：凝汽器冷却水管脏，结垢。
消除方法：刷洗干燥冷却水管，冷却水加氢。
5.汽轮机排气温度上升，而冷却水出口温度不变，端差δt增加，凝结水温度降低，过冷度增加，气抽抽出空气的温度和冷却水入口温差无变化，证明真空系统泄露。
可能原因：轴封蒸汽压力低或已没，有空气泻入。或是凝结水泵入口处水封不严密，有空气泻入。
消除方法：调整轴封蒸汽使其达到正常标准，搞好凝结水泵的水
6.现象同5，但实验证明没有过量空气泻入凝汽器，气抽排除的空气量大，内部有冲击声。
可能原因：气抽工作不正常，冷去水量不足，或是喷嘴结垢、堵塞。
消除方法：操作人员尽可能进行调整，或是开辅助气抽，停止发生故障的气抽检修。
7.汽轮机负荷变化较大，真空度下降较多。
消除方法：适当降低机组负荷。
（二）、凝汽器真空度大幅度下降时的处理
主要原因：
循环水中断或严重缺水；凝汽器内满水，可能是因为无盐水注入阀失灵；冷却水管破裂，冷凝水泵故障，冷凝水泵出口阀或管路堵塞等等引起；真空系统设备、法兰、阀门突然大面积损坏，陋入大量空气；气抽出现故障，气抽喷嘴堵塞、结垢，冷却水管破裂，空气阀门损坏突然关闭等等；
维护处理：
真空度下降到650mmHg时，应适当降低汽轮机负荷。并注意汽轮机各项指标不能超过规定，必要时切换备用机使用。
（三）、凝汽器冷却水系统的维护
为了确保凝汽器的正常使用，我们配置了两台凝汽器以备使用，并注意凝汽器的清洗。一般冷却水的逆向清洗对清除冷却管、水室内的机械堵塞具有良好的效果。逆向冲洗法可见图：
至排水沟
（四）、真空系统的严密性检查
漏入真空系统的空气增加时，凝汽器中蒸汽的凝结放热过程由于不凝气体的影响，使放热系数显著降低，这就导致了机组真空度恶化。不
凝气体和纯净蒸汽的重量百分比γK /γH 2o与含不凝气体的蒸汽和纯净蒸汽放热系数的百分比之间的关系见图：
该图是用水平管在自然对流的情况下，饱和温度为110℃，在50℃时实验求得的。由图看出，蒸汽中一即使只有1%的空气量，放热系数便会下降50%之多。
漏入真空系统的空气量决定于真空系统各部件的严密程度。汽轮机在运行中就可以经常进行真空系统严密性的检查。严密性检查的方法是：在汽轮机一定负荷下关闭气抽的空气阀门，使凝汽器处于气抽切除状态下，测定每分钟的真空下降值。我国电力规定：有水封时，每分钟的真空的下降值不应超过2—3mmHg；无水封时，不应超过3—4mmHg；实验时真空的下降幅度不超过正常真空的80%。
（五）、凝结水的过冷却
凝汽器下部热水井内冷凝水的温度为凝汽器内蒸汽压力对应的饱和温度，相当于汽轮机排气温度或凝汽器内蒸汽温度。冷凝水的实际温度低于上述数值时，称为冷凝水过冷却，低于的度数叫过冷度。一般冷凝水每过冷却1℃，该台汽轮机的热耗可因此增加0.5%。冷凝水过冷却还会引起水中氧含量的增加。如图：
在低于沸腾水温的各种温度时水中含氧量
从而加速设备和管道腐蚀。产生过冷却原因和维护方法见表： 可 能 原 因
维 护 方 法（1）冷却管布置过低
凝汽器进行必要的改造（2）结构设计时没有考
虑使气流直接流向底部
加热冷凝水，或该蒸汽
通路过小
（3）蒸汽侧流动阻力过
大，底部蒸汽压力降一般凝汽器汽阻为5—
低，对应的饱和温度降低7mmHg，汽阻超过设计时，应进行适当改造
（4）真空系统漏入空气量过多或气抽工作不良，蒸汽分压力降低，对应的饱和温度降低进行真空系统严密度实验，确定漏泄情况，找出漏泄并进行处理；查气抽工作情况，更换喷
嘴
（5）热水井水位过高，淹没冷却管检查和调整水位调节装
置
（6）冷却水稳过低检查调整水位
（7）蒸汽负荷过低调整负荷和冷却水流量
三、结论：
为了维持汽轮机复水系统的正常运行，确保装置的安稳运行，必须要注意：
（1）、密切注意真空度的变化，准确记录各参数，根据经验的公式和图表准确的判断出引起真空度恶化的原因；
（2）、真空度大幅度下降时，要根据规程准确处理；
（3）、注意凝汽器的真空系统的严密性检查；
（4）、注意冷却水的含氧量以及其对设备管道的损害；
四、参考文献：《化工机械手册》
《化工流体与机械》