汽轮机系统真空度下降的原因

汽轮机系统真空下降原因的分析

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。汽轮机的真空下降会使汽轮机的可用热焓降减少，除了经济性降低，汽轮机出力也会降低；排汽缸及轴承座等部件受热膨胀引起动静中心改变，汽轮机产生振动；排汽温度过高，真空下降使排汽容积流量减小，产生涡流及漩流，同时产生较大的激振力，易使未级叶片损坏；而凝汽器真空度又是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降1%，机组热耗将要上升0.6%～1%。因此保持凝汽器良好的运行工况，保证凝汽器的最有利真空；是每个发电厂节能的重要内容。而凝汽器内所形成的真空受凝汽器传热情况、真空系统严密性状况、冷却水的温度、流量、机组的排汽量及抽气器的工作状况等因素制约。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。

第一节凝汽设备的作用

凝气设备主要由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等组成。

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。

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。

第二节凝汽设备的运行监督与工作原理

凝汽器的运行与监督

凝汽器运行好坏的标志

能否达到最有利真空；

能否使凝结水的过冷度最小；

能否保证凝结水品质合格。

（二）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。凝结水过冷却的危害主要有：

(1)凝结水过冷却影响经济性降低。凝结水过冷却意味着凝结水的一部分热量被循环水带走了，要将凝结水加热到原来的温度就要多耗燃料。

(2)凝结水过冷却影响凝结水溶解氧增加，使凝结水管道、低压加热器等设备受到氧腐蚀。凝结水过冷却使凝结水温度低于排汽温度对应的饱和温度，凝结水在经过真空除氧装置时，除氧效果变差，造成凝结水溶氧含量增大。凝结水过冷度增大的原因主要有：

(1)凝结器水位过高。在运行中凝汽器水位过高会使凝汽器下面部分铜管被淹没，使循环水带走了凝结水部分热量。

(2)凝汽器内积存空气。凝汽器中存在的少量空气造成蒸汽的分压降低，对应蒸汽分压的饱和温度也随之降低，凝结水的温度低于排汽对应的饱和温度。

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℃。

二、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。

第二章汽轮机真空下降的原因

一、凝汽器真空的形成

凝汽器中真空的形成是由于汽轮机的排汽被凝结成水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4KPa时，蒸汽的体积比水容积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。在运行中真空下降，将直接影响汽轮机汽耗和机组出力，同时也给机组的安全稳定运行带来很大的影响。因此，对影响凝汽器真空的原因进行分析和处理十分必要。

第一节汽轮机凝汽器真空度下降的主要特征

在汽轮机组的正常运行中我们可以通过各种仪表、数

据来了解和分析汽轮机凝汽器的真空度好坏情况。一般汽轮机

凝汽器真空度下降的主要特征有：

（1）真空表指示降低；

（2）排汽温度升高；

（3）凝结水过冷度增加；

（4）凝汽器端差增大；

（5）机组出现振动；

4.1 空冷器真空下降的现象及处理

4.1.1 空冷器真空下降运行人员应认真分析查明原因及时处理。

4.1.2 有以下情况允许机组暂时维持原负荷运行；

4.1.2.1 真空可以维持在一定程度不继续下降。

4.1.2.2 振动正常。

4.1.2.3 推力轴承温度正常。

4.1.2.4 轴封无摩擦。

4.1.2.5 监视段压力不超过规定值

4.1.2.6 汽轮机排汽温度不超过70℃。

4.1.3 当发现空冷器真空下降时应对照其他真空表，排汽温度、凝结水温度，确定真空确已下降。

4.1.4 真空突然下降85KPa应立即检查分析原因，及时处理，并报告值长。

真空下降至87KPa应发出“注意”、“减负荷”信号，并增开必一台启动抽气器。

真空降到75KPa以下，减负荷至5000KW，如继续下降至70KPa减负荷至3000KW。

直至空负荷，真空下降至60KPa，应故障停机处理。

4.1.5 真空下降时，应检查当时机组有无影响真空的操作，有这种操作时，应立即停止操作或恢复原运行方式，使真空恢复正常。

4.1.6 真空下降时，应检查轴流风机是否掉闸，并进行相应的处理，立即启动停用轴流风机。

如果汽轮机真空继续下降，应立即减负荷，维持空冷器真空在正常值，检查凝结水箱水位，防止水位升高。

检查所有空冷器凝结水温度，调整轴流风机转速和运行台数。

立即查明掉闸原因，油泵或风机出现故障信号未消失前，禁止再次启动。

4.1.7 真空下降时，应检查均压箱压力(尤其是负荷突然降低时)，注意均压箱自动调节装置是否正常。必要时切至旁路运行。

4.1.8 真空下降时，应检查双联抽气器，工况是否正常，进汽压力是否下降,否则应调整正常。

4.1.9 真空下降时，应检查凝结水箱水位是否升高。

4.1.9.1 水位长高引起真空下降伴有凝结水过冷度增大。

4.1.9.2 水位越高，真空降得越快，过冷却度越大。

4.1.9.3 水位升高时，应检查关闭凝结器补水门，并进行相应处理。

4.1.9.4 若凝结泵故障引起水位升高，应立即启用凝结泵，停

用故障泵。

4.1.9.5 若为凝结泵水侧管系故障引起水位长高，则：

4.1.9.

5.1 再循环门误开或备用泵逆止门未落座，出口压力降低，电流增大，流量下降，如备用凝结泵出口逆止门漏水，应关闭其出口水阀。

4.1.9.

5.2 凝结水再循环调节门失灵，应改用手动操作调整通知电仪处理。

4.1.9.

5.3 凝结水泵失水引起出口压力，流量下降，应检查凝结水泵水封情况。

4.1.10 真空下降时，应检查真空系统是否漏气。

漏空气引起的真空下降伴有凝结水过冷却度增大的现象，应立即增开启动抽气器，并查明漏空气处，进行临时堵漏。

4.1.10.1 检查低压缸，排汽安全门完整无吸气；

检查真空破坏门关闭严密不泄漏；

4.1.10.2 检查空冷器汽侧放水门关闭不泄漏；

4.1.10.3 检查真空系统的水位计不破裂泄漏；

4.1.10.4 检查真空系统阀门的水封、管道、法兰、焊口处是否有不严密处；

4.1.10.5 检查真空状态的抽气管道与上联箱连接处是否漏汽，此时，空冷器在负荷降低时真空下降，负荷升高后真空稍有回升。

4.1.11 空冷器真空下降时应注意排汽温度，带负荷不应超过65℃，空负荷时不应超过100℃。

2 空冷系统的运行与维护

2.1 运行基本要求

2.1.1 凝结水泵运行正常，凝结水箱水位正常。

2.1.2 运行正常。

2.1.3 空冷器压力再降低到30kPa左右（暂定）时，启动逆流风机。

2.1.4检查凝结水温度开始升高并高于环境空气温度时，起动抽气器切换至双联抽气器，保持正常工作抽气状态。

2.1.5 汽轮机带负荷系统投运操作原则。

2.1.5.1 每个单元风机先投逆流风机，再投顺流风机。

2.1.5.2 根据汽轮机背压曲线和当时环境空气温度控制风机转速，直至全部投入。

2.2 系统的运行和控制

在正常运行中，系统主要控制的项目是排汽压力和凝结水温度，再汽轮机允许安全运行的范围内，根据机组的发电负荷（空冷凝汽器的热负荷）和空气温度，调整进入空冷凝汽器的空气流量（即调整风机转速）。使风机功率保持在最佳状态，在非冰冻时期，运行中要比较排汽温度和凝结水水温的差值，调整逆流凝汽器风机转速，使过冷度保持在一定的范围内。

2.3 空冷系统维护参数

空冷系统的正常运行维护如下：

凝结水箱水位（mm）、轴流风机电流（A）、轴流风机转速（r/min）、

轴流风机轴承温度（℃）、轴流风机电机温度（℃）、凝结水泵出口压力（MPa）、凝结水泵轴承温度（℃）凝结水泵电机温度（℃）、凝结水泵电机振动（mm）、空冷散热器流量（t/h）等。

2.4 冬季保护

冬季保护的目的是防止空冷凝汽器在冬季运行期间因发生过冷而导致翅片管冻结的现象。

2.4.1 顺流凝汽器防冻保护

以列1为例进行说明，列2相同。

当环境温度<3℃；

且排汽温度与列1左/右下联箱凝结水温度其中一个的差值>15℃；

且逆流凝汽器防冻保护没有启动时；

顺流凝汽器防冻保护启动。

当顺流凝汽器防冻保护启动后，系统执行如下操作：

2.4.1.1 在列1凝结水收集管上显示“凝结水温度低”报警；

2.4.1.2在过程流程图上显示“列1顺流凝汽器防冻保护”标志；

2.4.1.3 列1压力子控制器记录并存储此时的控制器输出值，列1压力子控制器与系统主控制器断开，列1顺流凝汽器风机以10%/分的速度递减，直到减小到0%；

2.4.1.4 列1逆流凝汽器风机以当前存储的速度运行，直到顺流凝汽器防冻保护解除；

2.4.1.5 列2凝汽器风机仍由主控制器控制运转。

如果环境温度值<3℃，且排汽温度与左/右下联箱凝结水温度其中一个的差值>15℃，但系统正在执行逆流凝汽器防冻保护，则只有当排汽温度与左/右下联箱凝结水温度其中一个的差值>18℃时，顺流凝汽器防冻保护启动。并执行上述操作。

当排汽温度与左/右下联箱凝结水温度的差值均<8℃时，顺流凝汽器防冻保护解除。

当顺流凝汽器防冻保护解除后，系统执行如下操作：

2.4.1.5.1 “凝结水温度低”报警解除；

2.4.1.5.2 在过程流程图上的“列1顺流凝汽器防冻保护”标志消失；

2.4.1.5.3 列1顺流凝汽器子控制器以10%/分的速度增加，直到风机的速度达到先前存储的控制器输出值，然后列顺流凝汽器子控制器与系统主控制器重新连接；

2.4.1.5.4 列1逆流凝汽器风机速度锁定解除，逆流凝汽器子控制器以10%/分的速度增加或减小，直到风机的速度达到当前主控制器输出值，列1逆流凝汽器子控制器与系统主控制器重新连接。

2.4.2 逆流凝汽器防冻保护

以列1为例进行说明，列2相同。

当环境温度<3℃；

且排汽温度与逆流凝汽器抽汽管温度的差值>15℃；

且顺流凝汽器防冻保护没有启动时；

逆流凝汽器防冻保护启动。

当逆流凝汽器防冻保护启动后，系统执行如下操作：

2.4.2.1 在列1逆流管束抽汽管上显示“抽真空温度低”报警；

2.4.2.2 在过程流程图上显示“列1逆流凝汽器防冻保护”标志；

2.4.2.3 列1压力子控制器记录并存储此时的控制器输出值，压力子控制器与系统主控制器断开，列1逆流凝汽器风机以10%/分的速度递减，直到减小到0%；

2.4.2.4 列1顺流凝汽器风机以当前存储的速度运行，直到逆流凝汽器防冻保护解除；

2.4.2.5 列2凝汽器风机仍由主控制器控制运转。

如果环境温度值<3℃，且排汽温度与逆流管束抽汽管温度的差值>15℃，但系统正在执行顺流凝汽器防冻保护，则只有当排汽温度与逆流管束抽汽管温度的差值>18℃时，逆流凝汽器防冻才保护启动。并执行上述操作。

当排汽温度与逆流管束抽汽管温度的差值均<8℃时，逆流凝汽器防冻保护解除。

当逆流凝汽器防冻保护解除后，系统执行如下操作：

2.4.2.5.1 列1“抽真空温度低”报警解除；

2.4.2.5.2 在过程流程图上的“列1逆流凝汽器防冻保护”标志消失；

2.4.2.5.3 列1逆流凝汽器子控制器以10%/分的速度增加，直到风机的速度达到先前存储的控制器输出值，然后逆流凝汽器子控制器与系统主控制器重新连接；

2.4.2.5.4 列1顺流凝汽器风机速度锁定解除，顺流凝汽器子控制器以10%/分的速度增加或减小，直到风机的速度达到当前主控制器输出值，列1顺流凝汽器子控制器与系统主控制器重新连接。

2.4.3 逆流凝汽器回暖循环

当环境温度小于-2℃，且没有顺流凝汽器防冻保护、或逆流凝汽器防冻保护处于执行状态，逆流凝汽器回暖循环投入运行。

当逆流凝汽器回暖循环启动后，系统执行如下操作：

2.4.

3.1 在过程流程图上显示“逆流凝汽器回暖循环”标志；

2.4.

3.2 逆流凝汽器风机将停止运行5分钟，15分钟后，逆流凝汽器风机将停止运行5分钟。

2.4.

3.3 不执行停止运行的风机仍与主控制器连接，改变风速保持排汽压力恒定；

在执行回暖循环过程中，如果顺流凝汽器或逆流凝汽器防冻保护被启动，回暖循环将暂时停止。

如果2个小时后，环境温度仍小于-2℃，且顺流凝汽器防冻保护、或逆流凝汽器防冻保护处于执行状态时，逆流凝汽器回暖循环再次启动。

当环境温度大于0℃时，逆流凝汽器回暖循环复位，过程流程图上的“逆流凝汽器回暖循环”标志消失，同时逆流凝汽器停止循环解除。

2.5空冷系统的清洗与喷水降温

2.5.1喷淋水泵启动前准备

2.5.1.2检查所有表计完好投运；

2.5.1.3盘车良好无卡涩；

2.5.1.4检查地脚螺栓无松动现象；

2.5.1.5对喷淋水泵灌泵，灌满后关闭灌水阀；

2.5.1.6通知电气测喷淋泵绝缘良好；

2.5.1.7通知电气送喷淋泵电机电，送喷淋泵出口电动门的电；

2.5.1.8开泵进口阀，开泵出口手动阀；

2.5.1.9开管廊上工艺脱盐水来水总阀；

2.5.1.10开空冷岛列1、列2喷淋阀；

2.5.1.11联系化水准备启工艺脱盐水泵；

2.5.1.12化水泵启动后开排气阀，排尽空气后关闭。

2.5.2喷淋水泵启动

2.5.2.1喷淋水泵启动检查确认完毕；

2.5.2.2用现场控制柜，水按“泵启动”按钮；

2.5.2.3缓慢开启泵出口电动阀；

2.5.2.4注意观察泵是否有异音、摩擦等。

2.5.3喷淋水泵停泵

2.5.

3.1确认喷淋工作完毕；

2.5.

3.2缓慢的关闭泵出口电动阀；

2.5.

3.3手按现场控制柜“停泵”按钮；

2.5.

3.4确认泵停运后，通知化水停工艺脱盐水泵；

2.5.

3.5关闭泵出口手动阀，进口手动阀；

2.5.

3.6冬季不用喷淋时必须关闭工艺脱盐水来水总阀，并将泵进口管线和出口管线存水放尽。

2.5.4清洗水泵启动检查

2.5.4.1将清洗水泵的进口用波纹管和工艺脱盐水来水管线相接，无漏水；

2.5.4.2检查各表计完好投运；

2.5.4.3手动盘车良好无卡涩；

2.5.4.4 通知电气送清洗水泵电机电（注意正反转），并测泵的绝缘；

2.5.4.5 打开泵进口手动阀，进口球阀；

2.5.4.6 打开清洗水泵卸载阀（为了使泵空负荷启动）；

2.5.4.7联系化水准备启工艺脱盐水泵，观察进口压力不低于0.3MPa；

2.5.4.8空冷器应一侧一侧清洗，关闭其他侧清洗阀；

2.5.4.9将空冷岛上清洗阀用软管与清洗行车进口管连接。

2.5.5清洗水泵启动

2.5.5.1用现场控制柜，水按“泵启动”按钮；

2.5.5.2注意观察进口压力不低于0.3MPa,否则泵连锁跳；

2.5.5.3缓慢的关闭泵卸载阀，注意观察泵出口压力上升情况，一般控制泵出口压力在6-7 MPa；

2.5.5.4人工控制清洗小车运行情况。

2.5.6清洗水泵停运

2.5.6.1缓慢打开清洗水泵卸载阀，直至卸完；

2.5.6.1 手按现场控制柜“停泵”按钮；

2.5.6.1关闭清洗水泵进口手动阀和球阀；

2.5.6.1通知化水停工艺脱盐水泵；

2.5.6.1冬季不用清洗系统时必须将工艺脱盐水来水总阀关闭，并将清洗进出口管线所有水放尽。