影响汽轮机排汽真空因素探析

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影响汽轮机排汽真空因素

探析

Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.

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文件编号：KG-AO-8900-44 影响汽轮机排汽真空因素探析

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汽轮机系统的凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器、循环水冷却塔等设备组成。凝汽器真空度的高低是凝汽设备各部分运行状况的集中反映。凝汽设备任何部分的失常，都会导致凝汽器真空的降低，使系统做功能力下降，同时危及各运行部件的安全。

真空下降分以下三种情况：

一、正常运行时：（1）负荷增加；（2）循环水量减少；（3）循环水温升高。

二、设备有故障时：（1）抽气器故障；（2）凝汽器水位高；（3）真空系统漏气；（4）后汽封损坏；（5）循环水系统故障；（6）凝汽器铜管结垢；（7）凝结水泵故障。

三、操作失误：（1）汽封断汽；（2）各负压阀门

误开；（3）补水带气。

各影响因素除影响真空外，还影响端差和过冷却度，同时还有温度、压力等其他征象变动，只要认真分析，就能确定。

凝汽器内存在三种换热，即：蒸汽在铜管外壁的凝结换热；铜管内外壁的传导换热；铜管内水的对流换热（液相）。他们的热阻和构成凝汽器的传热热阻。各影响因素都会对换热产生影响。

忽略凝汽器外筒的散热，蒸汽凝结放热量等于循环水吸热量，也等于传热量。

以下内容重点讲解引起真空变化的因素对其他指标的影响：

一、循环水系统故障只会使真空降低，对过冷却度和端差影响不大。

（1）凝汽器冷却水管板（一般是进口）脏污，出口水室存有空气等，会使冷却水量减小，同样热负荷下，进出口水温差增大，进口水温不变的情况，出口水温升高，液相传热系数减小，总热阻增加，传热温

差增加，水温均值增加，凝汽温度升高，对应真空值降低，同时因凝汽器水阻增加，进口压上升，出口压稍降。

（2）凝汽器进水管道阻塞，会使泵出口与凝汽器入口间水阻增加，压差增大，而凝汽器水阻降低，进出水压力均下降。

而循环水泵故障（吸水水位低，入口滤网堵塞，水轮导叶磨损，吸入空气）会使整体压力下降，泵电流降低。

其水温变化及对凝汽器影响同（1）。

同时循环水泵故障和进口管道阻塞又是造成出口水室存气的原因。凝结水泵进口在微负压下工作，负压增大，密封不好会增加漏入空气量，漏入气在出口加压溶解，在凝汽器铜管中降压升温，在出口处逸出积存，表现为凝汽器进水压逐渐上升，真空不断恶化。

（3）凝汽器出口管道阻塞，阀门不全开，会使水量减小，整体压力上升，其水温变化及对凝汽器的影响同（1）。

（4）部分循环水泵跳闸，会使水压和排气真空立即下降，泵电流消失，必须果断降负荷维持真空，同时开启备用泵。

（5）冷却风机断电，会使凝汽器进水温度持续上升，真空不断下降。

要预防以上问题，要控制好循环水成分，降低水管堵塞结垢可能，防止泵因水位过低抽空，加强巡检，发现泵与风机故障立即检修，禁止带病工作。

二凝汽器铜管结垢会使污垢热阻（导热）增加，总热阻增加，传热温差增加，进出水温差变化不大，而凝结水温度升高，端差增大，过冷却度不变，真空严密性试验合格。有时主抽气器抽出的空气温度与进水温度差增大。

加强水流的扰动，变滞流为湍流，减薄液相边界层，是消除污垢热组，提高液相传热系数的必要措施。有一种螺旋纽带技术可以有效地做到这一点。

三、抽气器故障会使抽气器抽气能力降低，凝汽器内空气增多，汽气混合物传热系数很低，因为排汽

中蒸汽分压大于凝汽器中蒸汽分压，所以排汽温度大于凝汽温度，即凝结水温度、过冷却度增加。而这段温差的混合气体要降至饱和态，也要靠循环水冷却，总热量增加，出水温度增加。而端差等于冷却度与凝汽温度与出水温差的和，显而易见端差是增加的。其真空严密性试验合格。抽气器故障又分以下几个方面：

（1）汽源压力降低。因锅炉检修等原因蒸汽管道有杂物，堵塞了滤网或节流孔，就会使通过汽量减少，汽源压力降低，产生不了足够的负压，抽气能力下降，其表现为一、二抽蒸汽压力均下降且波动，真空波动，只是一级运行有时效果反而更好些，排气口有气喘现象。

（2）喷嘴堵塞，杂物堵塞喷嘴同样能使抽气不正常，负压低，抽气能力下降，其表现为一、二抽蒸汽压力均上升，关堵塞级前面截止阀，汽压下降慢，可升降压冲洗，一般为二级堵塞。

（3）射水抽气器堵塞其表现与射汽抽气器基本相

同，不过其水压降低常为射水泵故障所致。

（4）汽侧水位过高或过低也会使抽气能力下降，过高时淹没铜管，汽气混合物凝结空间减少，换热量下降，出水温度下降，混合物中蒸汽不能完全凝结，疏放排气口冒白烟、甚至冒水；过低，疏水水封时有破坏，一级排汽回排凝汽器，造成凝汽器真空下降，同时二级抽气显示抽气室真空上升。一排与凝汽器压差降至一定程度，凝汽器真空又微有上升，一排压力上升，二级抽气室真空下降，表现为二级抽气真空反复波动。

（5）冷却水室存气也会使换热面减少，换热量降低，抽气能力下降，但一般只发生在开停车阶段，因为正常运行时，凝结水经泵加压后脱离饱和态，即使凝结水泵轻微漏气，经加热器加热，其温度仍远低于饱和温度，其溶解度也有显著增加，所以水不会汽化，也不会有气体逸出，所以水室中不会有气体存在。

（6）抽气器换热器两侧介质都是洁净、无腐蚀的，不存在堵塞，腐蚀现象。

四、真空系统漏气同样会使凝汽器汽侧集气，使过冷却度和端差增加，但其真空严密性试验不合格，观察抽气器排气口排气量增加。漏气点位置不同，漏气对端差和过冷却度的影响不同。空气相对于水蒸气密度大，在凝汽器内向下流动，当漏气点在下部时，上部存气少，蒸汽无过冷却，换热系数基本不变，传热温差增大，传热量增加，端差增加较少；同时漏气不易被抽出，集聚在下部，而凝结水温度与水面蒸汽分压相对应，无疑是下降了，对过冷却度影响较大。同样，凝结水的溶解氧量也与水面空气分压相对应，漏气点在下部时，空气分压高，溶解氧量就多。漏气点在上部时，则与之相反，有经验的操作工可依据真空、含氧量、端差和过冷却度的变化量大致判定其位置。

五、凝结水泵故障会使泵打水量少，凝汽器水位升高，淹没铜管，造成水-水换热，蒸汽凝结面积减少，传热温差增大，排汽温度升高，真空降低，端差增加。同时，凝结水温度降低，过冷却度增加。而且使射汽

抽气器冷却水量减少，抽气能力降低，排出的空气和蒸汽混合物明显增加，凝结水泵打水不正常，常由盘根、入口管漏空气引起。这样进一步加剧了真空的降低。

凝汽器水位高有时因阀门调整不当引起，其现象类似。

六、后汽封损坏其症状很明显，开机时真空低，全开均压箱新蒸汽阀，均压箱仍不起压，而后汽缸温升较快，随着开机正常，真空上升，但不稳定，其趋势呈锯齿状或波浪状，轴端时有蒸汽外泄。其过冷却度不是很大，但端差很大。

为了防止蒸汽外泄及漏入空气，大轴上都装有轴端汽封，为了防止径向动静摩擦，轴上汽封齿和汽封体汽封片之间留有0.2mm左右缝隙，开机时前后汽封都靠新蒸汽供汽；正常运行时，前汽封二级汽封汽经均压箱送后汽封一级汽封，后汽封间隙增大后，开机时，新蒸汽经后汽封一级汽封大量漏入后汽缸进凝汽器，所以均压箱不起压，后汽缸温升快，但仍不能很

好密封，而且此时真空靠抽气器维持，漏气影响大，所以真空不好起。正常运行时，有排汽功能，真空依靠蒸汽凝结，通过一级汽封漏气量减少，同时供汽由前汽封提供，有保障。所以真空上升。但仍有空气漏入，当凝汽器真空高时，一级汽封两侧压差大，进气量增加，汽封呈负压，均压箱供汽不足，空气漏入，当其负压大于汽封加热器空气管入口时，前汽封漏气还会倒入，凝汽器真空下降，降到一定程度，一级汽封压力上升，而均压箱供汽不变，汽封呈正压，蒸汽外泄，同时凝汽器空气量减少，真空上升，如此往复。

当凝结水泵轴封密封不好，空气会顺轴封进入泵内，经泵壳上的排空气管排入凝汽器，表现同汽封损坏相同。

七、前汽封损坏、新蒸汽阀、前后汽封阀开度小或均压箱至凝汽器排汽阀开度大均会使去后汽封蒸汽量减少，使后汽封漏入空气，造成真空降低，其发生往往在负荷大幅度降低后，或者出现误操作，并且立即出现，下降迅速，幅度也大。

八、脱盐水补水和循环水漏入都会带入空气，使凝汽器存气，同时凝结水泵打水量增加，过冷却度增大较多，循环水漏入还会使凝结水水质发生变化，硬度增加，cl-、碱度都有所变化。但只要水中不含游离气体，带入空气量不会很多，而且有冷量进入，混合换热，真空有时有所改善。

循环水断绝或急剧减少、轴封断汽、凝汽器液位高、防爆膜破裂或真空破坏门误开会使真空迅速下降，要判断及时、处理果断。

凝汽器真空度降低，往往是多种因素共同作用的结果，但我们只要依据相关的征兆认真分析、仔细排查，不难逐一确定，再采取相应的措施，就能保持机组的正常运行。

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