汽轮机凝汽器与真空

汽轮机凝汽器与真空汽轮发电机组真空系统漏泄直接影响着汽轮机组的热经济性和安全性，一是影响机组热经济性，一般真空值每降低1，汽耗约增高1.5%--2.5 %左右，传热端差每升高1°C，供电煤耗约增加1.5%--2.5%左右，所以真空值的高低对汽轮机的热经济性有很大影响；二是影响二次除氧效果，加剧低压设备管道腐蚀，对机组的安全运行非常不利；三是影响蒸汽凝结及热交换性能，增大过冷度和换热端差，增加真空泵的负担。

凝汽式或抽凝式汽轮机的真空下降原因很多，短时间很难查清或处理，是一项难以解决的问题。

综合自己二十年的工作经验，将影响因素逐级分类，范围逐步缩小，对常见问题基本都能判断准确。

虽然是针对中小机组而言，但大机组也可以借鉴。

大致判断过程是通过端差和过冷却度变化确定大类，再通过温度、压力、液位、负荷及真空波动情况确定原因。

一、当只有真空下降，过冷却度和端差都基本不变时，一般是循环水系统故障。

(1)凝汽器进口管板脏污或出口水室存气会增加设备流动阻力，使循环水进出口压差增大，水量减少，液相传热系数降低，总热阻增大，传热温差(饱和水汽与循环水平均温差)增大，排汽温度升高，真空降低：同时，总传热量基本不变，水量减少，进出口温差增大，进口不变时，出口温度升高。

(2)凝汽器进水管道阻塞，会使循环水泵出口压力与凝汽器入水压力差增大，循环水量减少，真空降低，出口水温升高，凝汽器进出水压差减小。

(3)凝汽器出水管路堵塞或阀门未全开，会使水量减少，真空降低，出口水温升高，整体压力升高，凝汽器进出口压力差下降。

(4)循环水泵故障(水池水温低、入口滤网堵塞、吸入空气、水轮导叶磨损等)，会使管路整体压力下降，泵电流降低，真空下降，出水温度升高。

部分循环水泵跳闸，会使水压和排汽真空迅速下降，泵电流消失。

(5)冷却风机断电，会是凝汽器进水温度持续上升，真空不断下降。

循环水故障会使真空降低，但不会使真空波动。

二、当伴随真空下降，只有端差增大，过冷却度没有变化时；此现象基本可以判断为凝汽器铜管结垢。

结垢(如图片)使传热热阻增大，传热温差增大，而总传热量基本不变，循环水进出水温差不变，所以出水温度不变，排汽温度增加，端差增大，真空降低。

三、当真空随热负荷的增加而下降，基本上可判断为凝汽器的热负荷过高造成。

由于机组的调节汽门疏水、各级抽汽逆止门疏水、轴封加热器疏水以及两端汽封疏水均经本体疏水扩容器进入凝汽器，增加了凝汽器的换热强度，当机组抽汽量增加或循环冷却水量不足或虽冷却水量一定但因其水温较高时，就都会导致凝汽器真空度下降。

四、真空随机组的电负荷的增加而增高。

基本上可定为机组的末段抽汽至低压加热器管、阀泄露或低压加热器的空气门及其疏水系统泄露或汽机后轴封漏空气造成。

当机组在低电负荷时末端抽汽为微负压，此时若该抽汽系统或与之相连的低压加热器有泄漏点就会造成机组的真空降低。

当机组的电负荷增高时末端抽汽就会逐渐形成正压，就能封住上述的泄漏点，真空也就会逐渐增高。

后轴封漏空气影响真空一般为后轴封块磨损严重或供后轴封汽压力低。

但有一盲区；汽机排污管，有的机组排污管是从后轴封末端引出的，无论此管漏与堵均会影响真空。

五、当端差和过冷却度都增大，除去凝汽器液位过高外，可以判断为凝汽器集气。

凝汽器液位过高，淹没铜管，使凝结水过冷却，过冷却度增加；同时使汽–水换热面积减少，同样传热量，传热温差增大，传热温差增大，排汽温度升高，真空降低，出水温度基本不变，端差增大。

凝汽器集气使凝汽器汽侧蒸汽分压降低，低于排汽中分压，其凝结温度自然小于排汽温度，过冷却度增加；同时会使汽相传热系数降低，总热阻增加，传热温差增大，端差增大；冷却水还要额外承担蒸汽冷却热，出水温度也增加了。

凝汽器集气原因主要分两类，一是漏气，二是抽气器故障。

可以通过真空系统严密性试验判定，试验合格就是抽气器问题，不合格就存在漏点。

抽气器故障又分以下三个方面：(1)喷嘴堵塞。

杂物堵塞喷嘴会使混合室形成真空低，抽气能力下降，对射汽抽气器，表现为一、二级蒸汽压力均上升，堵塞级关前面截止阀汽压下降慢；射水抽气器也表现为前面水压升高。

可升降压冲洗。

(2)汽、水源不足。

射汽抽气器因锅炉检修等原因，蒸汽管道有杂质，堵塞了滤网或节流孔，就会使通过汽量减少，抽吸能力下降，表现为一、二级蒸汽压力均下降，而且波动，压力高时喷嘴工作，低时不工作，真空波动，排气口有气喘现象，只二级运行效果有时反而更好些。

射水抽气器水压低主要是射水泵工作不正常，抽汽器连管过高过长所致，从而影响真空。

(3)射水箱内水温过高。

射水箱内水温过高会使射水抽气器的喷嘴处造成汽化，形成汽塞，从而影响抽出凝汽器内部不凝结气体的能力，使射水抽气器的效率低下、凝汽器集气，真空降低。

六、汽侧水位过高或过低也会使抽气能力下降。

过高淹没换热管，扩压管排放混合汽通道减小，凝结换热空间减少，混合物中蒸汽不能完全凝结，影响抽气器运行，未凝结汽从排气口排出，排气口冒白汽，甚至冒水。

当疏水水封做得低时，疏水阀开度大，一级水位过低，凝汽室压力正常时，与机组凝汽器压差大于水封水柱压强，水封被破坏，凝汽室蒸汽排凝汽器，造成凝汽器真空降低，凝汽室真空上升，压差减少，水封又形成，表现为凝汽器和凝汽室真空规律性波动。

七、冷却水室存气也会是换热面积减少，换热量下降，抽气能力下降。

但一般只发生在开停车阶段，因为正常运行时经凝结水泵加压后已经是不饱和水，溶解度增加，即使泵轻微漏气，也会溶解，加热也不会析出。

所以，水室中不会有气体存在。

凝汽器换热管两侧介质都是洁净、无腐蚀的，不存在堵塞、腐蚀现象。

有些地方凝结水再循环门始终开着，使经过抽气器和汽加的水流量增大，负压形成较高，但同时也增加了凝汽器的热载荷，但低排汽量时，对保护凝结水泵是有利的。

真空系统漏气会使凝汽器集气，使真空降低，端差和过冷却度增大。

但漏点位置不同，对端差和过冷却度的影响不一样。

空气相对于蒸汽密度大，在凝汽器内向下流动，当漏气点在下部时，空气容易积聚，不易被抽出。

上部空气少，无过冷却，换热系数基本不变，端差增加较少，冷却水出水温度随排汽温度增加；而下部水面上蒸汽分压低，对应凝结水温度低，过冷却度增大。

八、负荷变动时，均压箱调整不及时或不当，会使后汽封缺汽，使空气漏入，排汽真空迅速降低，操作时要切实注意。

当后汽封汽封齿和汽封片结合不好或汽封损坏时，空气就容易漏入，开机时，汽封压力很难达到要求，真空抽不到规定值，后汽缸温升快；正常运行时，真空靠蒸汽凝结形成，漏气影响变小，同时，供汽由前汽封和蒸汽系统各阀阀杆漏汽承担，汽量有保证，真空有所提高，但容易波动。

凝结水泵轴封不严也有这种现象。

换热管泄漏会使冷却水漏入，带入空气影响真空，但一般不会很大，过冷却度增加，凝结水水质发生变化，端差变化不大。

九、除盐水补水也会带入空气，影响真空。

但如果补水口位于凝汽器上部，漏气容易被抽出，对过冷却度影响不大，同时，补水和蒸汽换热，回收一部分热量，节约冷量，使真空升高、排汽温度降低，端差变化应该也不明显。

补水口位于下部，就不好了、与上述正相反，定会影响真空。

十、最后凝汽器真空降低，往往是多种因素共同作用的结果，由于真空系统比较庞大，严密性的治理也比较困难。

但我们只要不盲目采取仪器进行普查，需冷静认真分析、逐段排查，缩小查漏范围，就不难逐一确定，采取相应措施，就能保持机组的正常运行。

真空严密性差？真空系统治理知识干货一、真空严密性的重要性凝结器真空是发电厂重要的监视参数之一，凝结器真空变化对汽轮机安全、经济运行有较大影响。

▪运行试验表明，凝汽器真空每降低1KPa会使汽轮机汽耗增加1.5%～2.5%，发电机煤耗增加0.25%，使循环效率下降。

▪汽轮机排汽温度的升高，会引起汽轮机轴承中心偏移，严重时会引起汽轮机的振动。

▪此外，凝汽器真空降低时在保证机组出力不变时，必须增加蒸汽流量，导致轴向推力增大，影响汽轮机安全运行。

▪另一方面，空气漏入凝结水中会使凝结水溶氧不合格，腐蚀汽轮机、锅炉设备，影响机组的安全运行。

所以在汽轮机运行过程中，真空是一项非常重要的参数，真空值的高低，直接影响机组的经济性与安全性。

二、凝汽器真空压力低的原因（1）加热器或除氧器事故疏水阀误开，引起加热器或除氧器汽水大量流到凝汽器，导致真空下降。

（2）大机或小机轴封系统故障或调整不当，大量空气从汽轮机后汽封吸入引起真空快速下降。

（3）凝汽器循环冷却水中断或水量不足。

循环水中断，将出现凝汽器循环水进口失压的情况，导致汽轮机排汽温度急骤升高，真空迅速降低。

循环冷却水量不足，不能满足冷却汽轮机全部排汽量的要求，将导致真空的逐渐下降。

（4）循环冷却水进口温度高，必然会影响到汽轮机排汽的冷却，进而影响到机组的真空。

（5）凝汽器水位过高。

凝汽器中凝结水液面超出热井水位计上限，淹没部分冷却水管时，由于凝汽器汽侧冷却面积减少而使真空缓慢下降，严重时，如水位升高凝结水进入抽气管，则真空迅速下降。

(6)真空泵工作不正常，必然引起凝汽系统的不可溶气体不断增多，导致凝汽系统真空降低。

(7)真空系统不严密，漏入凝汽器汽侧的空气量增多，抽气器超负荷工作引起真空下降。

机组运行过程中如果出现真空下降的问题，排除比较常见的故障外，真空系统的泄漏是造成真空下降的主要原因。

其主要现象为真空下降、真空泵电流增大等。

三、氦质谱检漏仪真空查漏法系统原理如图所示。

o凝汽器真空系统压力低主要是由于系统内有管道或仪表接口松动，垫片破损或焊口裂缝造成空气被吸入产生的。

o漏入真空系统的空气通过真空泵抽出，排到大气中。

试验中，将高灵敏度氦质谱检漏仪的吸枪架在真空泵排气口；将氦气喷洒到真空系统各个可能发生泄漏的区域，若有漏点，氦气将被负压吸入到凝汽器中，由真空泵抽出，通过排气口排到大气中，吸枪会吸入部分带有氦气分子的气体，检漏仪便会显示出检测到的氦气分子量。

漏点越大，被吸入的氦气分子量就越多，从而被检漏仪捕捉到的氦气分子也越多，这样就能准确锁定漏点的位置和大小。

四、经济性提高的推算湖北某电厂210号汽轮机型号是N330-16.67/538/538型机组，试验发现其真空严密性为0.57kPa/min，采用氦质谱检漏仪发现漏点，进行消缺后，真空严密性降为0.06kPa/min。

在300MW负荷工况下，真空-95.2kPa变化为-97.2kPa。

300MW机组真空每升高1kPa，对热耗影响1.0502％，对发电煤耗的影响3.099g/（kW·h）。

本文所述机组经真空查漏消缺后，机组真空提高约2kPa，煤耗下降6.198g/（kW•h），按照本文所述机组年利用4706小时计算，每年可节约发电燃煤9628.48吨煤，每年可节约发电成本481.4万元。