600MW汽轮机凝汽器真空下降原因分析

【摘要】：发电厂真空系统存在真空偏低的问题相当普遍，发电厂600MW机组同样也存在类似情况，严重威胁机组的安全运行。本文分析了600MW机组真空偏低的原因，提出了具体处理措施。分析了600MW汽轮机在试运时，针对真空系统出现的真空泵排气受阻、凝汽器进空气等等，有效解决了出现的问题，真空系统运行正常，提高了机组的经济性和安全性，对于其它汽轮机具有一定的参考价值。【关键词】：真空低、分析、治理Abstract:powerplantvacuumItisaveryusualprobleminthevacuumsystemthatthevacuumlowerinpowerplant,inthe600MWunititalsohasthisproblemwhichseriouslythreatthesafetyofitswork.Thisarticleanalysesthereasonof600MWunitlowerproblemandsuggesttheconcretemeasure.Alsodiscussestheproblemsintheworkingof600MWaboutthevacuumpumpexhauststeamObstacleinvacuumsystem,airgoesintocondenser，effectivelysolvingtheappearingproblemsandthevacuumsystemcanworkingregular.Thesafetyandtheeconomicoftheunitareimproved.Andhasacertainvalueforotherunits.Keyword:vacuumlower；construe；father600MW汽轮机凝汽器真空下降原因分析前言该文介绍了600MW汽轮机在试运时,真空系统出现的真空泵排气受阻、凝汽器进空气、小汽机轴封漏空气、真空泵入口滤网堵塞、凝汽器水位过高等问题。对汽轮机的影响进行了比较分析,有效解决了出现的问题,使真空系统运行正常,提高了汽轮机的经济性和安全性,对于其它汽轮机具有一定的参考价值。发电厂真空系统存在真空偏低的问题相当普遍，600MW机组也存在类似情况，严重威胁机组的安全运行。该文介绍了600MW汽轮机在试运时,真空系统出现的真空泵排气受阻、凝汽器进空气、凝汽器水位过高等问题。对汽轮机的影响进行了比较分析,有效解决了出现的问题,使真空系统运行正常,提高了汽轮机的经济性和安全性,对于其它汽轮机具有一定的参考价值。一、循环水系统热力发电厂的循环水系统是一个庞大的动力系统，其供水量很大，一般是汽轮机排汽量的50～120倍，其消耗的电能约占总发电量的1%～1.5%。因此，循环水系统优化运行是提高电厂经济性的一项重要措施。长期以来许多发电厂都非常重视循环水系统的优化运行，并结合各自的系统情况，总结了长期的实践经验，提出和采用了一些优化运行方案，取得了一定的经济效益。(一)循环水量不足产生原因：1.泵的故障现将泵的吸水，性能故障及消除方法列表如下：故障现象故障原因清除方法泵不吸水，压力表及真空表的挡针剧烈摆动1.启动前或抽空不足，泵内有空气2.吸水管及真空表管、轴封处漏气3.吸水池液面降低，吸水口吸入真空4.叶轮反转或转反5.泵出口阀体脱落1.停机，从新灌水及抽真空2.查漏并消除缺陷3.降低吸入高度，保持吸水口浸没水中4.改变电机接线或从装叶轮5.检修或更换出口阀门故障现象故障原因清除方法泵不出水、真空表数值高1.滤网，底阀或叶轮堵塞2.底阀卡涩或漏水3.吸水高度过高，泵内气蚀4.吸水管阻力太大5.轴流式，动叶片固定失灵，松动1.清除滤网，清除杂物2.检修或更换底阀3.降低吸水高度，开大进口阀或投入再循环4.清洗或改造吸水管5.检修动叶片固定机构，调整叶片安装角泵不能启动或启动负荷太大1.轴封填料压得过紧2.未通入轴封冷却水3.离心泵开阀，轴流泵关阀启动1.调整填料压盖紧力2.开通轴封冷却水3.关闭或开启出口阀1.泵体内动静部分摩擦1.停机检修各部分动静间隙运行中电流过大（功率消耗太多）2.泵内堵塞3.轴承磨损或润滑不良4.流量过大5.填料压得太紧或冷却水量不足6.电压过高或转速不高7.轴弯曲2.拆卸清洗3.修复或更换润滑油4.关小出口阀5.拧松填料压盖或开大轴封冷却水6.降低转速7.校轴并修理压力表有指示，但压水管不出水1.输水管道阻力太大2.水泵反转或叶轮反转3.叶轮堵塞1.改造管道，减小管道阻力2.调整电机接线相位或重新拆装叶轮3.清洗叶轮流量不足扬程降低1.吸水头滤网淤塞或叶轮堵塞2.泵内滤封环磨损，泄露太大3.转速低于额定值4.阀门或动叶开度不够5.动叶片损坏6.吸水管浸没深度不够7.底阀或逆止阀太小1.清洗滤网或叶轮2.更换密封环3.消除电动机故障4.更换动叶片5.开大阀门或动叶6.降低吸水高度7.更换底阀或逆止阀循环水泵若出现故障，冷却水就不能及时得到供应，凝汽器内的蒸汽就不会被有效凝结，使凝洁器真空下降。2.管道泄露管道泄漏也会影响循环水量的不足，管道泄漏一般发生在三通或四通的接口处或者法兰的接口处，管道严重锈蚀年久失修也会造成泄漏。(二)凝汽器的传热1.由于凝汽式汽轮机的排汽处于饱和状态，因此，蒸汽器内蒸汽的饱和压力和饱和温度是相对应的，为使凝汽器内获得较高真空，就要使凝汽器内蒸汽的饱和温度尽量接近冷却水温度。如果冷却水量和冷却面积无穷大，蒸汽和冷却水之间的温差趋近于零，但是实际上冷却水量和冷却面积是有限的，所以当蒸汽凝结放出的汽化潜热通过管壁传给冷却水时必然存在传热温差，为了能够在凝汽器内形成较高的真空，减小凝汽器的传热端差，所以凝汽器的冷却水管一般都采用传热系数较高的的铜材制作，这样能使进入凝汽器内的排汽与冷却水之间形成较好的传热效果。2.凝汽器内存在着三种换热即：蒸汽在冷却水管外壁的凝结换热；冷却水管内、外壁之间的导热换热；冷却水管内的对流换热，并且假定它们的换热系数分别为a1、a2、a3，则它们之间存在着以下三个互相串联的换热方式：则由上述过程中可推出凝汽器换热系数为：其中：1/a1+1/a2+1/a3分别为三个换热的热阻，从这上面这个公式不难看出凝汽器的换热系统的构成，即它等于各传热过程热阻之和的倒数，根据理论计算1/a1＜1/a1＜1/a3，即依次增大，传热系数表明了传热过程的强烈程度，传热系数越大，传热过程越强，热阻越小，由此可知，凝汽器内的传热性越好，凝汽器的真空也会相应提高凝汽器的过冷度与气阻。凝汽器里水平排列着很多根铜管，当在上部铜管凝聚水珠下落时，大部分水珠要落在下落时，大部分水珠要落在下面铜管上，又被冷却水冷却，因此，凝结水温度比凝汽器喉部压力下饱和温度要低，其温差为过冷度，一般过冷度为0.5℃~1℃，过冷度大说明被冷却水额外带走的热量多，这一部分损失要靠锅炉的燃烧燃料来弥补，而且过冷度越大，凝结水中的含氧量也越多，从而加速了设备和管道的腐蚀速度，同时，冷却水所带走的排汽的汽化潜热就会相应的减小，使凝汽器的真空降低，这也大大影响了凝汽器的热经济性。此外凝汽器的过冷度受凝汽器内汽阻影响，凝汽器抽气口处压力最低，蒸汽、空气混合物从凝汽器喉部流向抽气口中，在经过管束有流动阻力，从喉部到抽气口之间的压力降称之为汽阻，汽阻一般为260~400Pa，运行过程中要求汽阻要小一些，因为当抽气口压力一定时，汽阻越大，汽轮机的背压越高，而且当汽阻增加时，过冷度也会阻之增大，从而影响凝汽器内的真空。(三)凝汽器与真空系统的严密性在实际运行中，由于种种原因，空气和循环水总是或多或少漏进凝汽器为主的真空系统内，这种漏泄要影响机组的经济性和安全性，漏泄严重时要被迫停机，当空气漏入凝汽器后，凝汽器内的真空降低，换热效果降低，凝结水里含氧量增加，设备腐蚀速度加快，蒸汽分压力相对降低，其凝结水温度低于凝汽器内总压力，所对应的饱和温度、过冷度增加，因此，要对真空系统的严密性通过真空严密性试验或真空系统检测仪等手段进行仔细检查，消除真空系统严密性不良的因素。(四)凝汽器铜管脏污、结垢、泄漏等对真空的影响当凝汽器内铜管脏污、结垢时，影响凝汽器的热交换，使凝汽器端差增大，排汽温度上升，此时凝汽器内水阻增大，冷却通流量减小，冷却水出、入口温差也随之增加，造成真空下降。凝汽器铜管泄漏，是凝汽器最常遇到的故障之一。凝汽器铜管泄漏，将使硬度很高的冷却水进入凝汽器汽侧，凝汽器水位升高，真空下降，此外还使凝结水质变坏，造成锅炉和其它设备结垢和腐蚀，严重时可导致锅炉爆管。铜管泄漏分析其原因有：1.铜管在管板上的胀口不严密。对于用扩管法固定的铜管，其原因有胀口松动和扩管工艺不当；对于管环法固定的铜管，其原因是填料规格、尺寸不合适，填料盘根加工工艺不良或填料陈旧、失去弹性。2.铜管受到冲蚀、电化学腐蚀和化学腐蚀而引起破坏。3.机械性损伤，如：采用机械清洗时损伤铜管内壁，汽轮机叶片断落；运行不当致使疏水冲击凝汽器铜管。4.由于振动使铜管断裂。振动的原因是铜管振动特性不良与汽轮机发生共振；汽轮机排汽中含有较大的水珠，撞击铜管发生振动；凝汽器的蒸汽负荷过大，引起上部铜管振动。(五)循环冷却水对凝汽器真空的影响凝汽器的设计一般都是在给定的蒸汽负荷DC、冷却水量DW和冷却水进口温度tW1下进行的。但是，在凝汽器运行过程中，这些参数都会发生变动。如：蒸汽负荷DC随汽轮机负荷变化；冷却水量DW随循环水泵的运行台数及系统中各台机循环水量的分配情况而变化；冷却水进口温度tW1随气候、季节的不同而变化。因此，实际运行中的凝汽器，其真空值随运行工况的不同是有所变化的。下面分别对冷却水的温度和流量进行分析：1.冷却水温由凝汽器中真空形成可以看出，凝汽器可能达到的最低压力数值（真空）取决于冷却水的温度。在理想工况下，即：冷却水量无限多，蒸汽与冷却水的传热端差等于零，凝汽器中没有不可凝结气体存在时，则凝汽内的压力就等于冷却水温度相当的饱和蒸汽压力。但在实际运行中凝汽压力总是大于这一理想压力的，凝汽器内的压力可由与这相对应的饱和蒸汽ts来决定，而饱和蒸汽的温度与外界冷却介质的热交换程度有关。在凝汽器中，蒸汽受冷却发生相变，相变时蒸汽汽化潜热被冷却水吸收。在稳态过程中，凝汽器换热中存在下式关系：蒸汽凝结放热Q1＝凝汽器热量传递Q2＝冷却水吸收热量Q3则有Q1=（hc-hc1）GcQ2=KFΔtmQ3=cm（tw2-tw1）hc――排汽焓kJ/kghc1――凝结水焓kJ/kgGc――排汽量kJ/sΔtm――对数平均温度℃K―――换热系数F―――传热面积m2C―――比热容kJ/（kg·℃）m―――质量流量kg/stw1―――冷却水进口温度℃tw2―――冷却水出口温度℃通过上述几个公式，推出：ts=（tw2-tw1·eKF/cm）（1-eKF/cm）如图所示：在这里可以看出，在凝汽器当中，蒸汽在凝汽器中发生相变，相变时流体在整个换热面积上保持其饱和温度ts恒定，当冷却水进口温度下降时，其吸收热量就增加，蒸汽冷凝温度就越低，冷凝温度的下降可使排汽压力相应降低，增大蒸汽在汽机内部的焓，使得凝汽器内直空增加，可见，冷却水温度对真空影响是很重要的。2.冷却水流量冷却水在凝汽器中的温升，可根据凝汽器的热平衡方程式得出：Dc（hc－hc1）＝Dw（hw2－hw1）（1）式中：Dc――――进入凝汽器的蒸汽量，kg/h；Dw―――－进入凝汽器的冷却水量，kg/h；hc、hc1――――蒸汽和凝结水的焓，kJ/kg；hw2、hw1―――冷却水进、出口焓，kJ/kg。在实际应用中，冷却水的焓值hw2、hw1在数值上等于冷却水的温度值tw1、tw2乘以4.187。排汽与凝结水的焓差（hc－hc1）在汽轮机排汽压力变化范围内约为（510－530）×4.187kJ/kg，变化不大，对大型汽轮机组而言主，约为520×4.187kJ/kg。则由上式可倒出为：tw1－tw2=520Dc－DwΔt＝520Dc/Dw（2）由（2）式可看出，冷却水的温升与进入凝汽器的蒸汽量成正比，与冷却水量成反比。下面以吉林油田热电厂