改善汽轮机真空严密性提高汽轮机效率

改善汽轮机真空严密性提高汽轮机效率

摘要：解决真空严密性问题是保证汽轮机组可靠运行的关键，在真空严密性

问题实际控制中，要求正确认识其原因，并在此基础上采取针对性策略，包括及

时进行查漏及治理工作，特别需判断连接点，并采取技术改进措施，完善相关系

统设备，以提高机组运行效率。

关键词：汽轮机；真空严密性；危害；原因；策略

汽轮机冷凝器真空度对机组的运行安全及热经济性有着重要影响，在运行过

程中，凝汽器工作状态的恶化将直接导致汽轮机热耗、汽耗增加，出力降低。此外，真空度的降低会使汽轮机排汽缸温度升高，导致轴承中心偏移，严重情况下

会导致机组振动。为保证机组出力不变，真空降低时应增加蒸汽流量，会引起轴

向推力增大，推力轴承过负荷，影响机组安全运行。基于此，本文详细分析了汽

轮机真空严密性低的原因及其策略。

一、汽轮机组真空系统概述

汽轮机组真空系统由抽真空、密闭蒸汽系统组成，利用凝汽器将蒸汽转化为

汽轮机组运作能源，当汽轮机组不处在工作状态时，抽真空系统内部产生的真空

确定了凝汽器中的真空；而当汽轮机组进入工作状态后，抽真空系统负责调节汽

轮机内部空气，起防止空气流入的作用，此时凝汽器中的真空由内部蒸汽和循环

冷却水的相互作用决定，蒸汽和循环冷却水间的热转换又由水温、水量、凝汽器

换热面积决定。由汽轮机组的组成结构和各部件运作性质可知，要使凝汽器内部

真空稳定，需保证凝汽器换热面积、循环水水量、温度符合标准，还要确保抽真

空系统的运作顺利。

二、汽轮机真空严密性差的危害

若汽轮机真空严密性差，会出现各种危害，体现在：①一旦真空严密性降低，会有更多的空气进入真空系统，若真空泵不能及时抽走这些空气，汽轮机的机组

压力和排气温度值将继续上升，导致汽轮机工作效率下降，最终造成能耗增加，

严重时会影响汽轮机的安全运行，大量空气进入真空系统，会降低蒸汽和冷却水

之间的热交换系数，导致气体排放和冷却水的温差显著。②若进入真空系统的空

气能及时排出，但此时需将抽气器与真空泵结合使用，这可能会导致不必要的资

源浪费。③大量空气进入真空系统后，冷凝器的冷度会增加，导致水中溶氧度增加，从而对低压设备造成严重腐蚀。

真空系统的高低与漏气程度有关，但漏气程度也与负荷大小有关。基于上述

相互影响的因素，相关法规规定，真空系统严密性试验时，负荷必须小于规定额

定负荷的80%，此时测试的真空度不应超过0.4kPa/min，若超过上述数值，则此

时的测试不合格。同时，若真空系统的压强小于87kPa，温度值高于60℃，则应

立即停止试验。

三、汽轮机真空严密性低的原因

1、凝汽器故障。在汽轮机组的部件中，凝汽器是一个重要的组成部分，一

旦凝汽器发生故障，将直接导致真空度下降。凝汽器中形成真空的原因是汽轮机

排汽被冷却成凝结水，比容迅速减小。当蒸汽绝对压力为4kPa时，蒸汽的体积

比水容积大3万多倍。当排汽凝结成水时，体积会大幅减少，在凝汽器汽侧产生

高真空，这是汽水系统完成循环的必要条件。正是由于凝汽器内部的真空度极高，所有与之相连的设备都可能因不严而将空气泄漏到凝汽器中，加之汽轮机排汽中

的不凝结气体，若不能及时抽出，凝汽器内部的压力将逐渐增加，真空度将降低，导致蒸汽的排气焓增加，有效焓降低，并降低汽轮机蒸汽循环效率。据资料显示，真空度每降低1kPa，机组热耗就会增加70kJ/kW，热效率降低1.1%。射水抽气器

或水环真空泵的作用是从凝汽器中抽出不凝结气体，以维持凝器的真空。

2、循环水温升高。电厂循环冷却水的温度受季节影响大，尤其是在夏季，

循环水温升高影响凝汽器换热效果，当循环水进口温度升高时，其吸收热量会降低，蒸汽冷凝温度升高，冷凝温度的升高能相应地增加排汽压力，减少汽轮机内

部的蒸汽焓降，并导致凝汽器内部的真空度降低，循环水温越高，循环水从凝汽

器带走的热量越少，循环水温对真空度有很大影响。

3、抽气器系统故障。机组选用的抽空器为启动抽气器，配有两级射汽抽气器。根据设计，启动时先使用启动抽气器，两组两级射汽器1开1备，但在正常使用中，由于真空度低，启动抽气器及两级射汽器已投入使用，系统的真空度仍不能满足正常使用要求。为确定抽空器工作喷嘴是否堵塞，在降低负荷同时进行检查，发现喷嘴工作正常。然而，第一级射汽抽气器的疏水回水管线在设计中缺乏U形管水封，仅通过直线管路与凝汽器相连，不符合设计，导致抽气器第一段排汽冷却后，空气返回凝汽器，致使第一级射汽抽气器失去作用。

四、汽轮机真空严密性的相关策略

1、加强凝汽器安装的质量检查，确保其正常使用。凝汽器安装时，应加强质量检查，确保冷却管涨口完好，空冷区包壳无漏焊，冷却管涨接完成后，应灌水查漏，并应灌至冷却管以上100mm，24h后仔细检查。由于其热负荷较高，疏水系统可加分流管道、阀门，或直接连接到电厂疏水扩容器或疏水箱，以降低凝汽器热负荷。并且可利用机组大修机会对凝汽器的低真空问题进行技术改造，更换真空系统中腐蚀的阀门和疏水管，以提高真空系统密封性。此外，冷却管内沉积物需定期清理，通常在机组临时维修期间使用水力机械清洗，清洗间隔不超过三个月，这样能有效提高机组运行经济性。

2、改造常泄漏汽封或轴封系统。选择一些密封结构好、长期运行后磨损小的汽封，如蜂窝式、侧齿式汽封，替代梳齿式汽封块等传统汽封，能显著提高密封效果。若供汽压力不能协调匹配，并且运行中出现高低压轴封，可在轴封套上半部分增加轴封进出汽管，以增加其压力，提高轴封密封效果，防止真空泄漏。根据压力匹配原则，小汽机轴封送汽改为由主机低压轴封母管供汽，原汽源作为备用。同时，在前轴封进汽管道安装手动门，实现轴封进汽的自动调节和手动控制。低压缸中分面的泄漏，可使用新型耐高温密封胶条。

3、提高运行管理质量。凝汽器与冷却塔影响其真实度，因而需在运行中定期维护管理其性能，详细记录运行参数，并定期测量记录这些参数，以便有效分析管理工作，同时确保冷却塔始终处于最佳状态。