姚电公司#4机组真空下降的分析与优化

姚电公司#4机组真空下降的分析与优化
凝汽器真空对机组运行安全性和经济性有很大影响，在机组运行中，凝汽器工作状态恶化将直接引起汽轮机热耗、汽耗增大和出力降低；另外真空下降会引起汽轮机排汽缸温度升高、汽轮机轴承中心偏移，严重时还会引起汽轮机组振动。

而凝汽器真空受诸多因素制约，因此有必要分析凝汽器真空下降的原因，找出真空下降的措施，提高凝汽器性能。

标签：汽轮机；凝汽器；真空
引言
姚孟第二发电有限责任公司#4机组为300MW引进机组，于1986年12月投产发电，其汽轮机是法国阿尔斯通厂制造的冲动式汽轮机，采用亚临界参数，一次中间再热，具有七段回热抽汽，其结构形式为单轴、三缸、双排汽口，排汽进入凝汽器。

#4机组凝汽器型式为表面对分双流程，传热面积为16000m2，主凝结区管数29120根，空冷区管数2008根，冷却水量为33000m3/h。

凝汽器是汽轮机组的主要辅助设备之一，它的作用主要是冷却汽轮机的排汽，把凝结水重新送入锅炉，在汽轮机的排汽口建立并维持高度的真空，使蒸汽所含的热量尽可能多的转变为机械能。

作为主要辅助设备，凝汽器的正常运行对电厂的安全、经济运行起着很大的作用。

1 #4机组凝汽器真空降低的问题
随着#3、4机组的运行，尤其是机组迎峰度夏期间进行两台机组对标时，通过数据统计对比发现同等负荷下#4机组平均真空值较#3机组有明显降低，表1是#3/#4机组真空随负荷变化统计。

从表1可以看出，#3机组平均真空值为 5.24kPa，#4机组平均真空值为5.71kPa，同负荷下比#4机组比#3机组凝汽器真空平均低0.47kPa，对机组的经济运行产生了很大的影响。

2 真空下降对#4机组的影响
2.1 真空下降对煤耗的影响
根据#4机组凝汽器真空特性曲线，真空度每变化1%，汽轮机的汽耗率平均变化1.5%～2.5%。

按照汽耗率按1.5%计算，#4机组真空下降0.47%，则汽耗率将增加0.705%。

bdQdwηglηgd=dd （h0-hgs）=qd
从公式中可以看出汽耗率和发电标准煤耗的对应关系。

那么，增加0.705%
的汽耗率也就是相同供电负荷下增加0.705%的标准煤。

取热耗率为8000kJ/kWh，则：
bd=qd/（Qdwηglηgd）=8000/（29310*0.9*0.98）=0.309（kg/kWh）
按#4机组负荷率55%，则每天多消耗标准煤：
Bd=0.309*300000*0.55*24*0.00705=8.62t
通过上述计算可以看出，在主蒸汽流量不变的情况下，凝汽器真空每降低0.47kPa每天将增加标准煤耗8.62t。

加之真空下降使机组汽耗率增加，其他辅机设备负载耗电量的增加，增大了运行投入成本，对机组的经济性极其不利。

2.2 真空下降对机组安全性的影响
汽轮机真空下降不仅降低机组经济性，而且由于真空的降低，同负荷下蒸汽流量增加，汽轮机轴系轴向推力增加，同时低缸排汽温度升高，低缸膨胀量增加，严重时造成低压缸末级叶片喘振、转子振动等故障。

3 原因分析
3.1 凝汽器进、回水室、中间水室杂物堵塞
#4机组凝汽器型式为表面式，该凝汽器主要由壳体、管束、热井、水室等部分组成。

汽轮机的排汽通过喉部进入壳体，在冷却管束上冷凝成水并汇集于热井，由凝结水泵抽出。

冷却水（又称循环水）从进口水室进入冷却管束并从出口水室排出。

凝汽器通过与冷却水进行热交换，使凝汽器保持较高的真空度。

故冷却水管的换热性能对机组真空有较大影响。

利用机组停机的机会对#4机组凝汽器进、回室、中间水室进行了检查，发现#4机组凝汽器的冷却水管堵塞情况较严重，导致冷却水量下降，#4机组的真空下降。

3.2 凝汽器循环水泵故障
凝汽器冷却水管中循环水的稳定是凝汽器真空维持的保证。

#4机组多次出现循环水泵运行中出口门油泵在出口门全开信号消失后不自启和油压低现象，造成循环水泵出口门關闭，循环水泵跳闸，凝汽器循环水中断。

经过热控检修班组对#4机组循环水泵压力表跟压力开关校验，该油站压力表显示值与压力开关值偏差在允许范围内。

为验证循环水泵出口门油泵出力情况现场进行了多次试验，发现油泵出力已无法满足正常运行要求。

3.3 胶球清洗装置收球率低
胶球清洗装置是汽轮机组在运行中对凝汽器冷却管进行有效清洗的最佳设备，直接影响到汽轮机凝汽器的清洗程度和传热效果。

使用胶球清洗装置可在机组不减负荷的情况下清洗凝汽器，提高凝汽器的传热效果，防止汽轮机热效率因背压升高而降低，同时可防止冷却管因结垢而腐蚀，延长冷却管的使用寿命。

凝汽器胶球清洗装置中的海绵胶球对凝汽器冷却管进行清洗后，通过收球网把分散在冷却水中的胶球全部收集起来，以便重复使用实现连续循环清洗。

收球网收球率大于85%为合格，大于95%为优良。

#4机组凝汽器A、B侧循环水回水管道各配备一套胶球清洗装置，而经过调查发现#4机7月份胶球清洗装置收球率超过85%的次数仅有一次，且收球率0%的次数高达5次；而同期#3机组胶球装置收球率超过85%的次数达7次，由此可以看出胶球装置收球率低导致了#4机组的真空的降低。

4 对策实施和效果
4.1 对凝汽器水侧进行清扫
2016年9月，#4机组检修期间对#4机组凝汽器水侧进行清扫。

凝汽器水室内清理出塑料袋、鱼虾等大量杂物，期间发现冷却水管中堵塞有较多胶球，由此可以看出#4机组凝汽冷却水管未能全部工作，冷却能力下降。

通过对凝汽器水侧进行清扫，#4机组凝汽器冷却能力得到明显提高，在凝汽器清扫后通水试验时，进行了循环水压力统计。

发现清扫后，保持循环水出口门开度不变前提下，循环水压力由0.13MPa降低至0.10MPa，循环水通流量增加，凝汽器压力由6.5kPa 降低至5.5kPa，凝汽器端差由6℃降低至2℃，机组真空得到有效改善。

4.2 对凝汽器胶球清洗装置收球网、集球室切换阀进行检修
2016年09月，#4机组检修期间联系厂家人员对凝汽器A、B侧胶球清洗装置收球网检查，发现收球网存在网眼堵塞胶球、收球网闭合不严的情况，导致#4机组胶球装置收球率下降。

在胶球清洗装置集球室切换阀检查过程中发现A、B 侧集球室切换阀均存在切换不到位的情况，利用此检修机会将其重新定位。

检修完毕后重新进行胶球装置收球率实验。

#4机组胶球清洗装置检修后收球率明显提高，收球率最低97.5%，大于规程要求良好值95%。

4.3 更改循环水二次滤网控制回路
#4机组为防止循环水中杂物进入凝汽器配备二次滤网，按照规程要求二次滤网每天旋转6次可以使循环水满足正常运行的清洁度。

但从凝汽器水室及冷却水管管壁清理的杂物量来看，现阶段二次滤网的旋转次数已无法满足机组正常运行的要求，故本次检修中通过与生技部沟通后更改循环水二次滤网控制箱控制回路，使循环水二次滤网旋转次数由之前的每天6次更改为24小时不停循环旋转。

通过更改循环水二次滤网旋转次数，进入凝汽器内的杂物明显减少，循环水清洁度得到改善，势必有利于机组真空。

4.4 更换循环水出口门油泵油站
2016年10月，生技部将#4循环水泵出口门油站进行了更换并进行了参数设定，更换后的油站增加了储能器，有利于系统油压的稳定，也提高了油站工作的可靠性。

5 结束语
通过以上的綜合分析不难看出，影响凝汽器真空的因素众多复杂，所以只有对凝汽设备系统全面分析、深入研究、逐步排查，找出真空下降的关键因素，在确保安全的前提下争取最大的经济效益，及时准确地对故障进行处理，确保机组安全经济运行。

参考文献：
[1]平顶山姚孟发电有限责任公司#4机组集控运行规程[Z].
[2]杨义波，等.热力发电厂[M].中国电力出版社，2010.
[3]孙为民，等.电厂汽轮机[M].中国电力出版社，2010.
[4]王玉龙.汽轮机凝汽器真空降低的原因及措施探析[J].科技创新与应用，2014（32）：120.。