凝汽器真空度下降的分析与处理

凝汽器真空度下降的分析与处理摘要：由于凝汽器真空下降使汽轮机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性降低，分析真空降低的原因，提出提高机组凝汽器真空的有效方法显然十分必要。根据这一现状，结合现场实际，分析凝汽器真空下降的主要特征及其原因，根据相关参数的变化和电厂运行检修规程，提出相应的处理方法，以保证机组在合理的背压下运行，提高机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性。

关键词：凝汽器；真空度；分析。

凝汽器真空度对机组运行安全性和热经济性有很大影响。在运行中，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。一台200MW汽轮机，真空下降1% ，引起热耗增加0.029% ，少发电58KW；而对一台600MW 的汽轮机，则热耗增加0.05% ，少发电306KW。整体上说，真空每降低1KPa，汽轮机汽耗增加1.5%—2.5% 。另外，真空下降使汽轮机排汽缸温度升高，引起汽机轴承中心偏移，严重时还引起汽轮机组振动。为保证机组出力不变，真空降低时应增加蒸汽流量，这样导致了轴向推力增大，使推力轴承过负荷，影响机组安全运行。因此，对真空度进行分析和处理十分必要。

1、凝汽器真空的确定［1］

凝汽器真空度是根据凝汽器的凝结温度确定的。冷却水由入口温度t w1逐渐吸热上升到出口处温度t w2，冷却水温升Δt=t w2－t w1。蒸汽凝结温度t s与t w2的差为传热端差，以δt表示：δt=t s－t w2，则主凝结区的蒸汽温度为：t s=t w1+Δt+δt。凝汽器的压力p c为t s所对应的饱和压力。

2、凝汽器真空度下降分析［2，3］

凝汽器真空度下降可分为急剧下降和缓慢下降。

2.1 急剧下降。

急剧下降也称为凝汽器事故性真空破坏，产生这种事故的原因有以下几种。

2.1.1 冷却水泵工作不正常

冷却水是凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的唯一冷却介质，冷却水泵的故障必然引起冷却水量的降低，严重时可能引起凝汽器冷却水失水，导致凝汽器压力急剧升高的严重事故。引起故障的主要原因有：厂用电中断、冷却水泵和驱动电机故障、冷却水吸水口滤网堵塞、吸

入水位过低、冷却水泵轴封或吸水管漏入空气等造成冷却水中断，冷却水出水管部分堵塞，排水虹吸高度被破坏，造成冷却水量不足。

在机组负荷一定的情况下，冷却水出口温度升高，必然使冷却水系统的正常工作遭到破坏。吸水管的污脏，引起阻力增加；供水管道堵塞、工作轮和轴的磨损会引起水泵特性的改变，反映出冷却水量的降低，而排水管线上有空气积聚是虹吸恶化和发生破坏的原因。近代大型凝汽器在水室的最高点装设抽气器，定时抽出水室里的空气，来保证虹吸的正常工作。否则虹吸被破坏，吸水高度瞬间上升，使供水量立即下降，造成冷却水量减少，冷却水出口温度上升，从而使凝汽器里的传热效果变差，凝汽器真空度下降。

运行中的冷却水泵事故停运，引起循环水中断，循环水在10s 内减到零。主机自动停运，热负荷瞬间减为零，真空瞬间提高而后降低。凝汽器内汽温上升，大约60s后，汽温可能上升到80℃，这时排汽缸喷水冷却装置投入使用，以保护排汽缸温度不超过80℃。伴随这种工况的出现，将使真空破坏阀的动作，加速汽轮机停运。

2.1.2抽气设备工作失常

抽气设备的任务是在机组启动时建立真空以及在运行中抽除从真空不严密处漏入空气和未凝结蒸汽。随着蒸汽参数的提高和机组功率的增大，以及机组滑压参数运行的运用，大部分机组使用射水抽气器和真空泵。下面以射水抽气器为例分析其对凝汽器真空度的影响。（1）图(1)为300MW射水抽气器的工作特性曲线。由图1可看出，在一定的工作水温度t w和工作

水压力p w下，射水抽气器的抽气压力p m也随抽气量G a的增加而升高，不过没有明显的工作段与过载段之分（如图1图的虚线）。但是凝汽器p c=f(G a)关系曲线（如图1的实线）却有工作段和过载段之分。在工作段，漏气量减少时，抽出蒸汽量却增加了，因p c与G a无关。但在过载段，漏气量已经很大，蒸汽量已减至最小，进一步增大漏气量，必然导致p m和p c增加，p c增大即是凝汽器真空下降，特性线p c=f(G a)与p m=f(G a)实际是互相重合的。根据上面对射水抽气器工作特性的分析可知，抽气器的抽气压力p m随G a增加而升高，G a增加

的同时p c在过载段也随之增大。因此，对抽气器的合理监控十分必要。

（2）抽气器工作水压力低、水量不足或增加过多，也反映到抽气器抽吸能力的下降，引起凝汽器真空的降低。对一定的抽气压力而言，工作水压力p w越小，抽气量越少，从而不能满足凝汽器中所需的抽气要求，使凝汽器真空下降。同时，工作水量不足，吸入室中因没有足够的工作水而压力升高，抽吸能力下降。工作水量增加过多时，在扩压管出口处发生排水堵塞现象，造成排水管水压升高，吸入室压力增加，抽吸能力也下降。因此必须对抽气器工作水压力和流量进行合理控制，以维持正常的抽吸能力。

（3）如果射水抽气器的工作水采取开式循环方式，则工作水温受外界影响较大，外界温度变化必然引起其温度发生变化。如果采取闭式循环方式，并且停止向射水池补充水，不向射水池外溢水，则工作水温度将不断升高。

工作水温度升高的原因是：

a) 射水泵与工作介质的摩擦产生能量消耗转变为热量；

b) 抽空气管道内空气在工作水中放热；

c) 水蒸汽因为有凝结过程而放出的汽化潜热。

所有这些都对射水抽气器工作水有加热作用。

以某电厂200MW机组为例，假设全年平均保持凝汽器内压力为5.39KPa，抽气器吸入室内压力为3.434KPa，分别对应气—汽混合物的温度34.6℃和26.7 ℃。按HEI标准，对于三排汽口三壳体的凝汽器，抽吸的气—汽混合物量为195.06kg/h，其中干空气为61.24kg/h，水蒸汽为134.72kg/h。经计算可知，134.72kg/h的水蒸汽每h在抽气器内放热量为282 036kJ/h；射水泵与工作介质摩擦产生的热量为1 080 246kJ/h。而b项的数值很小，相对于a项和c项可以忽略不计。