1、凝汽式汽輪機組真空低原因分析及嚴密性治理對策摘要 凝汽式汽輪發(fā)電機組真空及真空嚴密性是關(guān)系到節(jié)能降耗的重要指標。目前，國內(nèi)火力發(fā)電廠凝汽器及真空系統(tǒng)普遍存在真空低、嚴密性差等問題，嚴重影響了機組的經(jīng)濟運行，使機組出力不足，廠用電率上升，供電煤耗增加。本文記述了一臺真空低、嚴密性不合格機組的治理過程，總結(jié)其中的成功經(jīng)驗，分析目前影響凝汽式機組真空與嚴密性的普遍原因及治理措施，提高凝汽器性能，維持機組經(jīng)濟真空運行，為在此方面搞好節(jié)能降耗工作提供了參考。關(guān)鍵詞 汽輪機組 真空低 分析 治理 節(jié)能降耗 經(jīng)濟運行前言： 國產(chǎn)200MW在役機組普遍存在凝汽器真空低和真空嚴密性差等問題，約半數(shù)以上

2、凝汽器的真空低于設(shè)計值1 -3kpa，而凝汽器真空每降低1 kpa，機組熱耗增加0.8%，供電煤耗增加3.15g/（kw.h），嚴重影響了機組的經(jīng)濟運行，使機組出力不足，廠用電率上升，供電煤耗增加，因此，200MW等級機組真空低問題是電力行業(yè)關(guān)注的焦點之一，分析凝汽器真空低的原因，提高凝汽器性能，維持機組經(jīng)濟真空運行，是設(shè)計、制造和運行等部門共同的研究課題。     某廠#8機組為N200-130/535/535型一次中間再熱、三缸兩排汽凝汽式汽輪機組，近兩年運行真空嚴密性一直維持在1.2 kpa/min左右，造成真空下降，凝結(jié)水溶氧升高，嚴重困擾著我公

3、司的經(jīng)濟指標和安全運行。在實際運行中，機組真空嚴密性差的問題解決起來比較困難，影響真空嚴密性的因素比較多，涉及到設(shè)計、安裝、檢修及運行管理等諸多方面。為徹底解決機組真空嚴密性差問題，我們組織人員深入現(xiàn)場進行設(shè)備檢查，并利用機組檢修期間進行凝汽器高位上水查漏、超聲波檢漏技術(shù)及氦質(zhì)譜查漏技術(shù)，對機組真空嚴密性進行研究治理，將提高機組真空度作為改善機組運行狀況、降低機組標準煤耗的一項重要舉措。一、影響真空下降過快的因素凝汽器在運行中，汽側(cè)總是蒸汽和空氣的混合物，因此，汽側(cè)壓力可根據(jù)混合氣體的道爾頓定律給出，即：Pc=Ps+PaPc凝汽器內(nèi)汽側(cè)總壓力Ps凝汽器內(nèi)汽側(cè)蒸汽分壓力Pa凝汽器內(nèi)汽側(cè)空氣分壓力

4、 (1) 影響Pa增加的因素：使得Pa增加主要是由真空系統(tǒng)泄漏引起的，可能發(fā)生在下面幾個方面：凝汽器本體的泄漏，低壓軸封的泄漏，真空系統(tǒng)管閥泄漏，低壓缸結(jié)合面及軸封泄漏，擴容器及相關(guān)系統(tǒng)泄漏，低加系統(tǒng)及管道泄漏，軸封加熱器水封及凝結(jié)水泵軸封泄漏，新蒸汽帶入的空氣等。 (2) 影響Ps增加的因素：換熱管束結(jié)垢，冷卻水溫升高，端差升高，凝汽器熱負荷過高，換熱管束的布置等。根據(jù)以上理論，我們把工作重點放在提高真空系統(tǒng)的內(nèi)漏和降低凝汽器熱負荷。二、提高真空度、降低真空泄漏速度采取的措施 (1) 采用氦質(zhì)譜檢漏儀查漏，該設(shè)備和技術(shù)是世界上最先進的真空檢漏設(shè)備，將檢漏儀接在真空泵入口處，在懷疑部位噴氦氣，

5、可定量地檢出泄漏部分及大小。通過查漏，發(fā)現(xiàn)了1、2號凝汽器之間膨脹節(jié)：機組北側(cè)凝汽器膨脹節(jié)下端縫 左邊（兩條）漏量6.310-6Pa·m3/s ，右邊（兩條）漏量5.9×10-6 ；機組北側(cè)凝汽器膨脹節(jié)上端焊縫 左邊（三條）漏量8.0×10-6Pa·m3/s ，右邊（三條）漏量8.1×10-6Pa·m3/s ，機組南側(cè)凝汽器膨脹節(jié)下端焊縫  左邊（三條漏量）7.4×10-6Pa·m3/s， 右邊（三條）漏量6.8×10-6Pa·m3/s ，機組南

6、側(cè)膨脹節(jié)上端焊縫  左邊（三條）漏量8.0×10-6Pa·m3/s，右邊（三條）漏量8.1×10-6Pa·m3/s，凝汽器喉部膨脹節(jié)焊縫靠真空泵側(cè)漏量8.0×10-6Pa·m3/s，靠發(fā)電機側(cè)夾層焊縫漏量8.5×10-6Pa·m3/s，靠高壓缸側(cè)夾層焊縫漏量7.5×10-6Pa·m3/s。對檢查發(fā)現(xiàn)的問題進行逐一治理。(2) 利用機組停機或檢修機會對凝汽器高位上水查漏，共檢查發(fā)現(xiàn)15處泄漏點：1、1凝汽器水位計下考克斯門活結(jié)漏泄；1低加汽側(cè)放水門內(nèi)漏；十五級疏水門后彎管處漏泄；軸封一次

7、漏氣逆止門門蓋法蘭漏泄；4低加水壓逆止門盤根漏泄；3低加進汽截門盤根泄漏；軸封漏汽加熱器空氣門法蘭漏；真空泵軸端盤根泄漏；1、2凝汽器之間膨脹節(jié)上方人孔門密封面漏泄；7段抽汽法蘭漏泄；1凝結(jié)水泵入口門盤根漏泄；8段抽汽法蘭漏泄；高壓后軸封回汽管路有一焊口漏泄；中壓后軸封回汽管路有一焊口漏泄；軸封二漏回汽至凝汽器截門門蓋及盤根漏泄；#2低加水位計考克門上活結(jié)泄漏。對上述發(fā)現(xiàn)的缺陷進行處理。(3) 凝結(jié)水泵漏空氣治理該機組凝結(jié)水泵軸封密封型式為填料密封，設(shè)備運行過程中填料密封經(jīng)常發(fā)生泄漏，影響凝結(jié)水質(zhì)，致使凝結(jié)水含氧量超標，加大了除氧器除氧負荷，在高負荷工況下容易造成鍋爐給水含氧量超標， 威脅到機

8、組安全運行；另外設(shè)備運行中填料經(jīng)常被磨損甚至燒毀，影響機組的真空， 降低機組運行經(jīng)濟性；為此在2004年我們對兩臺凝結(jié)水泵軸封進行改造，將原盤根密封改進為機械密封。圖1機械密封示意圖圖1為雙密封式機械密封結(jié)構(gòu)，分為外側(cè)機械密封和內(nèi)側(cè)機械密封。外側(cè)機械密封確保凝結(jié)泵在啟動的時候由于負壓運行機械密封處無冷卻水造成動靜環(huán)的干磨，損壞機械密封。而此圖所示機械密封，在泵組啟動前外側(cè)機械密封已經(jīng)通入冷卻水，避免了機械密封動靜環(huán)的干磨現(xiàn)象。外側(cè)機械密封還可以防止空氣進入泵體內(nèi)，避免了凝結(jié)水溶氧高的現(xiàn)象， 起到了密封凝結(jié)水的作用，形成了密封雙保險。通過對凝結(jié)水泵軸封的改進，徹底解決了凝結(jié)泵軸封泄漏的可能，即使

9、凝結(jié)水泵處于備用時，空氣也不能進入泵體，不影響機組的真空度。(4) 汽輪機低壓缸軸端汽封泄漏治理 該機組低壓缸軸端汽封為普通梳齒式汽封，其原理是通過汽封齒尖與軸凸肩之間的節(jié)流，形成膨脹空間來降低蒸汽的壓力，從而達到減少漏量的目的。試驗證明，迷宮式密封會因密封腔內(nèi)的汽流激振使軸振增加，破壞軸承的穩(wěn)定性，不利于機組運行。在機組檢修中為保證機組安全穩(wěn)定運行，往往將汽封間隙調(diào)至最大標準值，甚至超過標準值。汽封間隙大直接導致外部空氣漏入低壓缸內(nèi)降低機組的真空。為進一步提高機組運行真空，2004年我公司對低壓缸軸端汽封進行改造，改為蜂窩式汽封。新型汽封當蒸汽漏入蜂窩帶時，在蜂窩腔內(nèi)會產(chǎn)生蒸氣渦流和屏障，從

10、而產(chǎn)生很大的阻尼，使蒸汽泄漏量大大減少，與普通梳齒汽封相比蜂窩汽封的漏泄量減少30%左右。低壓缸軸端部汽封改造后，機組實際運行證明，取得了良好的效果。軸封密封性很好，用氦質(zhì)譜檢漏儀檢查無空氣從低壓缸軸封進入機組真空系統(tǒng)。 (5) 該機組低壓缸為單層低壓缸，通過多年的運行，缸體產(chǎn)生一定量的變形，在前后軸封、低壓缸的法蘭連接處及中部拐角處經(jīng)常發(fā)生結(jié)合面沖蝕泄漏現(xiàn)象，從而增加了結(jié)合面的泄漏量，降低了機組的真空嚴密性，影響了設(shè)備的穩(wěn)定經(jīng)濟運行。2007年我公司利用機組大修機會對低壓缸結(jié)合面銑密封槽并加裝密封膠條，以達到很好的密封效果，有效地解決結(jié)合面的泄漏問題。吹蝕部位銑密封槽 (6) 低壓缸八段抽汽

11、抽汽口法蘭泄漏處理 八段抽汽口法蘭位于低壓缸汽缸底部位置狹小，法蘭安裝及檢修困難，法蘭螺栓緊固力不足，且機組運行周期長法蘭墊片老化，在啟停機過程中因溫度變化該部位極易發(fā)生泄漏。處理對策將該抽汽口法蘭由法蘭連接改為直管段連接。 (7) 降低擴容器熱負荷：由于部分疏水門泄漏及設(shè)計不合理，造成高、低壓擴容器熱負荷增大，疏水溫度升高，真空降低，真空泄漏率升高。改造方案：主蒸汽電動門前左右路疏水與一級旁路電動門前疏水及主汽供夾層加熱疏水合并，取消原各路疏水支管手動門，合并后總管安裝手動門和電動門，接入擴容器；再熱左右側(cè)疏水與再熱聯(lián)絡(luò)管疏水合并，合并后的管路安裝手動門和電動門，取消原各路支管手動門。通過對冗余管路及閥門的改造，減少機組正常運行中系統(tǒng)的內(nèi)漏，提高機組的經(jīng)濟性及真空。主汽管路疏水改造再熱器管路疏水改造 (8) 提高膠球投運率，保證銅管的換熱效果。200MW機組凝汽器清潔度差，傳熱端差大，是影響真空、乃至機組熱經(jīng)濟性的關(guān)鍵所在。由于我公司所用循環(huán)水為水庫水，雨季含雜質(zhì)、泥砂較多，換熱管容易結(jié)垢及堵塞雜物，原有膠球系統(tǒng)一直不能正常投運行，嚴重影響凝汽器差，最高達16，我們采用增大膠球泵流量，合理布置管路、更換收球網(wǎng)等方法使膠球投入率達100%，收球率達98%以上。有效地降低了凝汽器的端差，冬季平均在4.5左右，真空度有顯著提高。