汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)真空突降的原因分析及處理

楊德

摘要：某地區(qū)熱電總廠南區(qū)現(xiàn)有4套機(jī)組，其中4#汽輪發(fā)電機(jī)組為南汽純凝機(jī)組，機(jī)組投產(chǎn)后自2012年起，在正常運(yùn)行時(shí)無(wú)端出現(xiàn)真空突然快速下降，經(jīng)運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)整后真空又快速回升，當(dāng)恢復(fù)至原運(yùn)行狀態(tài)后真空又能維持運(yùn)行，這種情況反復(fù)隨機(jī)出現(xiàn)多次，初期并無(wú)明顯因素干擾特征，對(duì)安全運(yùn)行造成極大隱患。為查明原因，電廠運(yùn)行專(zhuān)業(yè)進(jìn)行多次運(yùn)行分析，集中專(zhuān)業(yè)技術(shù)力量進(jìn)行攻關(guān)，采取設(shè)備改造及運(yùn)行措施完善后，凝汽器真空突降隱患得以解決，現(xiàn)將整個(gè)過(guò)程做一梳理匯總。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);真空突降;正常運(yùn)行;處理

引言：4#機(jī)的真空突降雖然有多種因素促成的，但是主要問(wèn)題在于軸封汽系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)有關(guān)，這與設(shè)計(jì)與安裝有關(guān)，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮到所處的環(huán)境，因?yàn)闄C(jī)組的設(shè)計(jì)不可能考慮每個(gè)電廠的具體情況，當(dāng)機(jī)組在特定的環(huán)境運(yùn)行時(shí)各方面能否達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)是崗位運(yùn)行人員的重要職責(zé)，通時(shí)也告訴我們，任何故障都可能是多種因素促成的，進(jìn)行分析是一定要注意盡可能收集足夠多的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是我們分析的基礎(chǔ)，更要關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)情況是崗位運(yùn)行人員分析問(wèn)題的方向，只有兩者結(jié)合才能順利的解決問(wèn)題。希望能夠幫助有同樣困擾的朋友，更希望得到大家的指正，以便提高我們處理、解決生產(chǎn)過(guò)程中的各種異常的能力。

1.機(jī)組真空系統(tǒng)介紹

4#機(jī)組原真空系統(tǒng)見(jiàn)圖1。正常運(yùn)行中4#機(jī)的軸封汽源由汽平衡母管提供，汽平衡母管來(lái)汽接入4#機(jī)均壓箱，然后分別送至4#機(jī)前、后軸封處。射水抽汽系統(tǒng)裝設(shè)有甲、乙射水泵和甲、乙射水抽汽器。

圖1.4#機(jī)組原真空系統(tǒng)圖：

2.4#機(jī)真空下降的原因分析

在對(duì)4#機(jī)的凝汽器真空下降進(jìn)行分析時(shí)，最初分析認(rèn)為造成凝汽器真空在運(yùn)行中突然下降的原因有三個(gè)，一是軸封加熱器疏水至凝汽器的U型管水封在運(yùn)行中失水（用注水或保持注水門(mén)微開(kāi)的臨時(shí)措施可以提高真空）;二是前、后軸封進(jìn)汽特別是后軸封進(jìn)汽的品質(zhì)不合格（溫度偏低或帶水，切換高溫汽源可改善真空）;三是使用本機(jī)三抽做為軸封用汽在降負(fù)荷時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸封失汽。針對(duì)分析結(jié)果，采取相應(yīng)的措施。

3.4#機(jī)真空異常處理措施

（1）在2013年4#機(jī)小修期間，針對(duì)軸封加熱器疏水至凝汽器的水封效果差這一缺陷，多級(jí)水封中的水壓頭應(yīng)當(dāng)能夠克服凝汽器真空，軸加的微負(fù)壓與多級(jí)水封的壓頭之和同凝汽器真空相平衡。通過(guò)計(jì)算對(duì)原有的水封管道進(jìn)行改造，增設(shè)一組水封管，并將其位置抬高，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況進(jìn)行管理優(yōu)化布置。（2）利用分廠推進(jìn)節(jié)能降耗工作的有利時(shí)機(jī)，將長(zhǎng)期未投入運(yùn)行的北聯(lián)排投入運(yùn)行，利用北聯(lián)排至高除汽平衡母管聯(lián)通門(mén)做為一路疏水點(diǎn)，保證了4#機(jī)軸封汽的品質(zhì)。（3）對(duì)其進(jìn)行改造，增加調(diào)整門(mén)和切換門(mén)，將原手動(dòng)調(diào)節(jié)，人工監(jiān)視改為自動(dòng)跟蹤，全程監(jiān)控，自動(dòng)報(bào)警的操作方式。并通過(guò)發(fā)布技術(shù)通知單的方法確定正常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的軸封汽源的使用原則和方法。

通過(guò)采用以上改進(jìn)方法，4#機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行了一年。但是，在2014年11月又出現(xiàn)2次真空快速下降的事故，在對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)，我們對(duì)前期分析時(shí)未曾觸及的設(shè)備4#機(jī)凝汽器的空氣管道和射抽系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并在出現(xiàn)真空突降時(shí)安排專(zhuān)人對(duì)凝汽器的空氣管道進(jìn)行檢查，對(duì)射抽的空氣逆止門(mén)進(jìn)行檢查，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的全面分析，發(fā)現(xiàn)真空突降時(shí)，只要啟動(dòng)備用射水泵，不需要其他操作調(diào)整，真空也能恢復(fù)。由于其他原因基本排除，初步判斷是射抽出力不足，不能把凝汽器內(nèi)不凝結(jié)的汽氣混合物抽走，造成真空下降。但出現(xiàn)過(guò)的真空恢復(fù)后再次下降的情況如何解釋?zhuān)欠袷怯捎谏涑槌隽Σ蛔?，其產(chǎn)生的負(fù)壓略大于逆止門(mén)處凝汽器的負(fù)壓，在逆止門(mén)兩端形成不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)變工況時(shí)，例如負(fù)荷突變，此平衡被打破，凝汽器側(cè)負(fù)壓大于射抽側(cè)，逆止門(mén)向凝汽器側(cè)位移至關(guān)閉，凝汽器內(nèi)不凝結(jié)的汽氣混合物不能被抽走，造成真空下降。啟動(dòng)備用射水泵后，兩臺(tái)泵的合力較大，又重新將逆止門(mén)拉開(kāi)，真空恢復(fù)。如果停備用泵時(shí)，沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，真空會(huì)再次下降，重復(fù)以上操作，恢復(fù)真空。同時(shí)的檢查也發(fā)現(xiàn)，凝汽器的空氣管在真空下降時(shí)的溫度接近環(huán)境溫度，當(dāng)射水抽汽器正常工作時(shí)，凝汽器的空氣管道中通過(guò)的時(shí)有一定溫度的空氣及不凝結(jié)氣體，溫度肯定高于環(huán)境溫度（1#、2#、3#機(jī)均是如此）。通過(guò)對(duì)空氣管道的仔細(xì)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)空氣管道的布置不合理，在運(yùn)行中如果發(fā)生抽汽帶水則極易在空氣管道中形成水封[1]。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，真空突降的情況冬天出現(xiàn)的次數(shù)較多，冬天環(huán)境溫度低，冷卻效果好，按照常理，真空應(yīng)該高，卻屢次出現(xiàn)掉真空現(xiàn)象，而夏天卻從未出現(xiàn)過(guò)凝汽器真空突降的現(xiàn)象，進(jìn)一步驗(yàn)證了我們的判斷，即冬天真空高，指的是凝汽器側(cè)真空高（循環(huán)水溫度降低，其余條件不變，凝汽器真空升高），當(dāng)凝汽器側(cè)真空高于射水抽氣器的真空時(shí)，容易把逆止門(mén)關(guān)閉，繼而造成真空下降。當(dāng)然這不是必然條件。根本問(wèn)題是射抽的出力不足（射水抽氣器的真空干拉時(shí)在-0.09MPa左右），應(yīng)更換較大功率的射水泵及電機(jī)，同時(shí)對(duì)凝汽器的空氣管道進(jìn)行改造。

2015年初，我們對(duì)4#機(jī)的空氣管道進(jìn)行了更換，增大了管徑，重新布置了管路，更換了射水抽氣器的逆止門(mén)。將原流量420m3/h，揚(yáng)程36m，功率75kW，額定電流139.7A的射水泵更換為流量485m3/h，揚(yáng)程42～45m，功率90kW，額定電流165A的新型射水泵及匹配的電機(jī)。當(dāng)全部改進(jìn)結(jié)束后4#機(jī)安全通過(guò)了兩個(gè)冬季的運(yùn)行，再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)真空突降的情況[2]。

改造前后示意圖見(jiàn)圖2。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，文章針對(duì)某廠汽輪機(jī)在正常運(yùn)行中突發(fā)真空快速下降，其余參數(shù)正常，通過(guò)增開(kāi)射水泵的方法（維持兩臺(tái)射水泵運(yùn)行）在真空降至某一值后又快速回升至正常值的異常情況。圍繞機(jī)組真空突降的原因及處理方法展開(kāi)分析，找出最后的處理方案并實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭剛.凝汽器真空下降的原因與預(yù)防措施[J].電力安全技術(shù)，2017-12（10）.

[2]鄒玉波.凝汽器真空下降的原因與預(yù)防措施[J].熱電技術(shù)，2019（1）.