330 MW 机组凝汽器真空低原因分析及处理

2017-08-09张宝东江苏华电扬州发电有限公司运行部

上海节能 2017年7期

关键词：轴封工作液真空泵

李勇张宝东江苏华电扬州发电有限公司运行部

李勇张宝东
江苏华电扬州发电有限公司运行部

介绍了江苏华电扬州发电有限公司7号机组在运行过程中凝汽器真空偏低的情况，通过分析，进行了针对性的查找，及时找出了影响真空的原因，经过处理后凝汽器真空恢复正常。

凝汽器；真空泵；工作液；循环水泵；严密性

在热力发电厂中，凝汽器真空是衡量机组经济性的重要指标之一，凝汽器真空下降，将使得排汽压力升高，可用焓降减小，不但影响机组的出力和经济性，同时可能造成汽轮机轴向推力增大、汽轮机末级叶片损坏等重大事故，影响机组安全稳定运行。因此，在运行中维持凝汽器的正常真空，对于保证机组安全经济运行有着重要的意义。

1 系统简介

江苏华电扬州发电有限公司2×330 MW机组为哈尔滨汽轮机厂生产的C300/N330-16.67/538/538型汽轮机，采用亚临界一次中间再热、单轴、高中压合缸、双缸双排气、抽汽凝汽式汽轮机。正常运行时，机组轴封用汽主要由高、中压缸轴封漏气形成自密封，辅汽及冷再作为备用汽源；每台机组配置两台水环式真空泵，正常一运一备。配置两台循环水泵，其中2号循环水泵有高、低速两种运行方式；配置一台开水循环水泵；配置三台闭式循环冷却水泵，其中3号闭式循环冷却水泵为400 V的小泵，功率约为1号、2号闭式泵的1/2，环境温度低时采用3号闭式循环冷却水泵运行；凝汽器设计端差为3～6℃。

2 事件经过

2017年3月12日，6、7号机组双机运行，负荷均约为195 MW ，环境温度10℃，6、7号机组均采用2号循泵低速运行的方式，6、7号机组真空分别为-97.7 kPa和-94.93 kPa，运行人员通过分析对比发现，7号机组真空明显偏低，严重影响了机组的经济性。

3 原因分析及处理

3.1 凝汽器的工作原理

众所周知，凝器的真空主要是由于汽轮机排汽排入凝器汽侧，通过循环水不断的把排汽热量带走，使排汽凝结成水，其比容急剧减小（约减小为原来的三万分之一）而形成真空。在运行中难免会有不凝结气体漏入真空系统使得凝汽器真空下降。真空抽气系统的作用就是在机组启动初期抽走系统空气建立真空，并在机组正常运行过程中及时抽走系统中不凝结气体。

3.2 影响凝汽器真空的主要因素

一般来说影响凝汽器真空的主要因素有：（1）真空表指示有误；（2）循环水入口温度升高；（3）循环中断或者水量偏低；（4）凝汽器铜管泄漏；（5）凝汽器满水或者水位过高；（6）凝汽器热负荷过大；（7）加热器事故疏水阀误开、给泵密封水回水至凝汽器单级水封水位过低；（8）凝汽器补水管道少量泄漏；（9）主机或给泵小汽轮机的轴封中断或者供汽压力不足；（10）真空系统少量泄漏；（11）真空抽气系统出力不足；（12）凝汽器冷却面结垢或腐蚀，传热恶化；（13）轴加满水或无水位运行；（14）主再热汽疏水门误开等。

3.3 真空下降的原因排查

3.3.1 检查真空表指示是否准确

运行人员发现7号机组真空偏低后，立即检查低压缸排汽温度与凝汽器真空是否对应，同时联系热控人员对真空表进行校对，确定真空表计是否准确，经过检查发现真空表指示准确无误。

3.3.2 检查机组轴封系统

轴封系统的主要作用是向汽轮机、给泵小汽轮机的轴封提供密封蒸汽，在高压段是防止蒸汽向外漏气，低压段防止空气漏人系统内，如果轴封压力调整不当造成轴封供汽中断或者供汽压力过低，将使得高压段蒸汽漏出，同时将导致空气等不凝结气体从外部漏入处于真空状态的后汽缸，最后不凝结气体积聚在凝汽器中影响传热，影响机组真空。

为排除轴封系统供汽低造成凝汽器真空下降的可能，运行人员对轴封系统进行了全面检查。由于当时负荷较低，轴封母管溢流调整门在全关位置，辅汽供轴封调整门开度约为20%，轴封母管压力维持在49.03 kPa，低压轴封供汽温度156℃，均在正常范围内，为了排除轴封漏汽的可能，运行人员将轴封母管压力适当提高至56kPa，观察5 min后，机组真空基本没有变化，排除了轴封系统漏空气的可能。

3.3.3.检查凝汽器热井水位

众所周知，如果凝汽器满水或者水位过高，将淹没凝汽器换热面，使得换热面积减小，影响凝汽器换热，凝汽器真空下降。运行人员对凝汽器水位进行了检查，并将就地水位计和DCS水位计进行对比，就地水位计和DCS水位计基本相同，均约为500 mm，在正常运行范围内。

3.3.4 真空严密性试验

如果真空系统严密性差，将造成大气中大量不凝结气体漏入真空系统，造成凝汽器真空下降。为了确定是否由于真空严密性差造成真空下降，运行人员进行了真空严密性试验，真空严密性试验的结果为真空每分钟下降150 Pa/min，合格。排除了真空严密性差，系统大量漏真空的可能性；

3.3.5.检查真空抽气系统

真空抽气系统的作用在机组启动初期抽走系统空气建立真空，并在机组正常运行过程中及时抽走系统中不凝结气体，如果真空抽气系统故障或者出力不足，就会造成外界漏入的不凝结气体在系统中满满积累，造成凝汽器真空下降。

运行人员通过检查真空泵运行工况发现，72号真空泵工作液温度为33.15 ℃，远高于真空泵的工作液的设计水温，造成真空泵处理不足，从而造成7号机组真空下降。

3.4 故障处理

通过排查，初步分析7号机组凝汽器真空下降的原因为72号真空泵工作液水温过高，造成真空泵处理不足，最终影响了机组真空。

由于真空泵的冷却液是通过闭式循环冷却水提供，运行人员立即对6、7号机组闭式循环水温进行了比较，发现7号机组闭冷水温度为29.94℃，72号真空泵工作液温度为33.15℃。6号机组闭冷水温度为21.78℃，61号真空泵工作液温度23℃。显然，72号真空泵工作液温度高的原因是由于7号机闭冷水温度高所致。

通过分析对比发现，7号机组闭冷水温之所以偏高的主要原因是由于公用系统中，仪用空压机、除灰空压机以及化学用闭冷水等用户均运行于7号机组闭冷水系统，这使得7号机组闭冷水温度明显高于6号机组，偏离设计值。

为了降低闭冷水温度，运行人员立即将闭式冷却水泵由73号闭冷水泵（400 V的小泵）调至71号闭式冷却水泵运行，但是切换后，闭式冷却水温度并没有降低。运行人员怀疑可能为开式水量不足，随即启动7号机开式冷却水泵，开式水泵启动后，闭式冷却水温很快降到了17℃，真空泵冷却液温度降至21℃，真空泵恢复了正常运行工况，真空提高到了-96.92kPa。但是由于开式水泵启动后，凝汽器循环水量减小，循环水温升过大，不能满足凝汽器所需循环水量，为此运行人员立即启动将循泵切至高速泵运行，并停止了开式循环水泵，经过切换之后，7号机组闭冷水温度稳定在19.6℃，71号真空泵工作液温度稳定在21.46℃，机组真空稳定在了97.83 kPa，真空恢复了正常。

4 真空泵工作液温度过高对凝汽器真空的影响

水环式真空泵运行时由于吸入区是负压状态，如果工作液的温度高于吸入区负压对应的饱和温度，那么水就会发生汽化，使得泵内真空度下降，直接影响抽吸能力。所以工作液温度越低，泵的运行效率就越高，出力就越高。影响工作液温度的因素主要有：（1）汽机排气温度；（2）冷却器冷却水量及冷却水温度；（3）冷却器的清洁程度；（4）真空泵的补水温度等；

水环式真空泵的工作性能与被抽吸气体的状态、工作水的温度及性质有关，生产厂家通常只给出规定条件下的特性曲线。当实际工作条件与规定条件不同时，必须对其特性曲线进行修正。工作水的温度对吸气量的影响很大，水温高，抽气量减少，定量的变化可按下列公式进行换算：

式中：ps(15)、ps(t)分别为工作液温度为15℃和t时饱和蒸汽压力，kPa；Ga(15)和Ga(t)分别为工作液温度为15℃和t时的吸气量，m3/min。

对于水环式真空泵，在其他条件不变的情况下，工作水温升高，对应的饱和蒸汽压力势必升高，抽气能力下降，使得真空泵抽吸空气量减少，不凝结气体在凝汽器内不能及时被抽出，在凝汽器中积聚，影响了凝汽器的换热效果，抽气口的气汽混合物中的不凝结气体分压增加，总压也随之增加，使得凝汽器背压升高，凝汽器真空下降，由此可见，真空泵的工作水温对凝汽器的真空度、抽气量均有影响，因此运行中必须保证真空泵的工作水温正常。

5 结语

通过分析，最终找到了7号机组真空偏低的原因，运行人员通过该变循泵的运行方式以后，使闭冷水温度和真空泵工作液温度均下降到工作范围内，从而提高了凝汽器真空，使得机组经济性得到了提高。

Analysis and Treatm ent of Low Vacuum Problem at 330MW Unit Condenser

Li Yong Zhang Baodong
Jiangsu Province State Grid Yangzhou Power Generation Limited Company Operation Depar tment

The article introduces No.7 unit condenser low vacuum at Jiangsu province state grid yangzhou power generation lim ited company. The author analyzes problem condition and causes to look for the real influence factor. After treatment, the unit is back to work when condenser vacuum is at normal level.

Condenser, Vacuum Pump, Working Liquid, Cycling Pump, Tightness