姚润贤，薛利峰，张立志

（东方汽轮机有限公司，四川 德阳 618000）

在汽轮机组的结构体系中，凝汽器是极为重要的关键环节，其真空质量与汽轮机组的经济性运行能力直接相关。据相关研究表明，凝汽器的真空压力每下降1kPa，将导致汽轮机组的汽耗率提高1.5%～2.5%，煤耗率提高3g/kWh至3.29g/kWh，热耗率提高70kJ/kWh。从原理上讲，凝汽器的真空质量主要与凝汽器背压、大气压力两项因素有关，其中，凝汽器背压所对应的饱和温度，就是低压缸处的排汽温度。而低压缸排汽温度又与凝汽器循环水出口温度、凝汽器端差两项因素有关。所以，若凝汽器循环水出口温度存在异常，势必会影响凝汽器的真空质量，进而对汽轮机组的良性运行构成威胁。

结合行业经验与实践分析来看，凝汽器两侧循环水出口温度偏差过大这一问题比较常见，且差值普遍在1～5℃。当凝汽器两侧循环水出口温度不均时，低压缸的排汽温度、凝汽器真空压力也会发生较大偏差，致使汽轮机组的整体效能遭到削弱。所以，我们有必要对此类问题的优化路径展开探究讨论。

1 汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差大的发生机理

汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度是循环水入口温度与管路运行中温升作用的共同结果，而凝汽器两侧循环水均来自前端母管，所以在“出口温度=入口温度+循环水温升”这一公式中，入口温度这一因素是基本不变的。由此可知，导致汽轮机凝汽器两侧循环式出口温度偏差大的主要因素，是循环水的温升参数。

进一步讲，循环水温升参数的影响因素，可以从凝汽器汽侧与凝汽器水侧两个部分来看。其中，凝汽器汽侧对循环水温升的影响主要来自两侧热负荷不均、两侧空气含量不均两个方面，凝汽器水侧对循环水温升的影响主要来自冷却管道情结系数、两侧循环水量不均两个方面。在这四个方面中，由于凝汽器两侧的抽气管均由同一真空泵进行出力，所以，其空气含量的偏差值并不会很大。同时，两侧冷却管道处在同一运行系统中，其性能质量基本相同，所以清洁系数通常也不会存在过大差距。相比之下，其他两点因素的偏差波动性处于较高水平。一方面，若单侧冷却管道发生淤积堵塞、空气积聚等情况，其内部循环水的流动量级将显著降低，使得导致该侧循环水受到温升作用的时间变长，导致汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度发生很大偏差；另一方面，若汽轮机组凝汽器、低压缸的结构设计不甚合理，将使得凝汽器两侧的排气流量难以平衡，进而造成两侧热负荷的不均问题。

所以，基于故障问题的发生机理，应围绕循环水流量与汽侧热负荷两个重点，进行汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差大形成原因与优化路径的分析探究。

2 汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差大的诱发因素

2.1 汽轮机凝汽器两侧循环水流量的不均问题

在汽轮机的运行过程中，若凝汽器某一侧冷却管道中的循环水流动量低于标准水平，那么，该侧循环水所受的温升作用会异常升高，即该测循环水出口温度远高于另一侧。从目前来看，诱发这一问题的原因主要有以下两点：

第一，凝汽器的冷却管道发生堵塞。基于汽轮机运行介质的复杂性特点，凝汽器冷却管道很可能会被胶体、填料、金属氧化皮等杂质堵塞住。此时，杂质堵塞的程度越高，冷却管道可用于循环水流通的横截面积越小，内部阻力也就越大。在此背景下，单位时间内冷却管道内循环式的流通量级、流通速度都会弱于标准水平，使得温升作用加剧，最终导致汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度出现偏差过大的现象。与此同时，凝汽器故障一侧循环水进水压力与出水压力也会发生明显波动。

第二，凝汽器的冷却管道积聚空气。冷却管道的内部空间是相对有限的，若管道中积聚有大量的空气，循环水将很难完全填满冷却管道。这样一来，也会造成单位时间内循环水流通量级的减少，并在长周期温升作用下引发汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差过大的现象。结合业内既往案例可发现，凝汽器冷却管道积聚空气的问题多发生于开放式循环机组。

2.2 汽轮机凝汽器汽侧热负荷参数的不均问题

在汽轮机组的常规工况下，汽侧热负荷不均衡是导致凝汽器两侧循环水出口温度偏差大的最常见因素之一，诱发这一问题的原因主要有以下三点：

第一，低压缸排气流道的工艺设计不甚合理，使得凝汽器的排汽量级无法均衡，继而导致汽侧热负荷持续处于异常状态；第二，凝汽器冷却管束的排列布局不甚合理，导致蒸汽的流动过程受到阻碍，或破坏流场本身的均衡性，引发凝汽器汽侧热负荷参数的过度偏差。结合业内既往案例来看，这一问题多见于200mw及以下的汽轮机组；第三，凝汽器单侧管道的堵管率处于较高水平，造成蒸汽流动受阻或积聚，最终使得单侧管道温度异常升高，造成凝汽器汽侧热负荷的不均衡问题。

3 汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差大的优化建议

3.1 汽轮机凝汽器两侧循环水流量不均的优化

首先，在正常工况下，若发现凝汽器单侧循环水出口温度过高，且伴有进、出水压力的明显变大，相关人员应考虑水室或冷却管道发生了较严重的堵塞问题。此时，应将汽轮机组的运行负荷调整至50%以下，并关闭故障一侧的进出水门及空气门。其后，开启水室，将水室中剩余的循环水全部放出。最后，开启凝汽器的人孔门，对水室、管道实施人工清污处理。此外，若杂质堵塞过于严重，还可采取高压水冲洗的方式，以实现故障的充分清除。

其次，在发现凝汽器两侧循环水流量不均衡、出口温度偏差过大时，相关人员应对清污机、拦污栅、二次滤网等设施进行严格检查，查看其是否存在老化、破损、腐蚀、形变等情况。若拦污、过滤设施已发生损坏失能，应及时对汽轮机组进行停机清污处理，以免大量杂质随水流进入水室、冷却管道中，埋下堵塞故障的发生隐患。在此基础上，相关人员还需利用机组检修或专门维修的机会，对已损坏的清污机、拦污栅、二次滤网进行更换处理，以保证汽轮机组运行系统防污能力的基本稳定。若发现拦污栅、旋转滤网、二次滤网的过筛孔径与杂质尺寸不匹配，还应在更换中选择孔径、目数更小的优质设施。

最后，为了避免冷却管道中积聚过多空气，对循环水的流动空间产生影响，相关人员应定期打开凝汽器进水室、出水室及冷却管道的放气门，待内部空气全部排出后再关闭即可。若空气积聚的故障问题发生较频繁，相关人员还应在汽轮机组整体检修时对水系统进行结构改造，在水室处加装真空泵，并确保真空泵的持续运行。通过这样的方式，可以从根本上解决空气积聚的问题，从而保证凝汽器循环水的充足、顺利流通。

3.2 汽轮机凝汽器汽侧热负荷参数不均的优化

在发现汽轮机凝汽器汽侧热负荷经常处于不均衡状态以后，相关人员可采取加装导流板的方式，对排气流道的结构进行优化。通过这样的方式，可以实现蒸汽流进入凝汽器冷却管束后流场分布状态的改变，从而提高凝汽器两侧热能的平均化配置，解决凝汽器换热性能低下、循环水出口温度不均的问题。据相关研究显示，通过这一优化方法，可提升凝汽器真空压力0.3kPa左右。同时，还可基于仿生学原理，对凝汽器汽侧冷却管束的排布方式进行优化改造，并将管道材质更换为316L不锈钢。这样一来，既能促进蒸汽的均匀流动，也可避免管道氧化皮的大量生成，达到降低堵管概率、提升凝汽器真空质量的目的。

4 结语

总之，凝汽器的真空质量会对汽轮机组运行效能产生直接影响，所以，必须对其故障问题的应对处理提起重视。由本文分析可知，汽轮机凝汽器两侧循环水出口温度偏差过大主要与循环水流量、热负荷参数两方面的不均衡问题有关。基于此，提出了检修、清洗、结构改良等优化方案。实践发现，优化改造后凝汽器两侧循环水的出口温度趋于平衡，即方案有效，有利于维护汽轮机组的经济性运行。