凝汽器真空的影響因素

1、凝汽器真空的影響因素凝汽器真空的影響因素及常見故障分析及常見故障分析 在現(xiàn)代大型電站凝汽式汽輪機(jī)組的熱力循環(huán)中，凝汽設(shè)備起著冷源的作用，其主要任務(wù)是將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成水并在汽輪機(jī)排汽口建立與維持一定的真空度。以凝汽器為核心，內(nèi)連汽輪機(jī)低壓缸，外連循環(huán)水系統(tǒng)，構(gòu)成了電站熱力系統(tǒng)“冷端”。根據(jù)汽輪機(jī)工作原理，凝汽器的真空度對汽輪機(jī)裝置的效率、功率有重大影響，因此凝汽器的工作效能直接影響到整個汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。 汽輪機(jī)組冷端系統(tǒng)性能不良，嚴(yán)重影響整個機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，使供電煤耗率增加。而凝汽器真空降低1kpa,機(jī)組熱耗率約上升0.8%,煤耗率增約2.5g/KWh。因此，汽輪機(jī)組冷端系統(tǒng)性能差的問題是

2、電力行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。分析冷端系統(tǒng)性能不良的原因以及對經(jīng)濟(jì)性的影響，提高凝汽器性能，維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)真空運(yùn)行,直接影響到整個汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)主要由汽輪機(jī)低壓缸、表面式凝汽器、抽氣設(shè)備、膠球清洗裝置、凝結(jié)水泵 、循環(huán)水泵和循環(huán)水水源，以及這些部件之間的連接管道和管件等組成。 排汽離開低壓缸之后進(jìn)入凝汽器殼側(cè)，凝汽器管內(nèi)流入由循環(huán)水泵提供的循環(huán)水作為冷卻工質(zhì)，將排汽凝結(jié)成水。由于蒸汽凝結(jié)成水時，體積驟然縮小，這就在凝汽器內(nèi)形成高度真空。為保持所形成的真空，則需用抽氣設(shè)備將漏入凝汽器內(nèi)的空氣不斷抽出，以免不凝結(jié)空氣在凝汽器內(nèi)逐漸積累，使凝汽器內(nèi)壓力升高。循環(huán)水按供水方式的不同，有一次

3、冷卻供水和二次冷卻供水。供水來自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，稱為一次冷卻供水，或開式供水。供水來自冷卻水塔或冷卻水池等人工水源，排水仍回到冷卻水塔(水池)循環(huán)使用的，稱為二次冷卻供水。冷卻水所帶入的泥沙、污穢的物質(zhì)和加熱過程中分解出的鹽分等均會不同程度地沉積在循環(huán)水管的內(nèi)表面上;由于附著物的傳熱性能很差，將導(dǎo)致凝汽器真空降低，而且還會加速冷卻水管的腐蝕，因此采用膠球清洗裝置進(jìn)行清洗，并在循環(huán)水泵進(jìn)水管上安裝濾網(wǎng)，達(dá)到良好的凈化循環(huán)水的效果。 汽輪機(jī)冷端性能總歸是對影響真空的因素的研究，凝汽器內(nèi)真空的形成是由于在凝汽器內(nèi)蒸汽和凝結(jié)水汽液兩相之間存在一個平衡壓力。蒸汽凝結(jié)時的溫度越

4、低，凝汽器內(nèi)的絕對壓力越低。 排汽溫度主要受冷卻水入口溫度、冷卻水溫升、凝汽器傳熱端差影響較大。 一般運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，凝汽器真空每下降l，機(jī)組汽耗會增加1.5%2.5% ；而傳熱端差每升高1 ，供電煤耗約增加1.5%2.5%。 影響凝汽器傳熱端差的因素比較復(fù)雜，主要包括凝汽器傳熱系數(shù)、熱負(fù)荷、清潔系數(shù)、空氣量及冷卻水系統(tǒng)的特性等。 冷卻水溫主要決定于循環(huán)倍率，或者說，當(dāng)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量一定時，主要決定于冷卻水量。冷卻水量減少，則冷卻水溫增大，真空降低。冷卻水量主要決定于循環(huán)水泵，也可能由其他原因而減小，例如，凝汽器管板被雜草、木塊、小魚等堵塞；冷卻水管內(nèi)側(cè)結(jié)垢，流動阻力增大；循環(huán)水泵局部故障；

5、循環(huán)水吸水井水位太低，吸不上水等都可能使冷卻水量減少，引起真空降低。 冷卻水進(jìn)口溫度主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié)。同時我廠是明渠取水，水溫受到潮位影響較大 凝汽器的傳熱端差是指凝汽器排汽溫度與冷卻水出口溫度的差值。 凝汽器傳熱端差值的變化標(biāo)志著凝汽器運(yùn)行狀況的好壞，可作為判別凝汽器運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)。運(yùn)行中端差值越小，則運(yùn)行情況越好機(jī)組的熱效率越高。 設(shè)計(jì)時，凝汽器的傳熱量一定時，循環(huán)水量主要根據(jù)循環(huán)倍率決定，只能按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取定，循環(huán)倍率一般為50-80之間。因此，只有增大冷卻面積才能減小傳熱端差。增大冷卻面積需要增大投資，故也要在汽輪機(jī)組“冷端最佳參數(shù)選擇”任務(wù)中決定。運(yùn)行時，冷卻面積已定，

6、因此傳熱系數(shù)是影響傳熱端差的主要因素。傳熱系數(shù)越大，傳熱端差越小，真空越高。因此，凡影響傳熱系數(shù)的因素，都將影響傳熱端差，從而影響真空。 影響凝汽器傳熱端差的因素比較復(fù)雜，主要包括凝汽器傳熱性能、熱負(fù)荷、清潔系數(shù)、空氣量及循環(huán)水系統(tǒng)的特性等 凝汽器的空氣來源有二：一是由新蒸汽帶入汽輪機(jī)的，由于鍋爐給水經(jīng)過除氧，這項(xiàng)來源極少；二是處于真空狀態(tài)下的各級與相應(yīng)的回?zé)嵯到y(tǒng)、排汽缸、凝汽設(shè)備等不嚴(yán)密處漏入的，這是空氣的主要來源?？諝鈬?yán)密性正常時進(jìn)入凝汽器的空氣量不到蒸汽量的萬分之一，雖然少但危害很大。主要是空氣阻礙蒸汽放熱，使傳熱系數(shù)減小，端差增大從而使真空下降?？諝獾牡诙笪：κ鞘鼓Y(jié)水的過冷度增大。

7、 降低空氣量主要從真空嚴(yán)密性和抽氣器的工作性能考慮。真空嚴(yán)密性差是造成汽輪機(jī)真空低的主要原因，真空系統(tǒng)易泄漏空氣的薄弱環(huán)節(jié)有：（1） 凝汽器熱井、低壓加熱器玻璃管水位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)漏點(diǎn)、缺陷，漏入空氣，造成嚴(yán)密性下降。（2） 軸封加熱器水位自動調(diào)節(jié)失靈導(dǎo)致水位偏低，水封無法建立，導(dǎo)致空氣漏入。（3） 采用迷宮式水封的給水泵，其密封水排至凝汽器，水封無法有效建立，導(dǎo)致空氣漏入。（4） 低壓缸防爆門、小汽機(jī)排汽管防爆門、凝汽器入孔門等也經(jīng)常由于密封不嚴(yán)，或防爆門出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致空氣漏入。（5） 大機(jī)、小機(jī)低壓軸封由于軸封壓力不能滿足需要，造成軸封泄漏，另外，汽封間隙的大小、汽封的完好程度也是造成軸封泄漏

8、的重要因素。（6） 凝結(jié)水泵進(jìn)口法蘭、凝泵水封泄漏也經(jīng)常導(dǎo)致凝結(jié)水溶氧不合格。（7） 管道安裝。目前的新建機(jī)組，安裝質(zhì)量較好，壓力管道均進(jìn)行水壓試驗(yàn)，真空管道均進(jìn)地灌水試驗(yàn)，由于法蘭，閥門盤根等原因?qū)е滦孤┑那闆r較小。（8） 部分低壓管道上的疏水閥、排汽閥，關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致真空泄漏。 根據(jù)實(shí)際情況及分析研究，可采用以下處理措施：根據(jù)實(shí)際情況及分析研究，可采用以下處理措施： （1）機(jī)組運(yùn)行過程中維持軸封系統(tǒng)各疏水U形水封的正常工作。 （2）機(jī)組運(yùn)行過程中維持好軸封加熱器的正常水位。 （3）按設(shè)計(jì)要求調(diào)整汽輪機(jī)軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量。 （4）運(yùn)行中嚴(yán)格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統(tǒng)運(yùn)

9、行不正常，應(yīng)及時進(jìn)行分析，不可隨意提高汽封供汽壓力、溫度。 （5）負(fù)壓部位管道設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分考慮膨脹問題，應(yīng)設(shè)有一定長度的彎頭或膨脹節(jié)。 （6）運(yùn)行中應(yīng)盡量避免劇烈工況出現(xiàn)。 （7）及時更換泄漏的閥門。 凝汽器冷卻表面積臟污，凝汽器銅管內(nèi)結(jié)有不同程度的硬垢時，影響了循環(huán)水流量及其傳熱效果。凝汽器傳熱面的結(jié)垢和污染使傳熱系數(shù)降低，從而使凝汽器端差增大，真空下降。結(jié)垢和污染的來源分為兩種：即外部污染和內(nèi)部結(jié)垢。 在凝汽器中，冷卻面結(jié)垢對真空影響是逐步積累和增強(qiáng)的，凝汽器結(jié)垢可使凝汽器阻力損失增大，凝汽器的管壁熱阻也由于結(jié)垢使熱阻變大，管壁結(jié)垢增大的熱阻往往會成為傳熱過程中的主要熱阻，針對這個熱阻采

10、取處理措施，收效應(yīng)最為顯著。 根據(jù)傳熱學(xué)原理分析，凝汽器性能隨其熱負(fù)荷的增加而降低、隨著凝汽器冷卻面積的增加而有所改善，但是，熱負(fù)荷對凝汽性能的影響遠(yuǎn)大于冷卻面積的影響。 凝汽器熱負(fù)荷的改變，必然會引起凝汽器的傳熱端差的變化。引起凝汽器熱負(fù)荷變化因素很多，除了必然的排氣和供熱機(jī)組供熱量變化外，各級抽氣疏水，調(diào)節(jié)氣門前疏水，低加疏水等均接入凝汽器，都可能增加額外熱負(fù)荷，運(yùn)行中應(yīng)盡力避免額外的熱負(fù)荷，以防因此而增加端差。 正常運(yùn)行時凝汽器的排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系是飽和蒸汽的壓力和溫度的關(guān)系，也就是說凝汽器的排汽壓力是由相應(yīng)的飽和蒸汽溫度來決定的，而飽和蒸汽的溫度與循環(huán)冷卻水的熱交換程度有關(guān)。 所

11、以，凝汽器的傳熱系數(shù)越大，傳熱端差越小，真空越低。以下分析影響傳熱系數(shù)的因素： 1、蒸汽在管子外壁的凝結(jié)換熱 2、 管子內(nèi)外壁的傳熱 3、對流換熱的影響因素 4、排除和減小不凝結(jié)氣體的聚集厚度 當(dāng)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量一定時，主要決定于冷卻水量。冷卻水量減少，則冷卻水溫增大，真空降低。冷卻水量主要決定于循環(huán)水泵即循環(huán)水量，也可能管路或虹吸井的影響。 循環(huán)水泵循環(huán)水泵 的運(yùn)行方式 循環(huán)水量直接影響汽輪機(jī)排汽的凝結(jié)，凝結(jié)的程度又影響到凝汽器的真空。凝汽器系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水量的需要值與機(jī)組負(fù)荷、凝汽器的類型和循環(huán)水進(jìn)水溫度有關(guān)，通常是用循環(huán)水的溫升來監(jiān)視。 凝汽器冷卻水在設(shè)備中的換熱過程主要是以對流換熱為主，

12、而對流換熱與冷卻水流速有著很大的關(guān)系，冷卻水流速主要決定于設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)值，包括冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、冷卻水壓力的范圍、冷卻管束的合理冷卻面積和排列方式以及管束的選材和幾何形狀等。實(shí)際運(yùn)行中是調(diào)整冷卻水量、冷卻水壓力和虹吸作用的，這要靠一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。 冷卻水的進(jìn)口溫度主要決定于電站所在地的氣候和季節(jié)。冬季冷卻水進(jìn)口溫度低，主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度也低，真空高；夏季水進(jìn)口溫度高，主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度也高，真空低。我廠為明渠取水，潮位變化對冷卻水溫影響較大。 汽輪機(jī)凝汽器真空高低直接對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、安全、可靠運(yùn)行有著重大影響。不論是新還是老機(jī)組，在正常運(yùn)行中，汽輪機(jī)設(shè)備真空變低，通常發(fā)生的較為緩慢

13、地下降，個別情況真空急劇下降，此時汽輪機(jī)必須立即按規(guī)定降負(fù)荷隨后檢查設(shè)備及系統(tǒng)，判斷急劇下降的原因，并消除它。真空急劇下降的原因很多，但現(xiàn)象明顯，故不難于查尋，再者真空急劇下降的情況較少，而真空緩慢下降才是帶有普遍性的問題。 汽輪機(jī)軸封壓力不正常 凝結(jié)器熱水井水位升高 軸封加熱器滿水或無水 處于負(fù)壓區(qū)域內(nèi)的閥門狀態(tài)誤開（或誤關(guān)） 凝結(jié)器循環(huán)水量不足 真空泵分離器水溫升高，真空泵工作失常 軸封加熱器排汽管積水嚴(yán)重 凝結(jié)水位升高 工作過程中發(fā)生失誤造成凝結(jié)器真空緩慢下降 做真空系統(tǒng)的安全措施時凝結(jié)器真空緩慢下降 運(yùn)行中機(jī)組低壓加熱器汽側(cè)無水 汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)比較龐大，真空問題的治理也較困難。 我們平時要做好以下工作：1.進(jìn)行真空嚴(yán)密性檢漏，及時消除漏空現(xiàn)象。目前檢漏方式有鹵素檢漏法、超聲波檢漏法、真空灌水法和氦質(zhì)譜檢漏法，其中氦質(zhì)譜檢漏法是目前汽輪機(jī)真空系統(tǒng)檢漏的先進(jìn)方法。2