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汽輪發(fā)電機組真空系統(tǒng)漏泄直接影響著汽輪機組的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性,一是影響機組熱經(jīng)濟(jì)性,一般真空值每降低1 ,汽耗約增高1.5%--2.5 %左右,傳熱端差每升高1°C,供電煤耗約增加1.5%--2.5%左右,所以真空值的高低對汽輪機的熱經(jīng)濟(jì)性有很大影響;二是影響二次除氧效果,加劇低壓設(shè)備管道腐蝕,對機組的安全運行非常不利;三是影響蒸汽凝結(jié)及熱交換性能,增大過冷度和換熱端差,增加真空泵的負(fù)擔(dān)。
凝汽式或抽凝式汽輪機的真空下降原因很多,短時間很難查清或處理,是一項難已解決的問題。我綜合自己二十年的工作經(jīng)驗,將影響因素逐級分類,范圍逐步縮小,對常見問題基本都能判斷準(zhǔn)確。雖然是針對中小機組而言,但大機組也可以借鑒。
我的判斷過程是通過端差和過冷卻度變化確定大類,再通過溫度、壓力、液位、負(fù)荷及真空波動情況確定原因。
一、當(dāng)只有真空下降,過冷卻度和端差都基本不變時,一般是循環(huán)水系統(tǒng)故障。
(1)凝汽器進(jìn)口管板臟污或出口水室存氣會增加設(shè)備流動阻力,使循環(huán)水進(jìn)出口壓差增大,水量減少,液相傳熱系數(shù)降低,總熱阻增大,傳熱溫差(飽和水汽與循環(huán)水平均溫差)增大,排汽溫度升高,真空降低:同時,總傳熱量基本不變,水量減少,進(jìn)出口溫差增大,進(jìn)口不變時,出口溫度升高。
(2)凝汽器進(jìn)水管道阻塞,會使循環(huán)水泵出口壓力與凝汽器入水壓力差增大,循環(huán)水量減少,真空降低,出口水溫升高,凝汽器進(jìn)出水壓差減小。
(3)凝汽器出水管路堵塞或閥門未全開,會使水量減少,真空降低,出口水溫升高,整體壓力升高,凝汽器進(jìn)出口壓力差下降。
(4)循環(huán)水泵故障(水池水溫低、入口濾網(wǎng)堵塞、吸入空氣、水輪導(dǎo)葉磨損等),會使管路整體壓力下降,泵電流降低,真空下降,出水溫度升高。部分循環(huán)水泵跳閘,會使水壓和排汽真空迅速下降,泵電流消失。
(5)冷卻風(fēng)機斷電,會是凝汽器進(jìn)水溫度持續(xù)上升,真空不斷下降。循環(huán)水故障會使真空降低,但不會使真空波動。
二、當(dāng)伴隨真空下降,只有端差增大,過冷卻度沒有變化時;此現(xiàn)象基本可以判斷為凝汽器銅管結(jié)垢。
結(jié)垢使傳熱熱阻增大,傳熱溫差增大,而總傳熱量基本不變,循環(huán)水進(jìn)出水溫差不變,所以出水溫度不變,排汽溫度增加,端差增大,真空降低。
三、當(dāng)真空隨熱負(fù)荷的增加而下降,基本上可判斷為凝汽器的熱負(fù)荷過高造成。
由于機組的調(diào)節(jié)汽門疏水、各級抽汽逆止門疏水、軸封加熱器疏水以及兩端汽封疏水均經(jīng)本體疏水?dāng)U容器進(jìn)入凝汽器,增加了凝汽器的換熱強度,當(dāng)機組抽汽量增加或循環(huán)冷卻水量不足或雖冷卻水量一定但因其水溫較高時,就都會導(dǎo)致凝汽器真空度下降。
四、真空隨機組的電負(fù)荷的增加而增高。基本上可定為機組的末段抽汽至低壓加熱器管、閥泄露或低壓加熱器的空氣門及其疏水系統(tǒng)泄露或汽機后軸封漏空氣造成。當(dāng)機組在低電負(fù)荷時末端抽汽為微負(fù)壓,此時若該抽汽系統(tǒng)或與之相連的低壓加熱器有泄漏點就會造成機組的真空降低。當(dāng)機組的電負(fù)荷增高時末端抽汽就會逐漸形成正壓,就能封住上述的泄漏點,真空也就會逐漸增高。
后軸封漏空氣影響真空一般為后軸封塊磨損嚴(yán)重或供后軸封汽壓力低。但有一盲區(qū);汽機排污管,有的機組排污管是從后軸封末端引出的,無論此管漏與堵均會影響真空。
五、當(dāng)端差和過冷卻度都增大,除去凝汽器液位過高外,可以判斷為凝汽器集氣。
凝汽器液位過高,淹沒銅管,使凝結(jié)水過冷卻,過冷卻度增加;同時使汽–水換熱面積減少,同樣傳熱量,傳熱溫差增大,傳熱溫差增大,排汽溫度升高,真空降低,出水溫度基本不變,端差增大。凝汽器集氣使凝汽器汽側(cè)蒸汽分壓降低,低于排汽中分壓,其凝結(jié)溫度自然小于排汽溫度,過冷卻度增加;同時會使汽相傳熱系數(shù)降低,總熱阻增加,傳熱溫差增大,端差增大;冷卻水還要額外承擔(dān)蒸汽冷卻熱,出水溫度也增加了。
凝汽器集氣原因主要分兩類,一是漏氣,二是抽氣器故障??梢酝ㄟ^真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗判定,試驗合格就是抽氣器問題,不合格就存在漏點。
抽氣器故障又分以下三個方面:
(1)噴嘴堵塞。雜物堵塞噴嘴會使混合室形成真空低,抽氣能力下降,對射汽抽氣器,表現(xiàn)為一、二級蒸汽壓力均上升,堵塞級關(guān)前面截止閥汽壓下降慢;射水抽氣器也表現(xiàn)為前面水壓升高??缮祲簺_洗。
(2)汽、水源不足。射汽抽氣器因鍋爐檢修等原因,蒸汽管道有雜質(zhì),堵塞了濾網(wǎng)或節(jié)流孔,就會使通過汽量減少,抽吸能力下降,表現(xiàn)為一、二級蒸汽壓力均下降,而且波動,壓力高時噴嘴工作,低時不工作,真空波動,排氣口有氣喘現(xiàn)象,只二級運行效果有時反而更好些。射水抽氣器水壓低主要是射水泵工作不正常,抽汽器連管過高過長所致,從而影響真空。
(3)射水箱內(nèi)水溫過高。射水箱內(nèi)水溫過高會使射水抽氣器的噴嘴處造成汽化,形成汽塞,從而影響抽出凝汽器內(nèi)部不凝結(jié)氣體的能力,使射水抽氣器的效率低下、凝汽器集氣,真空降低。
六、汽側(cè)水位過高或過低也會使抽氣能力下降。過高淹沒換熱管,擴壓管排放混合汽通道減小,凝結(jié)換熱空間減少,混合物中蒸汽不能完全凝結(jié),影響抽氣器運行,未凝結(jié)汽從排氣口排出,排氣口冒白汽,甚至冒水。當(dāng)疏水水封做得低時,疏水閥開度大,一級水位過低,凝汽室壓力正常時,與機組凝汽器壓差大于水封水柱壓強,水封被破壞,凝汽室蒸汽排凝汽器,造成凝汽器真空降低,凝汽室真空上升,壓差減少,水封又形成,表現(xiàn)為凝汽器和凝汽室真空規(guī)律性波動。
七、冷卻水室存氣也會是換熱面積減少,換熱量下降,抽氣能力下降。但一般只發(fā)生在開停車階段,因為正常運行時經(jīng)凝結(jié)水泵加壓后已經(jīng)是不飽和水,溶解度增加,即使泵輕微漏氣,也會溶解,加熱也不會析出。所以,水室中不會有氣體存在。凝汽器換熱管兩側(cè)介質(zhì)都是潔凈、無腐蝕的,不存在堵塞、腐蝕現(xiàn)象。有些地方凝結(jié)水再循環(huán)門始終開著,使經(jīng)過抽氣器和汽加的水流量增大,負(fù)壓形成較高,但同時也增加了凝汽器的熱載荷,但低排汽量時,對保護(hù)凝結(jié)水泵是有利的。真空系統(tǒng)漏氣會使凝汽器集氣,使真空降低,端差和過冷卻度增大。但漏點位置不同,對端差和過冷卻度的影響不一樣??諝庀鄬τ谡羝芏却螅谀鲀?nèi)向下流動,當(dāng)漏氣點在下部時,空氣容易積聚,不易被抽出。上部空氣少,無過冷卻,換熱系數(shù)基本不變,端差增加較少,冷卻水出水溫度隨排汽溫度增加;而下部水面上蒸汽分壓低,對應(yīng)凝結(jié)水溫度低,過冷卻度增大。
八、負(fù)荷變動時,均壓箱調(diào)整不及時或不當(dāng),會使后汽封缺汽,使空氣漏入,排汽真空迅速降低,操作時要切實注意。當(dāng)后汽封汽封齒和汽封片結(jié)合不好或汽封損壞時,空氣就容易漏入,開機時,汽封壓力很難達(dá)到要求,真空抽不到規(guī)定值,后汽缸溫升快;正常運行時,真空靠蒸汽凝結(jié)形成,漏氣影響變小,同時,供汽由前汽封和蒸汽系統(tǒng)各閥閥桿漏汽承擔(dān),汽量有保證,真空有所提高,但容易波動。凝結(jié)水泵軸封不嚴(yán)也有這種現(xiàn)象。換熱管泄漏會使冷卻水漏入,帶入空氣影響真空,但一般不會很大,過冷卻度增加,凝結(jié)水水質(zhì)發(fā)生變化,端差變化不大。
九、脫鹽水補水也會帶入空氣,影響真空。但如果補水口位于凝汽器上部,漏氣容易被抽出,對過冷卻度影響不大,同時,補水和蒸汽換熱,回收一部分熱量,節(jié)約冷量,使真空升高、排汽溫度降低,端差變化應(yīng)該也不明顯。補水口位于下部,就不好了、與上述正相反,定會影響真空。
結(jié)束語
凝汽器真空降低,往往是多種因素共同作用的結(jié)果,由于真空系統(tǒng)比較龐大,嚴(yán)密性的治理也比較困難。但我們只要不盲目采取儀器進(jìn)行普查,需冷靜認(rèn)真分析、逐段排查,縮小查漏范圍,就不難逐一確定,采取相應(yīng)措施,就能保持機組的正常運行。