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汽轮机真空系统知识

汽轮机真空系统知识

第一节凝汽设备的作用

凝气设备主要由凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等组成。

一、凝汽器的作用

凝汽器的作用是降低汽轮机的排气压力即形成高度真空，以增大蒸汽在汽轮机内的理想焓降；冷却汽轮机排汽成为凝结水，回收工质和一部分热量；在机组启、停中回收疏水；对凝结水和凝汽器补水进行一级真空除氧。

二、抽气器的作用

抽气器的作用有二：

一是在机组启、停过程中，抽出凝汽器内的空气，建立启动真空；一是在机组运行中，连续不断地抽出凝汽器内漏入的空气等不凝结气体和蒸汽，维持凝汽器内的真空，以保证凝汽器的工作效率和提高机组经济性。

三、循环水泵和凝结水泵的作用

循环水泵的作用是连续不断地向凝汽器与其他冷却器（空冷器、冷油器）等提供一定压力和流量的冷却水，以保证它们工作需要。

凝结水泵的作用是将凝汽器中的凝结水连续不断地输送出去，送至除氧器作为锅炉给水，以达到回收工质的作用。

第二节凝汽设备的运行监控与工作原理

一：

凝汽器的运行与监督

（一）凝汽器运行好坏的标志

（1）能否达到最有利真空；

（2）能否使凝结水的过冷度最小；

（3）能否保证凝结水品质合格。

（二）凝汽器的最有利真空

凝汽器的最有利真空是指在汽轮机排气量、凝汽器冷却水入口温度一定时，通过增加冷却水流量使汽轮发电机的功率增加。

当发电机增加的功率与循环水泵多耗的功率之差最大时的真空。

它应该经过技术经济比较来确定，一般由实验来确定。

（三）凝结水的过冷却

凝汽器排汽口温度与凝结水温度之差称为凝结水的过冷度。

凝结水过冷却一方面降低了电厂的热经济性，增大了煤耗-一般过冷度每增加1℃，煤耗率约增加0.1％～0.15％；另一方面使凝结水含氧量增加，加快了设备管道系统的腐蚀，降低了设备的安全性和可靠性。

凝结水过冷度一般要求不超过0.5～1℃。

凝结水过冷度增大的原因主要有：

（1）凝汽器设计不合理；

（2）凝汽器汽侧积存空气；

（3）凝汽器水位高，淹没一部分冷却管，造成凝结水过冷却；

（4）冷却水漏入凝汽器汽侧，导致凝结水过冷却；

（5）冷却水水温过低，凝汽器热负荷过小，尤其是抽气机组在冬季供热时，可能出现这种情况。

（四）凝汽器的热力特性

凝汽器真空与凝汽量与冷却水温度的变化关系称为凝汽器的热力特性，掌握凝汽器热力特性是正确分析凝汽器运行状态和维护的依据。

根据凝汽器热力特性可以分析出，提高凝汽器真空可采取下列措施：

（1）降低冷却水进口温度；

（2）增加冷却水量；

（3）降低传热端差，即保持传热面清洁或改进旧设备，增加传热面积和传热效果。

二、抽气器

抽气器的任务是将漏入凝汽器内的空气和少量不凝结的蒸汽连续不断抽出，在运行中维持凝汽器真空；在启机前建立启动真空。

因此抽气器运行状态的好坏对机组的安全性和经济型起着很大的作用。

（1）抽气器的工作原理

抽气器是喷射泵的一种应用形式。

它由喷嘴、混合室、扩散管等组成。

工作介质通过喷嘴，将压能转变为速度能，利用卷吸作用的原理在混合室中形成高于凝汽器的真空，将凝汽器中的空气等汽、气混合物抽出，通过扩散管再将速度能转变为压能，最后以略高于大气压的压力将混合物排至大气。

（2）射水抽气器

射水抽气器是以水为工作介质，一般由专设的射水泵供给，压力在0.2～0.5mpa，压力水经水室进入喷嘴，将压力水的压能转换成速度能高速射出，在混合室形成高度真空，将凝汽器中的汽、气混合物抽出，与水混合，经扩散管排至大气。

射水抽气器主要由水室、喷嘴、混合室、扩散管和逆止阀等组成。

其消耗的水量约为凝汽机组冷却水总量的10％左右，工作水源可选为工业水或循环水。

由于工作水经抽气器后水温较低，故可回收至循环水泵入口。

第二章汽轮机真空下降的原因

一、凝汽器真空的形成

凝汽器中真空的形成是由于汽轮机的排汽被凝结成水，其比容急剧缩小。

如蒸汽在绝对压力4KPa时，蒸汽的体积比水容积大3万多倍。

当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。

在运行中真空下降，将直接影响汽轮机汽耗和机组出力，同时也给机组的安全稳定运行带来很大的影响。

因此，对影响凝汽器真空的原因进行分析和处理十分必要。

二、真空缓慢下降的原因分析与防范措施

（1）真空系统不严密。

该故障通常表现为汽轮机同一负荷下的真空值比正常时低，并稳定在某一真空值，随着负荷的升高凝汽器真空反而升高。

真空系统严密程度与泄漏程度可以通过定期真空系统严密性试验进行检验。

若确认真空系统不严密，可用蜡烛或专用的检漏仪器检测各负压管道、阀门以与凝汽器本体，发现漏泄点与时消除。

（2）凝汽器水位高。

凝汽器水位升高往往是因为凝结水泵运行不正常或水泵故障，使水泵的效率下降。

此时应启备用泵，将故障泵停下进行检修。

若检查出凝结水硬度大，可以判断凝汽器铜管漏泄导致凝汽器水位升高。

此外凝结水再循环门操作不当也是造成凝汽器水位高的原因，应多方面综合考虑。

（3）凝汽器铜管结垢。

凝汽器铜管结垢，致使汽水热交换效率降低，端差增大，凝汽器真空降低。

造成端差大的主要原因是循环水中污泥和溶于水中的碳酸盐析出附在凝汽器铜管水侧产生水垢，形成很大的热阻，使传热端差增大，凝汽器真空下降，排汽温度升高。

为防止这种现象发生，应定期清扫凝汽器。

（4）抽气器工作不正常或效率降低。

这种情况可看出凝汽器端差增大，主要检查射水泵电流、出口压力是否正常，射水池水温是否过高，抽气器真空系统严密性如何，有条件可试验抽气器的工作能力和效率。

（5）循环水量不足。

相同负荷下（指排汽量相同），若凝汽器循环水出口温度上升，即进出口温差增大，说明凝汽器循环水量不足，应检查循环水泵工作有无异常，检查循环水泵出口压力、循环水进口水位，检查进口滤网有无堵塞。

（6）循环水温度高。

运行中由于冷却塔工作不正常，如配水槽、配水管内积泥，致使配水不均，配水管断裂局部水大量流下；塔内填料塌落，冷却风走近路；喷嘴堵塞，溅水碟脱落、使水喷淋不均；防冻管阀门不严造成水走近路，也可使水塔出水温度升高，真空下降。

第一节汽轮机凝汽器真空度下降的表现

在汽轮机组的正常运行中我们可以通过各种仪表、数据来了解和分析汽轮机凝汽器的真空度好坏情况。

一般汽轮机凝汽器真空度下降的主要表现有：

（1）真空表指示降低；

（2）排汽温度升高；（3）凝结水过冷度增加；    （4）凝汽器端差增大；（5）机组出现振动；

第二节汽轮机凝汽器真空度下降原因分析

引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因主要有循环水量中断或不足、循环水温升高、后轴封供汽中断、抽气器或真空泵故障、凝汽器满水（或水位升高）、凝汽器结垢或腐蚀，传热恶化、凝汽器水侧泄漏、凝汽器真空系统不严密，汽侧泄漏导致空气涌入等。

一、  循环水量中断或不足

⑴  循环水中断

    循环水中断引起真空急剧下降的主要特征是：

真空表指示回零；凝汽器前循环水泵出口侧压力急剧下降；冷却塔无水喷出。

循环水中断的原因可能是：

循环水泵或其驱动电机故障；循环水吸水口滤网堵塞，吸入水位过低；循环水泵轴封或吸水管不严密或破裂，使空气漏人泵内等。

循环水中断时，应迅速卸掉汽轮机负荷，并注意真空降到允许低限值时进行故障停机。

⑵循环水量不足

  循环水量不足的主要特征是：

真空逐步下降；循环水出口和人口温差增大。

由于引起循环水量不足的原因不同，因此有其不同的特点，所以可根据这些特征去分析判断故障所在，并加以解决：

①若此时凝汽器中流体阻力增大，表现为循环水进出口压差增大，循环水泵出口和凝汽器进口的循环水压均增高，冷却塔布水量减少，可断定是凝汽器内管板堵塞，此时可采用反冲洗、凝汽器半面清洗或停机清理的办法进行处理。

②若此时凝汽器中流体阻力减小，表现为循环水进出口压差减小，循环水泵出口和凝汽器出口循环水压均增高，冷却塔布水量减少，可断定是凝汽器循环水出水管部分堵塞，例如出口闸门未全开或布水器堵塞等等。

③循环水泵供水量减少，一般可从泵人口真空表指示的吸人高度增大、真空表指针摆动、泵内有噪音和冲击声、出口压力不稳等现象进行判断、此时应根据真空降低情况降低负荷，并迅

速排除故障。

二、循环水温升高

  当机组的循环冷却水为开式水时，受季节影响大，特别是夏季，循环水温升高，影响了凝汽器的换热效果。

当循环水进口温度升高时，其吸收热量就减少，蒸汽冷凝温度就越高，冷凝温度的升高可使排汽压力相应升高，降低蒸汽在汽机内部的焓降，使得凝汽器内真空下降。

循环水温越高，循环水从凝汽器中带走的热量越少，据测算，循环水温升高5℃，可使凝汽器真空降低1％左右。

对于采用冷却塔的闭式循环供水系统，水温冷却主要取决于冷却水塔的工作状况。

由于飞散与蒸发损失，循环补充用水是较大的，与时补充冷水是保持冷却水塔有效降温的重要方面，应定期检查冷却塔内的分配管是否正常，出水是否完好，这些因素都直接影响水的分布均匀性，影响其散热性能，通过每年清洗垫料，真空可恢复2％-3％，这样降低凝汽器进口水温是提高真空的有效途径，这比提高循环水量更为有效。

可见，循环水温度对真空影响是很重要的。

三、后轴封供汽不足或中断

  后轴封供汽不足或中断，将导致不凝结气体从外部漏入处于真空状态的部位，最后泄漏到凝汽器中，过多的不凝结的气体滞留在凝汽器中影响传热，凝结水过冷度增大，不但会使真空迅速下降，同时还会因空气冷却轴颈，严重时使转子收缩，胀差向负方向变动，轴封失汽，常由轴封汽压自动调节失灵或手动调节不当引起，都应开大调门，使轴封汽压力恢复正常，当轴封汽量分配不均引起个别轴封漏人空气时，应调节轴封汽分门，重新分配各轴封汽量，汽源本身压力不足，应设法恢复汽源，轴封汽不足或中断在处理过程中，应关闭轴封漏汽门。

四、抽气器或真空泵故障

  抽气器工作不正常引起真空下降的特征有：

循环水出口水温与排汽温度的差值增大；抽气器排气管向外冒水或冒蒸汽；凝结水过循环度增大，但经空气严密性试验证明真空系统漏气并未增加。

引起抽气器工作不正常的原因和处理原则如下：

（1）冷却器的冷却水量不足，使两段抽气器内同时充满没有凝结的蒸汽；降低了喷嘴的工作效率。

此时应打开凝结水再循环门，关小通往除氧器的凝结水门，必要时往凝汽器补充软化水。

（2）冷却器内管板或隔板泄漏，使部分凝结水不通过管束而短路流出；冷却器汽侧疏水排出不正常，也可造成两段抽气器内充满未凝结的蒸汽。

（3）冷却器水管破裂或管板上胀口松驰或疏水管不通，使抽气器满水，水从抽气器排气管喷出。

（4）喷嘴磨损或腐蚀，使抽气器工作变坏。

此时，抽气器的用汽

量将增大，通过冷却器的主凝结水的温升也增大。

发生上述情况，应迅速进行处理，启动备用抽气器或真空泵。

五、凝汽器热负荷过高

  由于机组主蒸汽管自动主汽门前、调节汽门前疏水，低压加热器疏水以与抽汽逆止阀等多处疏水，均接入凝汽器，增加了凝汽器换热强度，当循环冷却水量一定或不足时，就会导致凝汽器真空度下降。

改进的方法是将以上疏水系统加分流管道与阀门或直接接至电厂的疏水扩容器或疏水箱，以降低凝汽器的热负荷。

六、凝汽器满水（或水位升高）

  凝汽器汽侧空间水位过高引起真空下降的原因是：

（1）凝汽器汽侧空间水位升高后，淹没了下边一部分铜管，减少了凝汽器的冷却面积，使汽轮机排汽压力升高即真空降低。

（2）如凝汽器水位升高到抽空气管口高度，则凝汽器真空便开始下降。

根据凝结水淹没抽气口的程度，开始时真空降低缓慢，以后便迅速加快，这时连接在凝汽器喉部的真空表指示下降，而连接在抽气器上的真空表指示上升。

如果不与时采取必要的措施，将有水由抽气器的排气管中冒出。

造成凝汽器满水的可能原因如下：

①  凝结水泵故障。

②  凝汽器铜管破裂，此时凝结水水质恶化。

③  备用凝结水泵的进出口阀门关闭不严或逆止阀损坏，水从备用泵倒流回凝汽器。

④  正常运行中误将凝结水再循环门开大。