汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性是關(guān)系到汽輪機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)重要指標(biāo), 對引起其下降的原因與部位進(jìn)行診斷, 并采取有效的措施提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性是電力生產(chǎn)部門一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。文章結(jié)合魏橋發(fā)電廠30MW機(jī)組長期存在真空度不足的問題, 對引起真空系統(tǒng)嚴(yán)密性下降的因素進(jìn)行了較全面的分析, 找出具體原因, 制定相應(yīng)的解決對策并加以實(shí)施, 從而提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。文章同時對近年來真空系統(tǒng)泄漏的診斷定位技術(shù)的主要研究成果與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了介紹, 并就提高汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的其他措施作了一些有益的探討, 以便在實(shí)際工作中結(jié)合現(xiàn)場情況, 處理好危害機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的這一頑癥。
??? & n0 a6 m? v3 c; S?? 真空系統(tǒng)是凝汽式汽輪機(jī)的一個重要組成部分，其嚴(yán)密性的好壞直接影響整個設(shè)備運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性和安全性。因此，國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性要求非常嚴(yán)格。然而，由于設(shè)計、安裝和運(yùn)行、檢修等方面的原因，許多電廠的機(jī)組在運(yùn)行過程中時常出現(xiàn)真空偏低的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在我廠30/60MW機(jī)組上尤為嚴(yán)重。6 _7 d; l9 ~2 k? I& \
????? 真空系統(tǒng)嚴(yán)密性下降不僅會造成汽輪機(jī)排汽溫度上升，有效焓降減小，循環(huán)效率降低，而且還會導(dǎo)致排汽缸變形和振動。另一方面，空氣進(jìn)入凝汽器也會導(dǎo)致凝結(jié)水含氧量不合格，腐蝕鍋爐、汽輪機(jī)設(shè)備。因此，在機(jī)組運(yùn)行過程中應(yīng)密切監(jiān)視真空系統(tǒng)真空值，當(dāng)真空較低時，分析引起真空下降的原因、確定泄漏的部位，并選擇合理的治理方案對提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性具有重要意義。為此，本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，首先分析真空系統(tǒng)嚴(yán)密性下降的原因，介紹目前泄漏診斷定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況，然后探討幾種提高真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的措施。? & L! G4 }+ k" d+ W9 a: J
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??? 真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不足的特征? * b% T- l: s4 I+ M2 b( D
?????? 嚴(yán)密性下降主要是由于真空系統(tǒng)存在泄漏，此時凝汽器汽側(cè)空間的空氣量增加，空氣分壓力增大；同時凝汽器內(nèi)漏入空氣后，凝結(jié)蒸汽對冷卻水管壁的放熱系數(shù)會變差，總導(dǎo)熱系數(shù)減小，傳熱量減少。從這一傳熱學(xué)原理可知，汽輪機(jī)真空系統(tǒng)泄漏產(chǎn)生的特征是：排汽溫度升高，背壓升高，真空降低，端差增大，凝結(jié)水溫度升高，過冷度增加以及凝結(jié)水含氧量增加。? & ~! s( U: }! b7 C? i* f
??? 必需注意的是，當(dāng)某一故障特征出現(xiàn)時，其具體表現(xiàn)及引起的原因是多方面的。以某廠為例，自投入凝汽器反沖洗以來，堅(jiān)持每2天沖洗一次，連續(xù)沖洗了一個月，但提高真空的效果不明顯。然而發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)第六段抽汽溫度經(jīng)常超過正常溫度(80~85℃)，1號低壓加加熱器的進(jìn)汽度達(dá)400℃以上(見表1)，可該加熱器的凝結(jié)水溫升只有10℃左右，遠(yuǎn)小于設(shè)計溫升(30~50℃)。經(jīng)分析，其中的主要原因有以下方面。
????? M5 @! l6 K7 S; E(1)前汽封第三腔室的漏汽量過大。對于1號低壓加熱器進(jìn)行熱平衡計算，得出前汽封第三腔室的漏汽量G3為2.3145t/h，比廠家給出的0.45t/h要大5倍。廣州發(fā)電廠1號機(jī)組曾發(fā)生過相同的漏汽量過大的問題，其采用的改造方式要點(diǎn)有二：一是將前汽封第三腔室進(jìn)入第六段抽汽管的Φ194mm×6mm管子，在垂直進(jìn)入第六段Φ529mm×6mm抽汽母管之后，轉(zhuǎn)向90°，沿Φ529mm×6mm管線向前延伸至超過2條第六段抽汽口，向1號低壓加熱器方向噴射，并將Φ529mm×6mm管材由A3F鋼換成20號鋼管；二是將2號低壓加熱器空氣管引一旁路直接進(jìn)入凝汽器，避免3號、2號低壓加熱器的空氣沿1號低壓加熱器汽室靠上部開口，進(jìn)入凝汽器，使空氣不積聚在1號低壓加熱器，減少空氣的分壓力，增加其傳熱效果。- G# B/ R+ P: c) L' Z9 i1 B
??? (2)凝汽器傳熱效果差，循環(huán)水溫度高，水量少。 " L" I3 s6 S? }6 [4 j
??? (3)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不足。通過做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)：嚴(yán)密性嚴(yán)重不合格，真空不到一分鐘就從90.7kPa下降至86kPa。立即停止試驗(yàn)，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)六段抽汽法蘭接合處嚴(yán)重漏氣。以下僅就真空系統(tǒng)嚴(yán)密性問題，作相關(guān)分析研究。? + {; H" j/ P; {* F( I
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??? 2、引起真空系統(tǒng)嚴(yán)密性下降的原因?
??? 0 Y$ L" U! |7 n2 R$ |$ P& V8 L& I6 v? 影響凝汽器真空下降的原因很多，主要有：真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性、循環(huán)水流量和進(jìn)口水溫、真空泵的出力不足、高-中壓疏水系統(tǒng)大量內(nèi)漏、凝汽器銅管清潔系數(shù)、凝汽器熱負(fù)荷及循環(huán)水出水管頂部集有空氣或虹吸中斷等。
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??? 真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性差僅是引起凝汽器真空下降的五大類因素之一，各大類因素之下還有許多子因素。當(dāng)凝汽器真空偏低時，應(yīng)先從機(jī)組表現(xiàn)出的特征，確定引起真空下降的因素屬于那一大類，再從大類中找出具體原因，加以治理。其中泄漏是引起真空系統(tǒng)嚴(yán)密性下降的根本原因，它包括以下幾方面：?
??? $ [% f? y& g* ^, m/ R(1)低壓軸封徑向間隙偏大。主要原因是軸封供汽壓力不能隨負(fù)荷的變化而做相應(yīng)的調(diào)整。高壓軸封供汽和低壓軸封供汽共用1臺調(diào)整門控制，負(fù)荷變化時，通過調(diào)整門后的供汽壓力不能分別滿足高壓軸封和低壓軸封壓力的需要，此時便造成軸封漏泄。汽封間隙的大小、汽封的完好程度也是造成軸封漏泄的較重要因素。?
??? ' l8 @" x) T5 w8 C9 B(2)軸封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不完善。如單進(jìn)、單出軸封系統(tǒng)軸封套上半部軸封無進(jìn)、出汽管，只有下半部軸封套有進(jìn)、出汽管，上半部軸封壓力低，下半部軸封壓力高，上、下軸封壓力不均勻，影響軸封密封效果。? ! h/ G? R$ v( E4 O( H$ j' H5 f1 M
??? (3)低壓缸結(jié)合面泄漏。原因主要有：
??? ①汽缸制造、檢修、安裝質(zhì)量有問題，汽缸法蘭結(jié)合面不嚴(yán)或有殘余應(yīng)力存在，機(jī)組投運(yùn)后出現(xiàn)漏汽。
??? ②機(jī)組啟動、停止過程中加減負(fù)荷過快，汽缸夾層和法蘭加熱裝置使用不當(dāng)；停機(jī)后汽缸保溫打掉得過早或檢修后保溫包得不好，停機(jī)后缸溫下降過快或者汽缸進(jìn)冷汽、冷水等，使汽缸內(nèi)外壁和法蘭內(nèi)外壁溫差過大，致使上下缸結(jié)合面吻合度不好，局部產(chǎn)生間隙，大量空氣由此進(jìn)入排汽室，造成真空度下降。真空下降速度嚴(yán)重時可能使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動和末級葉片喘振等異常，甚至造成葉片斷裂事故。
??? (4)小汽機(jī)軸封送汽不合理。機(jī)組運(yùn)行時，主機(jī)軸封通過高低壓差進(jìn)行自密封和自動跟蹤，而小汽機(jī)的軸封送汽則由于前后軸封由同一根管道從輔汽直接引入，前后軸封阻力不等，所以前后送汽壓力難于調(diào)整和自動調(diào)節(jié)跟蹤，導(dǎo)致了小機(jī)前后軸封漏空氣。另外，若軸封供汽壓力過低或小汽機(jī)軸封回汽門開啟過大，都會使空氣直接通過回汽總門進(jìn)入凝汽器而影響真空。? : O5 V% a" {1 U
??? (5)抽氣器、低加進(jìn)氣門、疏水門泄漏以及其他類泄漏，如中壓疏水系統(tǒng)內(nèi)漏、凝汽器汽側(cè)人孔門及喉部焊縫泄漏、低壓防爆門泄漏、凝汽器汽側(cè)的水位計接頭泄漏、抽空氣系統(tǒng)閥門泄漏、排汽管疏水U形水封被破壞等。?
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??? 3、泄漏的檢測與診斷
??? 3.1 檢測條件和方法?
??????? 凝汽器真空下降不僅會造成汽輪機(jī)有效焓降減小，循環(huán)熱效率下降,而且還會導(dǎo)致排汽缸變形和振動，因此在機(jī)組運(yùn)行過程中應(yīng)密切監(jiān)視凝汽器真空值。設(shè)Δt為循環(huán)水溫升，℃；δt為凝汽器傳熱端差，℃，若Δt/δt>1就應(yīng)考慮膠球清洗裝置的投運(yùn)及凝汽器氣密性檢測。