安装阶段凝汽器端差降低工艺

方昊军，梁浩

（河北省电力建设第一工程公司，石家庄市，050021）

0 引言

凝汽器端差是指汽轮机排汽温度与凝汽器循环水出口温度之差。凝汽器端差越小，排汽温度越接近循环水出口温度，对应的排汽绝对压力越低，排汽焓值越低，蒸汽做功能力就越强，汽轮机就多发电。但是，随着端差的减小，循环水的压力和流量将增大，循环水泵的耗电量亦将增大，当增加的耗电量等于汽轮机增加的出力时，此时的端差即最佳端差。当运行端差小于此端差时，经济性必然降低。

端差是反映凝汽设备热交换状况的指标，端差除了与循环水量、速度、进口温度有关外，还与凝汽器冷凝管表面清洁度、真空系统严密性有关。

造成凝汽器端差大（或增大）有设计、制造、安装和运行等多种原因。作为电力建设施工单位，可以控制端差的措施主要集中在安装阶段。围绕端差产生的技术原因，在安装过程中应从保证换热面积最大化、保证清洁度、保证真空系统严密性三方面采取相应措施，尽量避免或杜绝投运后端差的增大。

1 保证换热面积最大化的措施

1.1 凝汽器外形尺寸控制

凝汽器有效容积的大小直接影响排汽和冷却水的换热面积。在施工过程中，为保证安装的可靠性，一般选取两端板（胀板）间距的公差范围为-20～0 mm，此公差要求已充分考虑到安装误差及冷凝管（铜管、钛管或不锈钢管）过短造成后续胀切管无法进行等因素。

以单台600 MW机组、型号N-35000型，双背压、双壳体、单流程、表面式凝汽器为例，冷却管为钛管，2台凝汽器共有规格为φ25 mm×0.7 mm（长度L= 11.205 m）钛管40 056根，换热面积为3.5万m2。两胀板间距每缩短10 mm，换热面积将减少31.44 m2；如果缩短20 mm，换热面积将减少62.89 m2。

在安装过程中若选取公差范围-20～0 mm中的上限值0 mm，则换热面积就会增加60 m2左右。换热面积的增加对于提高端差指标非常有利，因此建议在可能的基础上尽量选取上限值。

1.2 加大换热效果的控制

蒸汽通过冷凝管表面凝结成水，逐层滴流到凝汽器热井汇成凝结水。冷凝管的布置方式会影响到蒸汽凝结效果，应降低堵管率或彻底避免堵管。每堵死1根冷凝管，换热面积就减少879.2 mm2。

为了避免冷凝管破裂和管口漏水，应该采取以下措施：

（1）加强原材料检验，严格控制穿、胀、切、焊管全过程。

（2）控制管孔清洁度。

（3）最关键是凝汽器隔板安装调整，良好的同心度可避免因穿管应力造成划痕破裂。

隔板安装调整方案为：

（1）以N-35000型凝汽器为例，每侧14道隔板，安装前每1道隔板都要设立检查孔，且检查孔应一一对应。每块隔板上至少要有3个检查孔，以检查孔为基准，对检查孔的纵横中心进行画线，并在3个检查孔上作明显标志，且每个孔的位置在14道隔板上应一一对应。

（2）查看隔板编号，编号位于隔板上下端面，装配时按编号及正反面顺序进行；隔板就位后，将相临隔板穿入拉杆（双头螺栓拉杆），进行临时固定。

（3）按同样方法将另一侧隔板就位并穿拉杆，保证其垂直度偏差不大于1 mm/m，管孔平直度不大于2 mm。

（4）调整隔板，使其垂直于底板，垂直度每米不大于1 mm，总量不大于8 mm；隔板距离偏差不大于2 mm。用钢丝悬重锤找正隔板的管孔同心度，重锤质量为20 kg。找同心度测量时应对钢丝垂弧数值进行修正，以保证端板、隔板的同心度。

钢丝垂弧数值计算公式为：

式中：fx为垂弧，mm；fm为最大垂弧，mm；mp为钢丝单位长度的质量，g/m；mw为悬挂的质量，kg；x为钢丝固定点到所求垂弧点的距离，m；钢丝两固定点间的距离为2l，m。

钢丝两固定点间的距离为11.205 m，0.50 mm钢丝单位长度的质量为1.53 g/m，悬挂质量为20 kg，因此fm=1.2 mm。

根据公式（2）得出，20 kg重锤，0.50 mm钢丝，钢丝固定点位于两端端板，钢丝最大垂弧1.2 mm，管板对应的管孔中心同心度偏差不大于1.5 mm。

（5）隔板全部找好后进行平直度调整，调整完毕后进行点焊固定。

2 保证清洁度的措施

2.1 严格控制穿管工艺

清洁度控制是凝汽器安装中的一个重要环节，一般对于穿管前的清洁度检查验收比较重视，而由于穿管过程中和穿管后期时间跨度大，周期较长，容易被大家忽视。

穿管过程杂质产生方式主要有风沙、雨雪、恶劣天气、中间捎带、不良穿管方法等因素。清洁度保证应在以下几方面做好过程控制：

（1）做好穿管前的交底工作，派专人昼夜监督穿管过程。

（2）风沙、雨雪天气停止穿管，并覆盖管板表面；雨雪过后，若冷凝管有水，必须擦拭干净，否则雨水进入管孔将会锈蚀冷凝管。

（3）穿管后冷凝管抽查检验。中间隔板孔的附着杂物会由冷凝管带到对面胀板孔，此点容易被忽视。因此穿管后，应将管子部分退回进行抽检，若确有杂物捎带，须全部退出胀板孔进行认真清理。

（4）穿管最后阶段，部分难以穿入的管子，避免用附有杂物的物体敲击，防止杂物进入管孔。

2.2 合理布置冷凝管，防止内部淤垢

（1）在循环水中适时适量添加阻垢剂，防止冷凝管结垢。

（2）根据设计意图合理调整冷凝管安装坡度，进水侧管口标高尽量取上限值，出水侧管口标高尽量取下限值。

（3）对于部分机组凝汽器冷凝管水平布置情况，仍应考虑偏差因素，通过合理选取上限值和下限值，调整安装坡度，减少积水和结垢。

2.3 冷凝管端口胀切工艺控制

（1）对于钛或不锈钢材质冷凝管胀切，在钛管或不锈钢管露出管板0.3～0.5 mm后采用自熔焊工艺焊接。

（2）对于铜材质冷凝管胀切，在铜管露出管板1～3 mm后，应把进水口翻边15°；若施工许可，应尽量减少外露长度，可取下限值即1 mm。

（3）管口切割应光滑、无毛刺，翻边角度尽可能大些。若允许在胀板上涂抹1层防腐层并与管口平齐，则可彻底杜绝管口挂纤维物质的可能。

2.4 正确安装胶球清洗系统

胶球清洗系统起着在运行中清洗冷凝管内部附着物的作用，清洗后加大换热效率，降低凝汽器端差。

考核胶球系统的一个重要指标就是收球率，引起回收率低的因素有2方面：一是有的胶球因收球状态下格栅四周与筒壁间隙过大，当大于格栅空隙宽度将造成胶球顺循环水回水进入江河或冷却塔；二是凝汽器内部有死角，胶球卡塞在缝隙里。

在安装胶球清洗系统时测量校正格栅间隙很重要，一般不会忽略；但对于凝汽器水侧结构亦应引起充分重视。在水室端盖中，牺牲阳极板与端盖之间是否存在间隙，过大或过小都不会影响收球效果，但当间隙略小于胶球直径时，就有可能造成胶球卡住。另外，一些死角和棱角在不影响凝汽器结构的前提下，应尽量进行必要的修整。

3 保证真空系统严密性措施

真空系统不严密的典型特征表现在：真空缓慢降到某一定值即保持稳定，这说明漏气量和抽气量达到了平衡，而且随着负荷的升高，汽轮机真空也随着提高。真空缓慢下降一般对机组的安全威胁不太大，但对汽轮机经济性影响较大。

低压缸后轴封是空气易漏部位，当后轴封供汽不足或中断时，将会有大量空气漏入排汽缸，不但会使汽轮机的真空降低，还会因冷空气冷却轴颈使转子收缩造成胀差。而且轴封的间隙越大，对机组的真空影响越明显。后轴封供汽中断，通常是由于负荷大幅度变化、供汽汽源中断或汽封系统进水等情况造成的。

因此在安装阶段，主要采取以下措施来保证真空严密性：

（1）在安装法兰连接件时，仔细检查接合面，接触不良时，要进行必要的对研或研刮，并且所加装的垫要符合规范要求。

（2）减少管接头连接，多采用焊接连接。在必须采用管接头连接的情况下，尽量采用球形接头的管接头。

（3）逐个检查热工控制仪表接点的严密性，尤其在试抽真空时更应认真检查。

（4）设备备用口及时封堵。

（5）汽封加热器疏水考虑采用多级水封方式进入凝汽器。

（6）调整汽轮机低压缸端部汽封间隙取下限。汽封间隙一般要求为0.50±0.05 mm，在不影响安全的情况下，端部汽封套建议取下限值，即0.45 mm。

（7）认真实施灌水试验，并对参加灌水检漏的系统进行严格质量控制。

4 结语

实践证明，以上措施的实施对于降低凝汽器端差大有裨益。河北省电力建设第一工程公司承建的定洲电厂一期工程1号机，端差设计目标值为4℃，而经过严格过程控制，实际端差值仅为2.84℃；江苏沙洲一期工程2号机，端差设计目标值为5～8℃，而实际端差值仅为3.17℃；北仑三期工程7号机端差设计目标值为3.6℃，而实际端差值仅为2.9℃。端差值的有效控制，提高了机组经济性，为电厂带来了经济效益和社会效益。

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