汽轮机凝汽器最佳运行工况实时分析技术的研究

丛辉

摘 要：随着电力企业对电机组大容量方向的发展需要，机组发生故障的危害程度也会逐步增加。因此，为了保证运行中没有出现故障状态，就需要对凝汽器系统性能诊断进行研究，分析汽轮机凝汽器在各种工况下的运行特性，对于提高汽轮机的运行水平具有重要意义。该文通过分析汽轮机凝汽器凝结蒸汽量的变化规律，利用优化方法，在调整循环冷却水泵群的配伍上，把理论分析和试验分析相结合，同时对汽轮机的主要特性和运行故障诊断进行了阐述。

关键词：汽轮机凝汽器 循环 优化 监测 技术

中图分类号：TK264.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0034-01

电力机组运行经济性是发电厂日常运行管理的一项重要内容。对于发电厂性能分析与优化，首先需要确定发电机组运行的经济状况并分析经济性降低的各种因素，检查凝汽设备的真空系统是否严密，防止凝结水含氧量升高。同时对真空系统进行状态监测和故障诊断，利用温升和端差来监测凝汽器运行状况。根据已有的修正曲线和凝汽器运行状态监测信息准确确定这些主要参数的应达值，对设备运行状态进行评估，判定其所处的状态，进行显示和记录，对异常状态进行警报和及时的处理，以此来确保机组的安全经济运行。

1 汽轮机的凝汽器

1.1 汽轮机的凝汽器是一个故障频发、复杂多变的设备

随着电机组大容量的应用，为了保证机组在运行中没有出现故障状态，就需要对凝汽器系统性能诊断的研究，对提高机组运行经济性、预测凝汽器的早期故障具有重要的参考价值。在生产过程中，利用变量之间的最佳配伍比例来发挥凝汽器设备作用，可以有效提高热机在能量转换过程中的工作效率。

1.2 凝汽器压力应达值计算及分析

凝汽器的压力是影响机组的安全经济运行的主要因素。凝汽器压力的应达值要保持在运行工况条件下应该达到的最佳值。在运行工况下确定凝汽器压力的应达值，所得到的测量数据可以作为电厂节能分析的参考依据和监视设备故障的辅助手段。由于汽轮机凝汽器冷却面积的不同区域中，汽流速度和冷却水流速的排列形式都不尽相同，所以不同区域内的传热系数也有很大差别，需要选用一种适于计算所需的凝汽器方法。

1.3 汽轮机凝汽器的运行方式对电厂经济性的影响

汽轮机凝汽器的运行方式实质上是研究汽轮机、凝汽器和循环水泵三个子系统的各自运行特性，三者的相互配合的运行方式为最佳运行方式。

2 汽轮机凝汽器故障诊断

2.1 诊断方法

凝汽器的故障诊断是整个电厂设备故障诊断的一个子系统，经过分析发现，很多诊断方法上与电厂实际结合不太紧密，需要与人工智能、神经网络、模糊数学相结合。各种故障只有利用多种方法才能获得用户满意，目前的普遍方法是凭借经验和大量试验来确定，同时还可以利用故障诊断灰色系统方法来研究信息的关系，去揭示未知的诊断信息。

2.2 建立最佳真空模型

由于凝汽器水侧污垢长期存在，对凝汽器运行产生重要影响。因此，重点是通过微增出力试验和循环水泵耗功试验，结合电厂实际运行数据，在实现电厂机组循环水优化的基础上，确定汽轮机运行时的最佳真空模型。这些方法可以较精确地计算汽相流场以及空气浓度、传热系数和热负荷等重要参数的分布，是分析评价汽轮机冷凝器是否合理性的一种有效手段。

2.3 真空系统性能的评定

真空系统中凝汽器是汽轮机真空系统的核心设备，其运行性能对汽轮机组循环热效率有很大的影响，真空系统性能的优劣直接决定凝汽器真空的好坏。凝汽器的耗水量约占电厂总耗水量的43.8%～80%，诸多数据表明，凝汽设备对于火电机组的运行维护是一个至关重要的设备。如果真空系统不严密会影响机组理想焓降，就会造成凝结水含氧量升高，导致机组的腐蚀加速。例如：凝汽器水侧污垢普遍存在，增大了凝汽器传热热阻的阻力，凝汽器端差高于设计值，造成设备在低真空或增加循环水量和循环水泵耗功的情况下运行，减少了电厂的整体经济效益。

2.4 汽轮机冷凝汽器全工况运行检测

计算分析以两个迎风面风速工况，即轴流风机全速运行和半速运行为例。通过观察汽轮机凝汽器凝结蒸汽量的变化曲线，可以看到，随空冷凝汽器进口空气温度升高，相应的汽轮机背压也相应升高。随凝汽器凝结蒸汽量的增加，凝汽器凝结温度和背压也增加，此时机组运行经济性明显下降。因此，在温度较高的季节，要想保证汽轮机安全经济运行，就需要降低凝汽器热负荷，导致机组达不到设计出力。反之，如果汽轮机要在高背压下运行，机组运行的经济性降低。空冷凝汽器性能考核验收实验也是以该性能曲线为依据，按照 VGB-R131Me导则，对汽轮机的空冷凝汽器性能考核验收，当所测得的凝结蒸汽量超过相同气温条件下查得的蒸汽量，就表明空冷凝汽器满足设计要求，反之，表明汽轮机凝汽器性能考核达不到要求。

3 结语

总之，汽轮机冷凝汽器凝与蒸汽量有关，需要掌握汽轮机凝结蒸汽量温度的变化规律，对于进行直接空冷凝汽器全工况运行特性分析有指导意义。

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