某电厂凝汽器真空低事件的分析及预控措施

李永飞，卞 静

(国家电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

某电厂凝汽器真空低事件的分析及预控措施

李永飞，卞 静

(国家电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002)

通过对水环真空泵结构、工作原理的剖析，分析了凝汽器真空低对机组的影响，并针对某电厂发生的真空低事件，描述了事件发生的过程及其原因，并制定了相应的预控措施，以确保机组的安全运行。

水环真空泵；凝汽器；分离器；预防措施

0 引言

某电厂2×600 MW机组，凝汽器由东方汽轮机厂生产，型号为N-36000-5，为双背压、单流程、双壳体管式、横向布置，高、低压串联形式的凝汽器。其设计背压为4.3 kPa高/5.5 kPa低，平均为4.9 kPa。真空泵为鹤见真空工程(上海)有限公司生产的200EVMA水环式机械真空泵。在真空泵工作时，还必须配备1套相应的真空泵组，由热交换器、气水分离器及其阀门管道等组成。

1 设备简介

1.1 凝汽器

凝汽器的主要用途是在汽轮机的排汽室建立并维持所要求的真空，以提高蒸汽的可用焓降，提高经济性；同时使汽轮机排汽凝结成水，促进水的循环使用。此外，凝汽器还有除氧功能。为此，凝汽器必须配置有效的抽真空设备，抽出系统中的不凝结气体，以建立和维持凝汽器的真空，另外轴封系统也需要抽气，以防止空气漏入汽缸。

凝汽器真空是机组运行的重要指标，能否维持合适的真空，对机组安全有很大的影响。若凝汽器真空过低，会有以下几种危害：

(1) 排汽压力升高，可用焓降减小；

(2) 机组出力降低，必须通过增加进汽量来维持要求的负荷，这样容易使调节级过负荷，机组轴向推力增加；

(3) 排汽缸及轴承座受热膨胀，产生振动；

(4) 排汽温度过高，可能会引起凝汽器冷却水管松弛，破坏严密性；

(5) 排气的容积流量减小，对末几级叶片工作不利，末级要产生脱流及旋流；

(6) 造成叶片的某一部位产生较大的激振力，可能损坏叶片。

某厂因冬天天气寒冷，水环真空泵补水管路冻结导致真空泵中水位过低，使真空泵中水环的密封性能变差，出力下降；同时空气通过真空泵倒流至凝汽器，使真空快速下降，影响机组的安全运行。

1.2 水环真空泵

水环真空泵由叶轮、泵体、吸排气盘、水环(水在泵体内壁形成的)、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成，水环真空泵的工作原理如图1所示。水在泵体内不仅作为工作介质，还起到密封的作用。泵体中叶轮被偏心安装，当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，在离心力的作用下，形成了1个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭水环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触(实际上叶片在水环内有一定的插入深度)。此时叶轮轮毂与水环之间形成1个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入。当结束吸气时，小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

图1 水环真空泵工作原理

水是真空泵中的重要工质，水量多少对真空泵的运行有一定的影响。真空泵分离器处有溢流口防止真空泵中的水位过高，运行中要注意真空泵的水位，防止补水不及时导致水位过低。

2 事件经过

2016-01-24T08:35，巡检人员就地检查，发现2C真空泵汽水分离器水位过低，检查确认为无盐水至真空泵补水管道冻结。联系设备维护部对2C真空泵补水管道进行解冻，停运2C真空泵并启动2A真空泵并入系统运行。在管道解冻期间，2C真空泵一直处于不备用状态。

13:07，2号机组负荷600 MW，A，B凝汽器真空97.99 kPa/98.29 kPa，2A真空泵对应A凝汽器运行，2B真空泵对应B凝汽器运行。

13:08，运行人员发现2号机真空开始下降，2A真空泵电流由194 A逐渐下降至136 A，2B真空泵电流由202 A逐渐上升至240 A。

13:10，开始手动减负荷。

13:15:04，A凝汽器真空小于80.3 kPa，A凝汽器真空低2、真空低1 2个报警发出。

13:15：40，B凝汽器真空小于80.3 kPa，B凝汽器真空低1、真空低2、真空低3 3个报警发出。

13:17:20，A凝汽器真空最低降至75.823 kPa。

13:17:30，B凝汽器真空最低降至77.262 kPa，2号机组负荷548 MW。运行人员就地检查，判断2A真空泵分离器水位低且水位计冻结，分析为补水管路冻结，立即联系集控室在DCS上关闭2A真空泵进口气控门，A，B凝汽器真空随即回升。

13:31，A，B凝汽器真空恢复正常，停运2A真空泵，负荷恢复至600 MW。

14：00，开启2号机凝结水至真空泵补水总门，关闭无盐水至真空泵补水总门，2C真空泵分离器补水管路疏通后水位补至正常，启动2C真空泵运行15 min，正常运行后停运。

全面检查机组各设备运行情况，确认轴向位移、推力瓦温度、机组振动等参数都在正常范围内，主辅机设备及真空泵恢复正常运行。

3 原因分析

(1) 真空泵组靠近机房大门处，大门为折叠式门，不能严密关闭。在极寒天气下，大量冷气会通过门缝漏入，导致无盐水至真空泵补水管路冻结，致使C，A真空泵内缺水，且A真空泵就地水位计上冻，增加了判断难度。

(2) 运行及维护人员都没有重视真空泵补水管路冻结这一安全隐患。维护人员用热水浇化2C真空泵补水管路后，打开2C泵补水滤网时仍无水流出，判断仍然有冻结管路未解开，但未进一步采取有效的解冻、防冻措施，以致2A真空泵分离器补水管路又冻结。

(3) 真空泵组系统如图2所示，由于2C，2A真空泵补水管路相继冻结，造成分离器水位低，真空泵抽吸能力逐步下降并失效。由于真空泵内原水环丢失，起不到密封的作用，真空泵进口阀无联关条件，且2C，2A真空泵分离器排气逆止阀不回座或不严密，使空气沿分离器出口逆止门倒流进入分离器，经真空泵泵体回流至凝汽器，导致真空下降较快。这是造成本次凝汽器真空低的直接原因。

4 采取措施

图2 真空泵组系统

(1) 真空泵有2路水源：一路无盐水，另一路凝结水。凝结水虽然水温较高，约20 ℃，但压力也较高，易损坏分离器浮子，所以凝结水只是作为备用补水方式，自机组投产以来一直未被使用。14:00后，采取凝结水向真空泵补水、节流凝结水至真空泵补水手动门的方式，这样既能满足补水需要，又能利用较高的凝结水温防止管路冻结。

(2) 全面复查机房的防冻措施，并封堵机房东大门的缝隙，减少冷空气的侵入；同时加强厂区采暖系统的检查，确保重要设备区域能正常供暖。

(3) 补充真空泵电流不正常报警信号，引入到DCS画面，便于运行人员迅速判断和处理真空泵异常。当真空泵电流变化超过正常运行电流的10 %时，发出报警。针对2号机组低真空报警没有分级且与跳机值比较接近的问题(报警值为80.3 kPa，跳机值为74.7 kPa)，组织进行报警优化工作，对能够引发停机停炉的各模拟量进行保护，均改为1级报警、2级报警，以保证充足的报警提前量，便于运行人员对事故进行判断和处理。凝汽器真空开关量由原来的小于80.3 kPa报警，改为小于85.0 kPa报警，增加了凝汽器真空模拟量小于87.0 kPa报警。

(4) 2C，2A真空泵分离器出口逆止门未自动回座，应检查处理，并利用停机机会进行定期维护检查。由于分离器出口处水汽较多，逆止门容易生锈卡涩，建议每周增加1次逆止门定期活动试验工作，确保逆止门正常动作。

5 结束语

凝汽器真空是机组运行的重要参数，真空降低对机组的危害极大，因此在运行中应严密监视真空变化，发现真空异常时，应及时采取措施，控制好真空变化，确保机组的安全运行。

1 沈士一，康 松．汽轮机原理[M]．北京：中国电力出版社，2007.

2 马岩昕．300 MW机组运行中真空低的原因分析及采取的措施[J].电力安全技术，2012，14(6)：15-17.

2016-10-29。

李永飞(1985—)，男，助理工程师，主要从事火电厂集控运行工作，email：liyongfei7311@163.com。

卞 静(1984—)，女，助理工程师，主要从事火电厂集控运行工作。