300MW汽轮机组凝汽器真空问题研究

张俊毅

摘 要：本文首先分析了凝汽器真空变化对机组造成的影响，在其基础上分别从ps上升因素、pa上升因素出发对凝汽器真空值的主要影响因素展开论述。为了加深对300MW汽轮机组凝汽器真空问题的研究，本文以某电厂的实际运行情况为例，对凝汽式汽轮机组真空问题中的材料以及分离器水位异常问题展开深入分析，为今后真空问题的研究奠定了基础。

关键词：凝汽器；汽轮机；真空

机组运行效率主要受汽轮机组真空的影响，当300MW机组凝汽器真空下降1kPa时，如果主蒸汽流量不发生改变，主机做功效率随之降低0.71%，与此同时一些辅机设备的出力也会随之有所增加，对机组运行经济性造成重大影响[ 1 ]。其中最常见的问题就是凝汽器真空异常问题。很多学者纷纷加入该问题的研究队伍当中，但是获得的成果不是很理想，因此，本文的研究内容具有重大意义。

一、凝汽器真空变化对机组造成的影响

凝汽器真空作为凝汽式汽轮机的主要参数，不仅对汽轮机的安全有着重大影响，而且对其经济运行也有重大影响[ 2 ]。

朗肯循环的热效率表达公式为：

？浊=？驻q/（q1-q2）

其中？浊代表热效率；q1代表蒸汽初焓；q2代表凝结水焓；？驻q代表理想焓降。

根据热效率表达公式可知，假如汽轮机进气参数不发生任何改变，那么降低排汽压力就可以在原始值的基础上增加理想焓降？驻q，以此達到提高汽轮机循环热效率的目的。另外，机组耗汽量会随着凝汽器真空的升高而减小，并且在此期间经济性能也会有所提升。

二、凝汽器真空值的主要影响因素

凝汽器真空值的影响因素主要有两个，其中一个是凝汽器内湿饱和蒸汽压力ps，另外一个是凝汽器不凝结气体的分量pa。依据道尔顿定律，将混合物所有分压力进行融合，构成总压力，凝汽器压力公式为pb=ps+pa，其中ps与运行中的凝汽器热力特征之间具有重大联系，而与pa联系比较大的除了真空系统中的真空泵运行以外，还有真空泄漏量[ 3 ]。

如果pb升高，那么机组真空就会降低，这一现象产生的主要原因在于pa上升，或者ps上升。

（一）ps上升因素

1）循环冷却水减少或者发生中断的原因有很多，主要包括循环水管路漏水量比较大、凝汽器发生二次滤网阻塞、循环水泵发生故障无法正常工作、循环水泵入口的旋转滤网发生阻塞无法正常工作、循环水泵出口蝶阀发生故障无法正常工作；

2）凝汽器内部换热面积比较小，并存有减少趋势，造成这一现象的主要原因是凝汽器的实际水位比较高，使得部分冷却水管被淹没；

3）由于冷却水管内部表面受到严重污染，对换热效果造成了严重影响；

4）凝汽器汽侧有大量的热水涌入，经过汽化形成饱和蒸汽；

5）轴封至轴加回汽门误动；

6）轴加水位满水。

（二）pa上升因素

1）由于真空泵发生故障，导致出力有所下降。

2）真空与负压系统之间发生泄露，导致空气漏入凝汽器。

3）分离器水位发生异常，降低准确性。

三、实例分析

300MW汽轮机组凝汽器在实际运行当中，真空发生变化比较频繁，如果是骤降，那么机组安全运行就会受到威胁；如果是偏低，那么机组的经济性就会受到威胁[ 4 ]。本文以某电厂的实际运行情况为例，对凝汽式汽轮机组真空问题中的材料以及分离器水位异常展开深入分析[ 5 ]。

1）凝汽器具体参数。制造厂商是哈尔滨汽轮机厂，选取凝汽器型号N-17400-1，该设备对应的冷却面积大小为17400，冷却水最高温度为34.0℃，通常情况下温度为24.5℃，主要包括2个冷却水流程，汽侧压力为5.89kPa，采用钛管制成冷却管，而管板的材料选取的是复合钛板，其中冷却管内部水流度是2.23m/s，使用冷却管总数为20100，对应的汽轮机排气量为527t/h。

2）有由于这个工厂离海边不是很远，而冷却管制作材料为钛管，在实际运行过程中，海水会对其造成腐蚀，导致滤网以及冷却管等设备受到严重脏污以及腐蚀影响，降低了换热效果。另外二次滤网也很容易造成堵塞，如果不能够在第一时间对其进行冲洗，差压过大就会降低真空，为了解决这些问题，二次滤网采用了自动冲洗系统，在一定程度上提高了机组真空的稳定性。

3）分离器水位发生异常对真空造成的影响。当分离器的水位比较高时，凝汽器内部没有办法凝结气体将其排出，导致真空下降；当水位比较低时，真空系统会有空气进入，尤其是真空泵切换过程最容易进入空气，在此期间补水不够及时，空气通道就会形成，从而加快真空降低速度。

四、总结

综上所述，300MW汽轮机组凝汽器受到的影响因素有很多，主要包括凝汽器不凝结气体的分量pa、凝汽器内湿饱和蒸汽压力ps。本文以某工厂为例对凝汽式汽轮机组真空问题中的材料以及分离器水位异常展开深入分析，根据分析结果可知其危害性非常大，因此必须定期安排真空严密性试验，从而在第一时间发现问题并解决。

参考文献：

[1] 程东涛，张欢.某1000MW汽轮机凝汽器冷却面积增容问题研究[J].中国电力，2016，49（4）：108-111.

[2] 李洪春.影响汽轮机经济性的因素及其影响值的计算方法[J].黑龙江科技信息，2008（15）：76-77.？

[3] 何剑坤，马昌盛.AP1000核电汽轮机组凝汽器变形问题研究[J].机械工程师，2016（7）：179-180.

[4] 马宇.国产300MW汽轮发电机组凝汽器真空下降的原因及处理方法[J].低碳世界，2016（30）：117-118.

[5] 国家发展和改革委员会.凝汽器与真空系统运行维护导则[M].北京：中国电力出版社.