湿冷机组凝汽器真空变化分析

榆林职业技术学院神木校区 2014 级毕业设计（论文） 湿冷机组凝汽器真空变化分析 年 级: 14 热电学生 学 号: 140401 姓 名: 张旭 专 业: 电厂热能动力装置 指导老师: 张轩 二一七年三月 - 1 - 目录 摘要.- 3 - ABSTRACT.- 4 - 第 1 章 绪 论.- 5 - 1.1 课题背景与意义.- 5 - 1.2 国内外的研究现状.- 6 - 1.3 本文要解决的问题及所用方法.- 8 - 第二章 凝汽器概述.1 2.1 凝汽设备的作用.1 2.2.电厂汽轮机凝汽器真空.1 2.3 火电厂湿冷机组冷却系统的结构.2 2.4 凝汽器换热端差对机组热耗的影响.2 2.5 空冷机组和湿冷机组的煤耗性能分析.2 2.6 环境温度对湿冷机组冷却方式的影响.2 2.7 汽轮机冷端系统简述.3 2.8 引起凝结器内真空下降的主要原因.4 第三章 最佳真空确定方法的改进.8 3.1 循环水费用对凝汽器最佳真空的影响.8 3.2 汽轮机排汽阻力对凝汽器最佳真空的影响.9 3.3 抽气器(或真空泵)耗功率对凝汽器最佳真空的影响.9 3.4 清洁系数对凝汽器最佳真空的影响.10 3.5 锅炉补充水对凝汽器最佳真空的影响.10 3.6 循环水最小流速对凝汽器最佳真空的影响.11 参 考 文 献.11 致 谢.12 - 2 - 摘要摘要 分析了汽轮机凝汽器真空下降的危害、现象、原因及处理方法，结合本 单位机组的特点提出了相应的故障预防措施，以保证机组真空系统的正常运行。 汽轮机真空系统是火电厂的一个重要系统。运行中，凝汽器的真空下降将直 接引起汽轮机热耗、汽耗增大和出力降低。一台 200MW 的汽轮机，真空下降 1% 将引起热耗增加 0.7%0.8%。真空降低，会使排汽温度升高，影响汽轮机的安 全运行。也就是说凝汽器真空的变化，对机组的经济性和安全性都有很大影响， 所以运行中必须严格监视凝汽器的工作情况。凝汽器真空下降的原因很多，分 析其原因，总结经验，提出相应的预防措施，这样才能更好的保证机组的正常 稳定和经济运行。 关键词关键词：凝汽器真空下降；原因分析；处理 - 3 - Abstract This paper analyzes the harm, phenomenon, reason and treatment method of the vacuum drop of the condenser of the steam turbine, and puts forward the corresponding preventive measures to ensure the normal operation of the vacuum system. Steam turbine vacuum system is an important system in thermal power plant. During the operation, the vacuum drop of the condenser will directly cause the heat consumption, steam consumption and output. A 200MW turbine, vacuum down 1% will cause heat consumption increased by 0.7% 0.8%. When the vacuum is reduced, the exhaust temperature will increase, which will affect the safe operation of the turbine. That is to say, the change of condenser vacuum has a great influence on the economy and safety of the unit, so it is necessary to monitor the working condition of condenser. There are many reasons for the vacuum drop of condenser, the reason is analyzed, the experience is summed up, and the corresponding preventive measures are put forward. Key words: condenser vacuum drop; cause analysis; treatment - 4 - 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题背景与意义课题背景与意义 凝汽器最佳真空的定义是增加循环水量使汽轮机电功率的增加值与循环水 泵的耗电量增加值之间的差值达到最大时所对应的真空1。其值的大小也对电 厂安全性和经济性有很大的影响。因此，无论是设计还是运行部门都希望寻找 到凝汽器的最佳真空，以便减少设备投资、降低运行费用、提高汽轮机的运行 经济水平。 保持凝汽器在最佳真空或接近最佳真空附近工作对汽轮发电机组具有十分 重要的意义。在进汽温度不变的情况下汽轮机排汽温度每降低 10，机组的热 效率增加 3.5%；在机组通常的背压范围内，凝汽器压力每改变 1kPa 时，汽轮 机功率改变 1%-2%，这在电厂可是相当可观的2。如果凝汽器真空过低，不 仅会引起蒸汽在机组中的有效焓降减小，循环热效率下降，还会导致汽轮机排 汽温度升高，排汽缸变形和轴承中心改变所引起的振动等故障。在实际中，凝 汽器真空降低还存在许多危害。凝结水中含氧量增加，最高超过 100%时，凝 结水系统设备和管道被腐蚀产生的氧化铁进入锅炉，将会腐蚀水冷壁、过热器 等设备和管道。与额定真空相比，凝汽器真空提高后，甩负荷时，调节系统的 振荡次数、过渡时间减少，超调量减少，最大飞升转速升高，稳定转速提高3。 由上述可知提高凝汽器真空或使凝汽器在最佳真空值下运行对于电厂的意 义。不仅仅是提高了热经济性和汽轮发电机组的运行安全性，还使电力行业能 够在市场经济体制下更有竞争力4。它不仅能带来更好的效益，还为国家的节 能减排尽了一份力。因此，使凝汽器在最佳真空下运行是所有电力员工的奋斗 目标。 1.2 国内外的研究现状国内外的研究现状 目前，已经有不少参考文献对凝汽器最佳真空的确定方法进行了讨论。在 凝汽器的设计阶段，其最佳真空一般是在汽轮机热力特性一定的前提下，通过 技术经济比较，确定凝汽器的真空、冷却面积和冷却水量的最佳值。常用的方 法主要有“最大收益法”和“最低总年运行费用法”两种5。而在汽轮机的实际运 - 5 - 行阶段，凝汽器的冷却面积已经确定，则最佳真空的选取是在某一确定的汽轮 机负荷和冷却水温度的前提下，通过使汽轮机功率的增加值与冷却水泵消耗功 率的增加值间的差值达到最大来确定最佳冷却水量，从而选择凝汽器的最佳真 空。这一定义体现了几组热经济性最佳的原则6。在以原燃料价格和电价稳定 的发输配电集中管理、运营时期，它一直在发电企业的运营实践中发挥着知道 作用。 上述最佳真空的确定方法对于实现凝汽器投资及运行费用的优化起到了很 重要的作用；但其最大的问题是在冷却水运行费用处理上只考虑到输送冷却水 所消耗的冷却水泵电功率，而没有考虑到在利用冷却水的同时对水资源的消耗 以及对河流或大气所造成的热污染情况。实际上，随着人们水资源保护及环境 保护意识的提高，凝汽器所消耗的冷却水量以及向河流或大气所排放的热水 (汽)量对水资源和环境的影响已经开始受到有关部门的重视，由此造成的经济 损失已不容忽视。例如，某城市对取自河流的凝汽器冷却水所收的水资源管理 费为每吨 2 分钱， 而排放入河流的热水每吨又收取热污染费 1 分钱。这样， 该厂每利用 1t 冷却水就要消耗 3 分钱的费用，单对于 1 台 200MW 汽轮机，每 年为此消耗达 515 万元左右。对于冷却水采用闭式循环的凝汽器，由于需要利 用地下水作为冷却水的补充水, 而地下水的价格更高，有些城市达到 0.68 元 /t，则相应的由于冷却水而造成的运行费用也相应提高。此外，冷却塔在对冷 却水进行冷却的过程中，其排放出的水汽容易使当地路面或建筑物上结冰或使 冷却却塔上部很大的空间范围内产生水雾或云，亦即冷却塔所排放的可见水汽 实际上也是一种污染。在国外，已经开始对冷却塔所排放的可见水汽量进行限 制。我国是联合国气候变化框架公约的签字国。因此，无论是凝汽器的设 计还是运行阶段，其最佳真空的确定，都应该考虑到在利用冷却的同时对水资 源的消耗和对河流或大气所造成的热污染情况，以及由此而产生的经济损失。 这样，才能保证所选取的凝汽器真空是真正意义的最佳真空。但是，在电力市 场环境下，发电企业成为只有持续盈利才能生存和发展的市场竞争者，对影响 盈利的原燃料价格和上网电价的任何波动都十分敏感。然而，原燃料价格受市 场供求关系影响起伏不定，上网电价因发电成本和竞价策略不同随时可变，但 上述凝汽器最佳真空的定义并没有虑及这些因素对发电企业的盈利的影响7。 随着我国电力市场体制的逐步完善和竞价上网的全面展开，对汽轮机的运 行经济性提出了更高的要求。其中，大容量汽轮机主要辅机的合理运行方式对 汽轮机的经济性产生了很大的影响。在汽轮机的众多辅助设备中，当给水泵采 用小汽轮机带动后，冷却水系统中的循环水泵成为耗电量最大的设备，约占汽 轮发电机组发电量的 1%-1.5%。这就要求汽轮机运行部门根据当时的汽轮机 - 6 - 负荷和冷却水温度，及时调整冷却水系统的运行方式，调整循环水泵运行的台 数，实现冷却水系统的优化运行，保持凝汽器在最佳真空下运行，最大限度的 提高汽轮机的运行经济性。这就是以往的凝汽器最佳真空定义所考虑不到的地 方8。因此，现在迫切寻求一种新的，能适应市场体制下的凝汽器最佳真空的 新定义。 影响凝汽器最佳真空的因素有很多。传统定义的凝汽器真空考虑的是在换 热面积一定的前提下，主要有：汽轮机排汽量、循环水流量、循环水入口温度。 其中循环水入口温度取决于当地的气温条件，短时间内不会改变，则在汽轮机 负荷一定的条件下，要提高凝汽器的真空只能靠增加循环水流量9。也就是说， 要提高凝汽器的真空必须以增加循环水泵的泵耗为代价。然而循环水泵是电厂 厂用电消耗主要设备，增大循环水量虽然可以是汽轮发电机组的电功率增加， 但同时循环水泵的耗功率也在增加。这就存在背压降低使汽轮发电机组电功率 的增加值能否补偿增加循环水量使循环水泵耗功率的增加值的问题，因此有了 最佳真空的概念10。 传统的凝汽器最佳真空定义考虑得并不全面。它只能保证在最佳真空下运 行能使机组的热经济性最高，但却不能保证发电企业在传统的最佳真空下运行 能获得最大的盈利，因此不再适合市场经济体制下的电力行业。所以研究出一 种能够适应市场经济体制下的电力行业的凝汽器最佳真空的新定义就显得意义 重大了。这种新定义要的最佳真空应该是使发电单位能获得最大盈利时所对应 的真空。正因为如此，新定义的凝汽器最佳真空要考虑到传统定义的最佳真空 所忽略的很多因素。这些因素对最佳真空的选择的影响同样不可忽视。 传统的凝汽器最佳真空计算方法忽略了凝汽器脏污程度、汽轮机排汽阻力、 锅炉补充水、抽气器（或真空泵）耗功率、凝结水溶氧量、循环水的费用、循 环水最低流速、凝结水过冷度11，因而使计算出的结果与实际的最佳真空有所 偏差。因而使汽轮发电机组的经济性有所降低。 综上所述，传统的凝汽器最佳真空确定方法已经不再合适目前的电力行业， 新的最佳真空定义势在必行。本文研究的是一种新的考虑节水因素的凝汽器最 佳真空的确定方法。此方法在追求最佳真空的同时还考虑到了循环冷却水的费 用，因此使凝汽器最佳真空反应的不仅仅是热经济性的高低，而是盈利。能确 保电厂在最佳盈利下来运行，对实际运行有着重大的意义。 - 7 - 1.3 本文要解决的问题及所用方法本文要解决的问题及所用方法 本文通过对目前凝汽器最佳真空确定方法的改进，分别讨论了在设计和运 行阶段考虑节约冷却水因素的凝汽器最佳真空的确定方法。首先深入的分析影 响汽轮机凝汽器真空的各种因素及其对凝汽器的影响的程度，例如循环水入口 温度、循环水的温升及凝汽器的短差等因素对凝汽器真空的影响；然后分析传 统的凝汽器最佳真空定义及在传统的定义下的凝汽器最佳真空的计算方法，再 提出自己要研究的考虑更多因素的最佳真空的新定义和在新定义下的凝汽器最 佳真空的计算方法；再通过对比分析出两种关于凝汽器最佳真空的确定方法的 优劣并用实例计算来验证；最后得出结论。 第一章 绪 论 - - 0 第二章第二章 凝汽器概述凝汽器概述 凝汽设备是汽轮机组的重要辅机之一，是朗肯循环中的重要一节。对整个电厂 的建设和安全、经济运行都有着决定性的影响。 从循环效率看，凝汽器真空的好 坏，即汽轮机组最终参数的高低，对循环效率所产生的影响是和机组初参数的影响 同等重要的。虽然提高凝汽器真空可以使汽轮机的理想焓降增大，电功率增加，但 不是真空越高越好。影响凝汽器真空的原因是多方面的，主要有：汽轮机排气量、 循环水流量、循环水入口温度等。 2.1 凝汽设备的作用凝汽设备的作用 （1）凝结作用 凝汽器通过冷却水与乏汽的热交换，带走乏汽的汽化潜热而 使其凝结成水，凝结水经回热加热而作为锅炉给水重复使用。 （2）建立并维持一定的真空 这是降低机组终参数、提高电厂循环效率所必 需的。 （3）除氧作用 现代凝汽器，特别是不单设除氧器的燃气蒸汽联合循环的装 置中的凝汽器和沸水堆核电机组的凝汽器，都要求有除氧的作用，以适应机组的防 腐要求。 （4）蓄水作用 凝汽器的蓄水作用既是汇集和贮存凝结水、热力系统中的各 种疏水、排汽和化学补给水的需要，也是缓冲运行中机组流量急剧变化、增加系统 调节稳定性的需求，同时还是确保凝结水泵必要的吸水压头的需要。 2.2.电厂汽轮机凝汽器真空电厂汽轮机凝汽器真空 发电机靠汽轮机启动，而汽轮机靠高压蒸汽吹动叶片而驱动。高压蒸汽从汽轮 机高压缸进入，从低压缸末端排出。进入汽轮机的蒸汽压力是一定的，如果末端的 压力越低，蒸汽的流速就越高，给汽轮机叶片的驱动力就越大。为了得到最大的蒸 汽效益，就在汽轮机低压缸末端设置一个凝汽器，凝汽器里都是水管，水管里面通 1 过冷水，将末端出来的蒸汽排到凝汽器里，蒸汽遇到通过冷却水的管道壁，就会立 即冷却，蒸汽凝结为水，其体积大幅度减小，使得凝汽器里的压力大幅度下降直至 快到真空状态，这样就使得高压缸进入的蒸汽能够以最快的速度吹动汽机叶片来做 功。所谓凝汽器的真空，就是指凝汽器里能够达到的真空度是多少。 2.3 火电厂湿冷机组冷却系统的结构火电厂湿冷机组冷却系统的结构 湿冷冷却系统中，汽轮机排汽系统进入表面式凝汽器中。在系统中，冷凝水主 要由凝结水泵进入汽轮机组的回热系统中，冷却水在凝汽器和冷却塔之间进行循环 往复的循环。湿冷机组中汽轮机排汽直接进入表面式凝汽器中，湿冷系统冷却介质 是循环冷却水，需要其无限循环。 2.4 凝汽器换热端差对机组热耗的影响凝汽器换热端差对机组热耗的影响 湿冷机组在设计下给水量和额定负荷条件下，汽轮机的热耗变化量与不同端口 冷却水的入口温度呈现正比关系，随着端差的升高，汽轮机组的热耗不断增加，在 相同端差条件下，入口冷却水的温度会越来越高，这时机组的热耗效率会越来越大; 最后，端差变化是对机组热耗影响的比较。湿冷机组在额定的负荷大小和额定的入 口介质温度条件下，汽轮机的热耗效率和端差变化呈现正比例函数关系。 2.5 空冷机组和湿冷机组的煤耗性能分析空冷机组和湿冷机组的煤耗性能分析 供电煤耗综合计算出了发电煤耗以及厂用电率的水平，也是一个发电企业经济 效益和发电技术完善程度的一个重要综合效益指标。 根据相关的统计结果显示， 在相同负荷情况下，不同的冷却方式的机组，空冷机组比湿冷机组的煤耗率要大， 而随着机组容量越大，机组供电煤耗的消耗就越小，其经济效益也就越高。 2.6 环境温度对湿冷机组冷却方式的影响环境温度对湿冷机组冷却方式的影响 在研究过程中我们发现，环境因素对湿冷机组的影响较小，比起空冷受环境温 度的影响，湿冷相对要有很大优势。 2 在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽设备起着冷源的作用，其 主要任务是将汽轮机排汽凝结成水并在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度。以 凝汽器为核心，内连汽轮机低压缸，外连循环水系统，构成了电站热力系统“冷端” 。根据汽轮机工作原理，凝汽器的真空度对汽轮机装置的效率、功率有重大影响， 因此凝汽器的工作效能直接影响到整个汽轮机组的热经济性。 汽轮机组冷端系统性能不良，严重影响整个机组的热经济性，机组冷端系统能 力差的问题一直困扰着电力行业,在我国有超过一半的大型湿冷机组凝汽器的运行压 力高于设计值 12kPa,这继而造成了火电机组的发电煤耗的升高。影响大型湿冷机 组冷端性能的因素众多,包括机组真空严密性、凝汽器蒸汽负荷、凝汽器清洁度、循 环冷却水进口温度、循环冷却水温升、凝汽器端差等。 通过对上述影响湿冷机组冷端性能的主要因素进行了细致详实的分析,对于指导 电厂运行调节而言,影响冷端性能的每一种因素分析是具有实际意义的。但同时也指 出上述影响因素对机组冷端性能的影响虽然是在相对独立的条件下得出的,但实际上 它们是相互联系的,对机组凝汽器冷端性能的影响是全方面的,并提出了提高机组凝汽 器运行性能的有效方法是确定凝汽器最佳真空值。这一方法最有操作性,也是电厂提 高机组经济性、降低发电煤耗、实现全厂经济效益最大化的最佳渠道。 2.7 汽轮机冷端系统简述汽轮机冷端系统简述 汽轮机冷端系统主要由汽轮机低压缸、表面式凝汽器、抽气设备、胶球清洗装 置、凝结水泵、循环水泵和循环水水源，以及这些部件之间的连接管道和管件等组 成。 空气进入凝汽器会产生如下危害: 1)使排汽压力和温度升高,真空下降,降低汽轮机的热经济性; 2)因排汽温度升高而使汽轮机低压缸变形,造成机组振动; 3)使凝结水中的含氧量增大,加剧低压管道和低压加热器的 腐蚀,增加除氧器负 3 担; 4)使凝结水过冷度增大增加抽气器的负担。 ),通过查漏发现主要漏点为: 1)真空破坏门不严; 2)回入凝汽器的低加疏水系统; 3)凝结水泵盘根处和抽空气门盘根处。对上述漏点是利用中、小修的机会进行 处理的,将真空破坏门进行了更换,并加装了密封水系统对真空破坏门进行密封。对回 入凝汽器的低加疏水系统泄漏的 U 型管进行了更换,消除了蒸汽进入凝汽器的可能。 对凝结水泵和抽空气门用的密封材料进行了合理选择,使空气从此处漏入量大幅减少。 凝汽器的端差由它的换热能力决定,在条件相同的情况下,铜管的导热系数又决定 了它的换热能力。铜管的导热系统由三 部分组成,即 1、2、3。 1 为凝汽 器汽侧的传热系数,汽侧是没有水垢的,在该侧影响传热的主要因素为:真空系统漏空 和表面附着的氧化皮。2 为铜管材质的传热系数。 3 为铜管水侧表面污垢的传 热系数。污垢一部分是由冷却水中的盐分在一定条件下产生的盐垢,特点是非常坚硬。 另一部分是冷却水中的污泥粘附的金属表面,其特点是比较松软。 它们对凝汽器的 换热效果均有影响,会使凝汽器的端差升高。 由于冷却塔的补水为地下水,含盐量较 大;且塔周围的环境差(紧靠煤场),二次滤网易堵,使胶环清洗装置不能正常投运(1 号、 2 号机胶球清洗装置已拆除),又因冷却水补水量大,而排污量有限,所以凝汽器铜管内 表面积有大量盐垢,而且非常坚硬,致使凝汽器端差最高时达 30。 因此,进行了如下 整治: 1)在循环水中适时加入阻垢剂,防止铜管结垢,在每年的 5 月、6 月份根据循环水 的耗氧量加死藻剂,进行杀菌死藻; 2)由于凝汽器铜管内结有一层较厚的硬垢,致使凝 汽器的端差很大,为此,热电分厂每年均对 3 台凝汽器至少进行 2 次酸洗; 3)在正常运 行中,根据端差的变化,适时进行高压水冲洗。通过整治,2 台凝汽器端差可维持在 810。 2.8 引起凝结器内真空下降的主要原因引起凝结器内真空下降的主要原因 1）冷却水温由于环境温度而升高，夏天较低，冬天较佳。 2）凝汽器冷却面 4 积污脏，影响传热效果，引起真空下降。 3）冷却水供水中断或水量不足引起冷却 水温升高，引起真空下降。 4）由于真空系统严密性不佳或轴封供汽中断，抽气器 工作失常等原因，使漏气 量增加而影响排汽压力，降低真空。 5）凝汽量水位升 高，使部分调管淹没而减少传热面积，进而影响真空。 6）凝汽器水位过高，超过 空气管口。 7）增加负荷或停用抽汽改为纯凝运行。 3 凝汽器真空下降的原因分析及对策 4 真空急剧恶化的原因分析及对策 （1）循环水中断 我厂射水抽气器的水源是经循环水泵出口门后的一个循环水 分支，当发生厂用电中断、循环水泵电机跳闸、循环水管爆裂等现象时，都可以导 致循环水中断，造成真空下降。为保证循环泵的正常运行和维持射水泵的正常运转， 在运行中应将，机组的循环水联络门处于开启备用状态，这样当一台机组 的泵发生故障时，可用另一机组的循环泵作备用。此外，我厂每台机组有两台射水 泵，一台使用一台备用。将，机组的射水出口母管加以连接，4 台设备互 为备用，提高了系统运行的稳定性。 轴封供汽中断 汽封压力调整器失灵、汽封 系统进水等，都可使轴封供汽中断，这样导致大量空气漏入排汽缸，使凝汽器真空 急剧下降。此时应迅速将均压箱的新汽入口门开启少许，保证排汽缸信号管有少许 蒸汽冒出。而汽封系统进水则应视具体情况酌情对待，严重时应打闸停机。 抽气器 故障 我厂抽气器为射水式抽气器，当射水泵失压或射水系统破裂，都将使抽气器 发生故障。此时要尽快切换备用泵，及时检修；如系统管道故障，应视情况采取应 急措施或停机处理。 凝汽器故障 凝汽器管泄漏、凝结水故障或运行人员维护不 当，都可以造成凝汽器满水而导致真空下降。 真空系统大量泄漏 由于真空系统 管道或阀门零件破裂损坏，引起大量空气漏入凝汽器，这时应尽快找出泄漏处，设 法采取应急检修措施堵漏，否则应停机检修。 （2）冬季运行问题 在冬季运行，利用限制凝汽器冷却水入口流量保持汽轮机 排汽温度，致使冷却水流速过低而在凝汽器冷却水出口管上部形成气囊，阻止冷却 水的排出。 对于上述问题，如处理不及时，将会迫使机组停机。因此要求在岗运 行人员做到对每台设备心中有数，迅速发现设备的故障点，确保安全、经济生产。 真空缓慢下降的原因分析及对策 真空缓慢下降经常发生，一般对机组的安全运行 威胁较小，而检查原因却较为困难。 5 （1）真空系统不严密 这一故障通常表现为汽轮机同一负荷下的真空值比正常 时低，并稳定在某一真空值，随着负荷的升高凝汽器真空反而升高。真空系统严密 程度与泄漏程度可以通过定期的真空系统严密性试验进行检验。若确认真空系统不 严密，则要仔细地找出泄漏处，可用蜡烛或专用的检漏仪器检测，并及时消除。 （2）凝汽器水位高 凝汽器水位升高，往往是因为凝结水泵运行不正常或水泵 有故障，使水泵负荷下降所致。必要时启动备用水泵，将故障泵停下进行检修。若 检查出凝结水硬度大或加热器水位高，可以判断凝汽器或加热器铜管破裂导致凝汽 器水位升高。此外凝结水再循环门也能造成凝汽器水位高，应多方面综合考虑。 （3）循环水量不足 相同负荷下（指排汽量相同），若凝汽器循环水出口温度 上升，即进出口温差增大，说明凝汽器循环水量不足，应检查循环水泵工作有无异 状，检查循环水泵出口压力、凝汽器水室入口水压和循环水进口水位，检查进口滤 网有无堵塞。 （4）抽气器工作不正常或效率降低 这种情况可看出凝汽器端差增大，主要 检查抽气器的水压是否正常，射水泵的工作电流、抽气器真空系统严密性如何，有 条件可试验抽气器的工作能力和效率。 、 （5）凝汽器铜管结垢 凝汽器铜管结垢，致使汽水热交换效率降低，端差增大， 凝汽器真空降低。 另外由自然条件决定，且随季节而变化。采用循环供水方式时， 冷却水温度主要由大气温度及当地大气中相对湿度所决定，同时冷却系统运行得好 坏，冷却系统的结构以及循环水的冷却设备在运行中维护调整得好坏对冷却水入口 温度也有较大影响。 通过以上的综合分析不难看出，影响凝汽器真空的因素众多复 杂，所以只有熟悉掌握机组系统原理，才能做出准确分析判断。当然也应了解真空 降低对机组的影响，主要表现为以下几个方面：其一是当汽机的排汽压力、温度升 高，蒸汽在机内的可用焓降减少，蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大，机组效率下降， 机组出力减少。其二是真空降低，要维持机组负荷不变，需增加蒸汽流量，引起末 级叶片可能过负荷，轴向推力增大，推力瓦温度升高，严重时可能烧毁推力瓦。其 三是凝汽器真空下降较大而排汽温度上升较高时，将使排汽缸及低压轴承座等部件 受热膨胀，引起机组中心偏移，可能发生振动。其四是由于排汽温度升高，可能引 起凝汽器冷却水管胀口松动，破坏凝汽器冷却水管严密性。其五是排汽的体积流量 减少，对末级叶片工作不利。所以，了解凝汽器真空下降可能产生的原因和后果， 6 才能确保及时准确地对故障进行处理。 1.凝汽器真空下降的危害 （1）凝汽器真空降低，使蒸汽做功能力下降，在保证机组负荷不变的情况下， 蒸汽流量增加，使叶片因蒸汽流量增大而过负荷。 （2）真空下降，会使机组轴向推力增大，机组轴向位移增大，严重时会造成推 力瓦过负荷磨损。 （3）真空下降，使低压缸排汽温度升高，低压缸温度升高，将使低压缸及低压 转子热膨胀、热变形增加。受此影响将使低压缸中心线发生变化，将引起机组振动 增大、低压胀差增大，也易使低压缸动静间隙变小，甚至消失，造成动静摩擦事故。 （4）真空下降，循环水出入口温度升高，将使凝汽器铜管温度升高，由于铜、 钢传热系数及膨胀系数不同，将使凝汽器铜管胀口松动，最终导致凝汽器泄露。有 可能温度升高时不漏，但当温度降回来时漏。 （5）随着真空下降，低压缸末级叶片容积流量将大幅减小，将使末级叶片严重 偏离设计工况，末级叶片将要产生脱流及漩涡，同时还会在叶片的某一部位产生较 大的激振力，这种激振力虽然不至于使叶片或叶片组产生共振，但极易损坏叶片造 成事故。 2、提高凝汽器真空采取的技术方案 2.1、在凝汽器至真空泵之间的管道上设置冷却器。 真空泵入气门前安装冷却器投入运行后可以得出这样的结论： （1）、当冷却器后的气体温度下降，抽入真空泵内的气体的可凝结部分就会提 前在冷却器内凝结，提高了真空泵的抽吸能力。 （2）、当冷却器后的气体温度下降，抽入真空泵内的气体密度增大，同样提高 了真空泵的抽吸能力， （3）、当冷却器后的气体温度下降，根据气体状态方程式 R=PV/T 可知，冷却 器容积 V 不变，冷却器内的压力就会降低，有利于凝汽器内的不能凝结的气体和漏 入的空气排向冷却器。 安装冷却器就是基于以上三种作用使凝汽器真空进一步得到提高的机理而设想 的。真空泵入气门前安装冷却器投入运行后还有以下作用：由于真空泵入气温度 7 设计为 15左右，对射水式真空泵射水池水温是起冷却作用，因此射水池不用保持 换水，只要保持正常水位即可；同理，对水环式真空泵内的工作水也是起冷却作用， 因此对水环式真空泵内的工作水不用设计冷却器对其进行冷却。由于抽入真空泵 内的气体的可凝结部分就会提前在冷却器内凝结，通过回收，节约部分工质。由 于真空泵入气温度设计为 15左右，保证了真空泵有一个良好的工作环境，延长了 真空泵的使用寿命 在真空泵入气门前安装冷却器可以进一步提高凝汽器内的真空而不消耗额外的 功率。冷却器用的中央空调水与开式水是发电厂本身就配套的冷却介质，足够供给 所有用户，因此用它来作为冷却器的冷却介质是可以的，消耗的功率可以忽略不计。 如果中央空调水量不能正常供给，可以用制冷空调的冷却器形式，即直接用制冷剂 (氟里昂)冷却真空泵入口气体，所消耗的功率可以用回收的工质成本抵消一部分。 冷却器遵循的设计原理：根据本电厂中央空调水压力及温度（10）、冷却器 进口（气侧）46左右及真空泵抽气量、冷却器出口（气侧）15来设计冷却器。 第三章第三章 最佳真空确定方法的改进最佳真空确定方法的改进 凝汽器最佳真空的传统计算方法忽略了凝汽器赃污程度、汽轮机排汽阻力、锅 炉补充水、抽气器(或真空泵)耗功率、凝结水溶氧量、循环水的费用、循环水。最 低流速、凝结水过冷度，因而使计算结果有所偏差。下面将进一步讨论以上这些因 素对凝汽器最佳真空的影响。 3.1 循环水费用对凝汽器最佳真空的影响循环水费用对凝汽器最佳真空的影响 目前国内外对凝汽器最佳真空的选取是在某一确定的汽轮机负荷和循环水入口 温度的前提下,通过使汽轮发电机组电功率的增加值与循环水泵消耗功率的增加值之 间的差值达到最大来确定最佳循环水量并以此为依据来选取凝汽器的最佳真空。不 可否认，上述最佳真空的确定方法对于实现循环水系统的经济优化起到了很重要的 8 作用，但其最大的问题是对于循环水运行费用的处理上只考虑了输送循环水所消耗 的循环水泵电功率,而没有考虑在利用循环水的同时对水资源的消耗以及对河流或大 气所造成的热污染问题。实际上随着人们对水资源保护及环境保护意识的提高，凝 汽器所消耗的循环水量以及向河流或大气所排放的热水(汽)量对水资源和环境的影 响已经开始受到有关部门的重视,由此造成的经济损失已不容忽视例如,某电厂采用江 水作为循环水每用 1 吨水需要向自来水公司交纳 002 元(人民币),循环水经过汽器后， 由于温度升高,再排回到江里时,环保部门又收取 001 元/吨。这样,该电厂每用 1 吨循 环水就需付 003 元的费用。某 300MW 汽轮机额定循环水流量为 28162 吨/小时,按照 一年运行 7000 小时计算,则该厂一台 300MW 汽轮机每年因为循环水费用而支出 591 万元(人民币)对于循环水采用闭式循环的凝汽器,需要用地下水作为循环水的补充水, 而地下水的价格更高。因此,前面介绍的最佳真空只能说是能量意义上的最佳真空,而 并非实际经济意义上的最佳真空。为了得到真正经济意义上的最佳真空,必须将循环 水本身的费用考虑进去。考虑了循环水费用以后所确定的凝汽器的最佳真空才是真 正意义上的最佳真空。这种确定凝汽器最佳真空的方法能保证汽轮机运行的经济收 益最大而不仅仅是能量转换收益最大。 3.2 汽轮机排汽阻力对凝汽器最佳真空的影响汽轮机排汽阻力对凝汽器最佳真空的影响 进入汽轮机的蒸汽在各级做功后,从末级动叶出来经排汽管排入凝汽器。排汽在 排汽管中流动时,由于摩擦、转向等阻力作用而有压力损失,称为汽轮机的排汽阻力损 失。设 pc 表示凝汽式汽轮机末级动叶出口压力则其与凝汽器压力 pc 之间的差值即 为排汽阻力损失。由于这分压损的存在使汽轮机的理想焓降有所减小,从而使蒸汽的 做功能力减小。由于排汽阻力的存在使汽轮机的背压升高,从而减小了蒸汽的做功能 力,且排汽量越小,排汽阻力对汽轮机背压的影响越大。因此在计算凝汽器最佳真空时 有必要把排汽阻力所带来的影响考虑进去。 9 3.3 抽气器抽气器(或真空泵或真空泵)耗功率对凝汽器最佳真空的影响耗功率对凝汽器最佳真空的影响 在汽轮机运行过程中,处于真空状态的设备,不可避免地要漏入一部分空气,从而 影响凝汽器的真空。抽气器的作用就是不间断地抽出漏入真空系统的空气,从而达到 维持凝汽器真空的目的。如果抽气设备的容量合适,凝汽器的真空主要取决于循环水 入口温度、循环水流量及汽轮机排汽量等因素。然而,如果抽气设备容量不足或抽气 性能降低,则抽气设备不能及时抽出漏入真空系统的空气,空气将会在凝汽器中积聚。 这样就导致汽轮机背压升高,凝汽器真空降低,使汽轮机理想循环热效率降低。无论何 种原因,只要抽气设备不能及时抽出漏入真空系统的空气,则凝汽器内的压力就会升高,在 这种情况下,抽气设备的工作情况也会成为影响凝汽器真空的一个重要因素。 3.4 清洁系数对凝汽器最佳真空的影响清洁系数对凝汽器最佳真空的影响 现有的计算方法在计算凝汽器真空时