凝汽式空冷汽轮机负压升高的原因分析及处理

凝汽式空冷汽轮机负压升高的原因分析及处理

由于凝汽汽轮的压力性，这是影响电机正常运行的主要问题。凝汽式汽轮机的排气压力升高,不仅会降低汽轮机的运行效率,增加蒸汽的消耗,而且还会造成汽轮机联锁停机。长期在高排气压力下运行,会缩短汽轮机的正常使用寿命。造成汽轮机排气压力升高的原因很多。不同冷却形式的凝汽式汽轮机负压上升的原因也不同,处理方法不同。本文针对凝汽式空冷汽轮机的负压升高问题,对空气冷凝系统中可能造成负压升高的原因和因素进行详细分析,并提出了解决方法。1排汽冷却系统空气冷凝汽器(ACC)系统,利用空气直接冷却汽轮机的排汽,空气与排汽之间进行热交换。汽轮机低压缸排汽通过大直径的排汽管道直接排入空冷散热器管束,轴流风机将冷空气吸入,通过翅片管外部进行表面换热,将排汽冷却为冷凝水。这种系统适用于缺少冷却用水的北方地区。该系统由蒸汽汽轮机、空冷散热器、螺旋桨式轴流冷却风机及其驱动电动机(简称空冷风机)等组成。2空冷系统组成汽轮机组凝汽器的主要任务是将汽轮机内做完功的蒸汽凝结成水,并在汽轮机的排汽口建立额定的真空,以维持机组的正常运转。凝气式空气汽轮机的冷凝系统由空冷凝汽器、抽气器(包括一、二级喷射器及启动抽气器)、凝结水泵以及附属设备(集液箱、热井、排气安全阀)、连接管道、阀门等组成。较为典型的空冷冷凝系统组成见图1。从图1中看出,汽轮机做功产生的凝结水汇集到集液箱里,排出的乏汽通过排汽管进入配汽联箱,由配汽联箱分配到不同翅片管散热器中。当排汽流经翅片管内部时,大量的冷空气被轴流风机送入并吹过翅片散热器,将排气的热量带走,从而使蒸汽凝结成水。同时,由于内部大量气体急剧冷却成水而在空气冷凝器内形成了高度真空。冷凝下来的冷凝液汇集在热井里后,经由热井冷凝水泵送往凝结水系统管网,统一回收利用。空冷凝汽器中的不凝气和汽机运行过程中,由于排汽缸、汽轮机低压部分各级及相应的回热设备、冷凝设备、连接设备管线等有泄漏产生的气体,在空冷凝气系统内慢慢聚积后会影响负压的稳定,所以,必须用抽气器将这些空气抽出。3凝气式空冷从电系统的主要影响压力汽轮机组是一个整体的系统,对于凝汽器来说,任何与之相连的设备出现工作异常时,都会影响其内压力的大小。凝气式空冷汽轮机负压系统中有汽轮机低压缸、空冷凝汽器、射汽抽气器、集液箱、热井、排汽安全阀以及相应的管路等设备。针对凝汽式空冷汽轮机的负压系统中所涉及的所有设备和管线分析可能产生负压升高的因素。3.1低压轴封泄漏汽轮机的排气口与低压轴封段相邻,轴封系统的工作情况对凝汽器真空有直接的影响。在轴封供汽调节装置正常工作的情况下,轴封供汽压力对真空的影响较大。低压轴封泄漏较大,其中一个原因是,由于轴封供汽压力不能随负荷的变化而作相应调整或者轴封供汽自动控制仪表失灵。低压汽缸两端汽封及低压汽缸结合面,中、低缸之间连通管的法兰连接处,低压汽缸排气管与凝汽器喉部连接焊缝,处于负压状态下工作的相应阀门、法兰等处严密性遭到破坏,漏入空气。3.2蒸汽压力过高1)空气吸入管的结合处或阀杆漏气。紧固结合处和更换新的阀门,以避免这些地方漏气。2)1.0MPa蒸汽参数与规定值不符。1.0MPa蒸汽压力过低,抽器表现为抽力不足,不能形成一定的负压。如果1.0MPa蒸汽压力过高,抽气量可能反而降低,因为扩压器喉部直径的流量是一定的。过分增加1.0MPa蒸汽流量,也会影响中间冷却器和后冷却器的正常工作。所以,必须保证1.0MPa蒸汽压力在正常范围,既不能过高也不能过低。3)蒸汽带水。查明原因,及时提高蒸汽的过热度。4)蒸汽滤网损坏,引起喷嘴堵塞,或喷嘴管道积盐、结垢,使抽气器工作变坏。此时,冷却气温度将明显降低。遇到此种情况,可采取在运行中迅速开大或关小蒸汽阀门的办法进行冲洗,严重时,应进行停机清理。5)喷嘴或扩压管磨损或腐蚀。使抽气器工作变坏,用气量增加,通过冷却器的主凝结水受热度也增加。及时切换到另外一组主抽气器,更换新的喷嘴或扩压管。3.3空冷凝水装置3.3.1空冷器冷却效果变差空冷器风机的扇叶安装角度偏小,导致风机的供风量不足,翅片管内的乏汽不能被充分冷却,空冷器的冷却效果变差。因此,在安装空冷风机的叶片时,要严格按照使用说明书给的安装角度安装,以保证空冷风机的供风量,使空冷管内的乏汽能够充分冷却,保证汽轮机的排气压力。3.3.2入口负压区受环境风的影响在空冷风机正常工作时,空冷风机吸入口附近产生负压区,气流通过风机穿过空冷管束,达到冷却空冷管内介质的目的。但由于环境风的存在,导致形成的负压区受到一定的影响。同时,随着环境风风速的加大,入口负压区被破坏得更加严重。进入风机吸入室的空气量明显减少,风机出口的风量也相应地减少,造成凝汽器冷却风量不足。3.3.3影响发电机组运行效率环境温度升高会使空冷凝汽器换热温差减小,汽轮机耗气量增加,排气温度升高,汽轮机排气压力升高。空冷机组,尤其是靠空气冷却的直接空冷机组,从凝气式空冷汽轮机的运行经验来看,环境温度变化对汽轮机的排气压力影响较大,在冬季和晚上,排汽压力降低,汽轮机蒸汽耗量减少,效率较高;在夏季和白天,汽轮机排汽压力升高,严重时可能会导致汽轮机联锁停机。冬夏2季的压差超过30kPa(冬季排气压力为20kPa,夏季最高排气压力为62kPa),严重影响汽轮机的运行效率。在夏季高温天气下运行,汽轮机的背压可能超过报警值时,可采取在翅片管表面增加水喷淋管线,以起到一定的冷却效果,改善机组夏季运行的安全性。3.3.4空冷凝汽器内部研磨法GEA空冷器冷凝管采用翅片管结构,翅片布置紧凑,翅片间距较小。在风沙大的地区,由于空冷的负压吸附作用,导致沙尘和其他杂物极易被吸进空冷,附着在翅片管上,长时间堆积会堵死冷却空气通道,空冷风机输送的空气无法通过翅片管,风机输送的风又被完全挡回去,迫使风向四周扩散,破坏风机周围的隔档,导致风不按设计的流道流动,使空冷的冷却效果急剧下降,汽轮机的排汽压力升高,运行效率变差。应对措施:为了防止落在空冷凝汽器外表面的沙尘影响散热,定期对空冷凝汽器进行全面清洗,尤其是最下面的一层翅片管必须进行彻底清洗。提高空冷器的冷却效果,保证汽轮机的排气压力。3.4排汽安全阀下排凝阀表面压力排汽安全阀本身的密封性不好。由于排汽安全阀的水封液位太低,不能起到密封作用;有的时候排汽安全阀底下靠近气侧的排凝阀由于疏忽没有关闭,也可能导致漏气,汽轮机的排汽压力被破坏。所以,一定要保证冰封安全阀内的正常液位;必须保证排气安全阀的阀体手轮在最低位置,使得阀体内部的密封板处在密封位置。3.5凝汽器回用慢,及时对凝结水管线进行配套热井和集液箱水位过高,淹没到抽空气管口,则凝汽器真空便开始上升。根据凝结水淹没抽气口的程度,开始时真空降低缓慢,以后便迅速加快,这时连接在凝汽器喉部和抽气器上的真空表指示上升。如果不及时采取必要的措施,将水由抽气器的排气管中冒出,严重时可能导致停机。造成热井、集液箱满水的可能原因是,两台凝结水泵故障;凝结水泵去凝结水管网阀误操作全关,自身全部打循环。处理方法是,及时排水,马上修复凝结水泵,异常情况下则紧急停机;及时恢复阀门操作。3.6真空泄漏难,易发生泄漏由于凝气式空冷汽轮机的负压系统比较大,采用大直径排汽管道,焊缝长、接口多,所以密封困难,容易出现真空泄漏问题。各个设备连接的法兰口、管道上、设备本体与大气相连接的阀门(如凝结水泵入口阀门、凝结水管线上调节阀的低点排凝、热井低点排凝阀、热井放空阀等)、与负压系统相关的所有仪表的接头,都有可能是造成真空泄漏的原因,所以真空系统的严密性就显得尤为重要。3.7进行测量,产生“u”结构目前,杭州汽轮机厂设计的凝气式汽轮机,现场排气压力取压点均在汽轮机排气侧机体上,其取压点的管线布置流程均为:从取压点出来,走现场平台底下,再接入现场压力变送器,使得管线形成一个“U”结构。正是这个“U”结构的存在,导致管线内容易形成凝结水柱,造成误差,导致仪表测量的排气压力比实际高,最高时高出30kpa。应对措施:将汽轮机