華能營(yíng)口熱電廠(chǎng)機組真空度下降的原因分析及處理

　　華能營(yíng)口熱電1#、2#汽輪機組自2009年12月投入運行以來(lái)，一直存在主機真空度低、真空嚴密性試驗不合格的現象，嚴重影響了機組的安全經(jīng)濟運行。介紹幾種實(shí)用的真空系統檢漏方法，給出汽輪機真空檢測模型，并對機組試驗數據進(jìn)行分析和處理，提出改進(jìn)方案。最后用等效熱降法計算真空改善對機組經(jīng)濟性的影響。

　　汽輪機真空度是汽輪機發(fā)電機組運行的一項重要的考核指標，其性能的好壞對機組運行的經(jīng)濟性和安全性有著(zhù)重要的影響。實(shí)踐證明，真空每降低1kPa發(fā)電機煤耗大約增加0.13%，同時(shí)空氣的漏入會(huì )使凝結水中的溶氧量升高，腐蝕設備，增加機組運行風(fēng)險。因此，在機組運行的過(guò)程中應密切關(guān)注真空值，當真空度較低時(shí)，要及時(shí)分析下降的原因、確定泄露的部位，并選擇合理的解決方案，這對提高真空的嚴密性有著(zhù)重要的意義。

　　在電廠(chǎng)實(shí)際運行中，影響真空值變化的因素有很多。目前，已經(jīng)有許多文獻對機組負荷、循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度、凝汽器清潔程度等因素的影響做了大量的討論。本文以華能營(yíng)口熱電機組為例，結合現場(chǎng)的實(shí)際情況，重點(diǎn)分析真空嚴密性對真空值的影響。如果真空的嚴密性不好，漏氣的進(jìn)入會(huì )使凝汽器內的壓力值逐漸升高，真空度下降，導致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機蒸汽循環(huán)效率下降。

1、真空系統檢漏方法

　　1.1、凝汽器真空下降的原因

　　凝汽器真空度偏低時(shí)會(huì )引起排汽溫度的升高，凝結水含氧量上升，嚴重時(shí)機組會(huì )出現震動(dòng)。導致汽輪機真空度下降的原因有設計因素和運行因素。設計因素多表現為凝汽器真空嚴密性不足，凝汽器設計不合理；運行因素有凝集器銅管結垢、射水抽氣器的工作能力和效率降低、一些法蘭和焊縫泄露等。

　　1.2、真空系統查漏方法

　　在機組的運行過(guò)程中，真空系統的泄漏是必不可少的。真空系統檢漏的目的是使系統中的漏氣量減小至工藝要求所允許的范圍內。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和實(shí)踐，系統檢漏的方法日趨成熟。本文給出了幾種常見(jiàn)的檢漏方法，分析每種方法的優(yōu)劣(見(jiàn)表1)。

表1 真空系統查漏方法

2、汽輪機真空系統嚴密性檢測標準

　　汽輪機在一定負荷下，關(guān)閉抽氣器的空氣閥門(mén)，使凝汽器處于切除抽氣器的工況下，用真空下降速度來(lái)表征漏入空氣量。經(jīng)驗表明，進(jìn)入凝汽器的蒸汽流量為常數和冷卻水溫度為常數時(shí)，真空下降的速度與漏入空氣量成線(xiàn)性關(guān)系。對于大容量汽輪機，每分鐘真空下降速度的判斷標準為：1～2mmHg(0.13～0.26kPa)/min為嚴密性良好；3～4mmHg(0.39～0.52kPa)/min為嚴密性合格。當存在很大的真空下降速度時(shí)，則表示真空系統的嚴密性不合格。除了這些真空下降速度來(lái)按質(zhì)評價(jià)空氣的嚴密性，還可采用下面計算公式：

　　Dk—進(jìn)入凝汽器的設計額定蒸汽流量，t/h；k—系數，當真空系統嚴密性評定為優(yōu)良、良好、合格時(shí)，相應的系數分別為25、50、100。當切除抽氣器用試驗的方法測量每單位蒸汽負荷dk的真空下降速度ΔH，并從小的值開(kāi)始將不同的k值代入公式后，即可取得設備真空系統嚴密性質(zhì)量的評價(jià)。這種評價(jià)的確定，是與滿(mǎn)足計算式的條件有關(guān)的。

　　更為可靠的檢查空氣嚴密性的方法，是直接測量從凝汽器抽出來(lái)的空氣量。因此，與射氣抽氣器同時(shí)裝設空氣流量表，安裝在抽氣器排氣管上，來(lái)測定抽氣器排除的空氣和少量蒸汽混合物的流量。這樣，進(jìn)行檢查空氣嚴密性可按下式估算：

　　式中：Ga—由抽氣器出口測出的被抽出的空氣量，kg/h；Dk—凝汽器的設計進(jìn)汽量，t/h；k1—系數，當真空系統嚴密性評定為優(yōu)、良和合格時(shí)，相應的系數分別為1.0、2.0、3.5。

3、營(yíng)口電廠(chǎng)汽輪機組真空性能檢測

　　3.1、機組現狀

　　華能營(yíng)口熱電1#、2#汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的N330-16.7/538/538，型式為單軸、雙缸、雙排汽、雙抽濕冷機組。1#、2#汽輪機組自2009年12月投入商業(yè)運行以來(lái)，一直存在主機真空較低、真空嚴密性試驗一直不合格的現象，甚至出現了真空嚴密性試驗做不了的情況，嚴重影響機組的安全經(jīng)濟運行。

　　1#號機組的真空嚴密性試驗結果為后5min時(shí)間內真空下降速度為500Pa/min，2#號機組的真空嚴密性試驗結果為后5min時(shí)間內真空下降速度為1333Pa/min。真空下降速度超出常規值很多，依據經(jīng)驗表明，主機系統真空不合格，存在漏氣。為了查找漏氣部位，對機組進(jìn)行了查漏試驗，使用的方法為氦質(zhì)譜檢漏儀查漏法。

　　3.2、查漏過(guò)程和數據

　　氦質(zhì)譜檢漏儀連接圖如圖1所示。對電廠(chǎng)主機高、中、低壓缸本體、5#～8#低加疏水系統、1#～3#高加疏水系統、凝結水系統、給水系統、抽氣系統、凝汽器、高中低壓缸軸封系統、小機真空系統進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏儀查漏，具體的結果如表2、表3所示，其中表2為1#機的漏氣分布，表3所示為2#機的漏氣分布。

圖1 氦質(zhì)譜檢漏儀連接圖

　　由表中數據可以看出，A小機的低壓缸前后軸封漏氣最為嚴重，B小機的高壓缸軸封漏氣最為嚴重。整個(gè)機組來(lái)看A主給水泵盤(pán)根密封水漏氣最為嚴重，達到了5.1×10^-3 mbar·L/s。結合現場(chǎng)運行經(jīng)驗，對檢測結果進(jìn)行分析，共發(fā)現以下泄露部位：凝結水再循環(huán)調節門(mén)前管路砂眼，凝汽器氣測砂眼，軸封系統主凝汽器輸水手動(dòng)門(mén)盤(pán)根、主機低壓缸調端安全門(mén)螺栓松動(dòng)等。

表2 1#機的漏氣分布

表3 2#機的漏氣分布

　　其中給水泵漏氣主要是密封水回水U型管密封效果不佳，導致空氣漏入凝汽器所致。1#、2#機組給水泵密封水二次回水U型管基建布置標高為10m，但實(shí)際僅為8m左右。因為不能形成足夠的水封，導致空氣漏入凝汽器，使真空度降低。1#機的漏氣原因為主機端部汽封間隙超標。2#機的漏氣原因是3#、4#軸承端部汽封與油檔之間洼窩排污管存在裂紋。該排污管因受機組基架布置影響，只能從低壓缸通過(guò)，從8m低壓缸機側引出至-4m凝汽器地坑。

　　3.3、堵漏處理

　　針對查漏過(guò)程中查出的漏點(diǎn)，對機組進(jìn)行了堵漏處理。對低壓缸防爆膜和小機防爆膜進(jìn)行了封堵，對高壓缸軸封、中壓缸軸封和高、中主汽門(mén)及調門(mén)進(jìn)行了系統調整，對低壓缸前、后軸封，小機前、后軸封進(jìn)行了系統調整，對軸加氣測法蘭進(jìn)行了封堵。

　　由于給水泵的漏氣較為嚴重，將密封回水U型管的高度提升到10m。

　　3.4、結果檢驗

　　采用式(1)中的右式先計算出在真空系統嚴密性良好的情況下，每分鐘真空下降速度應達值。分別選定真空系統嚴密性等級為優(yōu)秀和合格進(jìn)行計算可得，在優(yōu)秀的條件下真空下降速度應為130Pa/min，在合格的條件下真空下降速度應為270Pa/min。

　　對進(jìn)行堵漏處理后的機組進(jìn)行嚴密性檢測及漏氣檢測，所得數據顯示系統的真空性能得到很大的改善，從而為機組的安全、經(jīng)濟性運行提供了可靠的保證。堵漏前后真空下降速度及標準值對比如圖2所示。

圖2 堵漏前后真空下降速度及標準值對比

4、經(jīng)濟性分析

　　當不計排汽缸的損失和凝汽器喉部的阻力損失時(shí)，則認為凝汽器壓力等于汽輪機的背壓，在正常運行時(shí)，可認為凝汽器壓力變化對機組運行功率的影響等同于汽輪機背壓變化對機組功率的影響。凝汽器壓力變化，使汽輪機低壓缸末級焓降發(fā)生變化，在進(jìn)氣量不變的條件下，引起末級功率變化；而在凝汽器壓力變化時(shí)，凝結水溫度發(fā)生變化，于是進(jìn)入靠近凝汽器的第一個(gè)低壓加熱器的抽汽量變化，末級壓力變化。因此，凝汽器壓力變化引起汽輪機功率的變化主要由兩部分組成。

　　式中：an—汽輪機的排汽量；hc，hc'—分別為真空值變化前后排汽的焓值。由于末級加熱器的出口水溫不變，凝結水焓降ΔH02為：

ΔH01 = an·( hc ' － hc) ( 3)

　　式中：η1'—排汽壓力后的末級加熱器的抽汽結水的流量；τn—凝結水的焓值。因此，排汽壓力的降低引起的新蒸汽等效熱降變化ΔH為：ΔH=ΔH02-ΔH01(5)在本文中通過(guò)對機組進(jìn)行堵漏處理，使機組真空值提高了0.2%，通過(guò)計算可得裝置效率的相對變化為0.105%。

5、結論

　　以上是華能營(yíng)口熱電在機組投產(chǎn)2年來(lái)年針對汽輪機真空系統漏泄、嚴密性不好所進(jìn)行的分析、查找、處理經(jīng)過(guò)。機組真空度低是一個(gè)綜合性問(wèn)題，是一個(gè)系統工程，影響因素較多，要徹底解決必須從細處入手，對影響因素逐一消除并長(cháng)期做好處理效果的保持。

　　據2012年1月16日該公司機組真空嚴密性試驗顯示：1#機真空嚴密性試驗壓降0.04kPa/min，2#機真空嚴密性試驗壓降0.12kPa/min，經(jīng)過(guò)持之以恒的不懈整治，真空嚴密性差這個(gè)問(wèn)題會(huì )逐漸解決。