汽轮机真空系统分析及对策 王庆
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汽轮机真空偏低原因及提高真空的措施1、概述汽轮机凝汽器真空状况不但影响机组运行的经济性,往往还限制机组出力。
例如125MW汽轮机组,当其他运行条件不变,如真空由96KPa降低到93KPa,则耗煤也要增加12.54Kg/Kwh;又如200MW汽轮机组当真空由96KPa降低到93KPa时,则耗煤也要增加12.54Kg/Kwh。
由此看出,在火力发电厂中,应把汽轮机凝汽器真空问题作为重要的节能方式作为研究。
根据各厂的具体情况,制定出提高真空的确实可行措施,以保证机组的安全经济运行。
2、汽轮机凝汽器真空偏低的主要原因汽轮机凝汽器系统的真空问题与热力系统的设计合理与否、制造安装、运行维护和检测的质量等多种因素有关,必须根据每台机组的具体情况进行具体分析。
汽轮机凝汽器真空偏低的主要原因有:1.汽轮机真空系统严密性差,对大型凝汽器的真空系统,其漏入的空气量一般不应超过12Kg/h—15Kg/h。
有的机组运行中,实际漏入的空气量远远超过这个数值,竟达到40Kg/h,升至更大,对汽轮机组的真空影响很大。
电力部部颁标准规定,汽轮机真空下降速度平均每分钟不大于266Pa/min—399Pa/min。
然而,有许多机组在做严密性实验时,其真空下降速度大大超过这个规定,有的竟达1000Pa/min—2000Pa/min,有的国产200MW机组,真空下降速度达到了2700Pa/min—4000Pa/min,还有的个别机组,根本无法做真空严密性实验,这说明真空系统漏气太大。
对200MW汽轮机组,当真空系统每漏入11Kg空气时,则真空度要下降1%。
漏空的主要部位有:低压汽缸两端汽封及低压汽缸的接合面,中低压汽缸之间连接通道的法兰连接处,低压汽缸排气管与凝汽器喉部联接焊缝,处于负压状态下工作的有关阀门、法兰等处。
2.设计考虑不周或循环水泵选择不当。
循环水泵出力小,使实际通过凝汽器的冷却水量远远小于热力计算的规定,从而影响真空。
一般凝汽器的冷却倍率m应为50—60,对大型凝汽器,该冷却倍率还要适当大些。
浅谈汽轮机真空度下降原因分析和预防措施摘要:在现在大型凝汽式汽轮机组的热力循环中,凝气设备是凝汽式汽轮机组的一个重要组成部分,它的工作性能直接影响整个汽轮机组的安全性、可靠性、稳定性和经济性。
文章就虹港石化发生的汽轮机真空度下降事件进行原因分析和预防措施进行探讨。
关键词:凝汽式汽轮机;真空度;安全性;稳定性一、汽轮机简介汽轮机也称蒸汽透平发动机,是一种旋转式蒸汽动力装置,高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上,使装有叶片排的转子旋转,同时对外做功。
汽轮机是现代火力发电厂的主要设备,也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。
按照热力划分,有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式和饱和蒸汽汽轮机等类型。
凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器,排汽压力低于大气压力,因此具有良好的热力性能,是最为常用的一种汽轮机;供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械,又提供生产或生活用热,具有较高的热能利用率;背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机;抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机;饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。
其由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
汽缸是汽轮机的外壳,其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开,形成封闭的汽室,保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程,汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件;汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。
转子是由合金钢锻件整体加工出来的。
在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接,此节上轴上装有主油泵和超速跳闸结构。
联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机转子,并将汽轮机的扭矩传给发电机。
现代汽轮机常用的联轴器常用三种形式:刚性联轴器,半挠性联轴器和挠性联轴器。
动叶片安装在转子叶轮或转鼓上,接受喷嘴叶栅射出的高速气流,把蒸汽的动能转换成机械能,使转子旋转。
隔板用于固定静叶片,并将汽缸分成若干个汽室。
汽轮机真空系统常见问题解析摘要:汽轮机其运行的真空性高低与否对于整个机组的安全稳定运行有着十分重要的意义,在实际的运行中往往因为诸如油箱内部状况、汽机给水泵的工作状态异常、叶片自身破损以及汽轮机振动幅度较大等问题,而引发相应的真空度急剧或者是缓慢下降,这些问题的存在对于整个机组的运行都有着相应的影响,通过缓慢开展混汽暖管工作、轴承部位的合理检查、提升运行人员的责任心以及严格按照操作规程,会对汽轮机内部真空度下降问题有一定的帮助,从而确保汽轮机自身的安全稳定运行。
关键词:汽轮机;真空系统;问题;措施一、汽轮机运行过程中系统常见问题(一)机组负荷的影响在汽轮机处于正常运行情况下,机组负荷对真空所造成的影响是比较严重的。
如果机组的负荷变得越来越高,汽轮机低压缸的排气量也会随着增加,这样就使空冷岛的热负荷变得比较高,从而使得机组的真空下降。
当机组的真空下降到一定值的时候,可以通过降低机组负荷的方式而对机组的真空进行维护。
除此之外,如果汽轮机组的高低压加热器不在运行,这部分蒸汽就会进入到空冷岛当中,从而将空冷岛的热负荷增加,机组的负荷最终排入到空冷岛的蒸汽量也会随着增加,使得真空有所下降。
相反,如果加热期初与运行当中,机组如果带同样的负荷最终排放到空冷岛当中的蒸汽量就会随之减少,这样会使得真空随之增加。
(二)循环水量不足大量的文献资料可以得出循环水量不足致使真空系统的降低主要表现在:循环水的出口与入口温度相差较大。
探析循环水量不足的原因:如果说凝汽器当中的流体阻力很大,此时循环水的进口与出口的压力差也会增大,此时循环水泵与凝汽器两者的出口循环水压都在不断的攀升,然而其冷却水却在不断的降低,此时有可能是凝汽器内部有堵塞、结垢。
当上述情况的发生,应及时的清洗凝汽器。
若循环水泵的供水量减少了,此时可以从水泵的入口吸进的压力增大,泵内的噪声和冲击声也在快速的增加,上述的种种现象会导致真空程度不断的降低,此时需要及时的排除相关故障。
火电厂汽轮机真空系统凝气设备运行优化分析摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,火电厂建设越来越多。
为解决凝汽式汽轮机真空系统无实时诊断手段、人工进行真空严密性试验工作量大和试验间隔时间长等问题,提出了检测真空泵气水分离器排大气干空气量、真空泵本体内漏干空气量的方法,计算凝汽器区域吸入的干空气流量,并确定此流量与真空严密性关系,建立真空系统实时诊断标准。
本文首先分析汽轮机凝汽设备的工作原理,其次探讨火电厂汽轮机真空系统凝汽设备故障原因,最后就火电厂汽轮机真空系统凝汽设备运行优化分析,旨在提升火电厂汽轮机真空系统凝汽设备的运行效率。
关键词:火电厂;汽轮机;真空系统;凝汽设备引言改革开放后,我国对电力方面的需求逐步增大,我国开始向发达国家引进电力设备,其中汽轮机是发电厂重要的设备之一,可将蒸汽能量转化为机械能做功,效率高,运用范围广泛。
国家经济的发展离不开第三产业的进步,企业使用汽轮机一定要懂得如何安装和检修,这是更好的让汽轮机发挥作用的关键,只有好的设备才能带来好的效益。
1汽轮机凝汽设备的工作原理汽轮机机组的热效率受到许多因素的影响,如蒸汽初焓、排汽焓、给水焓和锅炉吸热量等。
为了使机组热效率得到提升,必须要减少排汽焓,使蒸汽初焓提高。
减少排汽焓,需要将排气压力降低,可以把蒸汽排放入密封的容器内,使蒸汽经过冷却后凝结成水,在将容器内的空气抽出,就形成了真空状态。
持续保持对密封容器中空气的抽取,能够让容器一直保持良好的真空状态,而水汽凝结的水再次放入锅炉中。
汽轮机凝汽设备的工作原理就是使凝结水循环使用,使汽轮机组热效率得到保持。
2火电厂汽轮机真空系统凝汽设备故障原因2.1真空程度偏低真空程度偏低是汽轮机常见的一种故障问题,在火电厂机组运行中,汽轮机真空系统凝汽设备运行中需要将蒸汽冷凝成水,并且将该部分水进行循环,传输进汽轮机中辅助其提升燃烧效率。
在该过程中需要进行真空处理,但是在真空程度不合适的情况下,就会导致凝汽设备中的凝汽器在高温状态下出现凝垢的问题,在后续的使用中影响使用效率。
试析汽轮机真空降低的原因及处理措施摘要:汽轮机真空对热力发电厂的效率和安全都有很大的影响,是发电机组非常重要的参数。
然而在工作过程中,真空系统会受到各种条件的影响,进而导致真空度降低。
本文将重点探讨和分析汽轮机真空降低的原因,并总结针对性的处理措施,希望能够能够对相关从业者有所参考。
关键词:汽轮机;真空降低;原因;对策引言:在机组发电的过程中,汽轮机是实现热能向机械能转化的设备,所以说在这个过程中汽轮机真空对于转化效率有很大的影响,保持较高的汽轮机真空度,能够有效提升设备效率,减少能耗和汽耗。
基于此,我们需要针对汽轮机真空系统展开研究,探索和了解导致汽轮机真空降低的原因,并提出针对性对策。
1汽轮机真空降低查漏方案汽轮机真空泵系统的工作流程如下图1,基本结构如下图2。
在工作过程中如果出现了真空降低,首先应当展开查漏处理。
针对汽轮机真空系统的查漏方案在实践中有很多,其中应用较多的有泡沫法、卤素法、超声波法;不同的方法尽管原理不同,检测方式也各不相同,也有不同的监测精度,所以在实际工作中根据实际情况选择合适的方法。
泡沫法使用非常简便,但是泡沫法对于较小的漏点无法很好的应用;超声波法具有较高的技术要求,能够查找的漏点也更加精细,但是其有很严格的使用条件[1]。
此外,氦质谱查漏设备也是当前国内外广泛使用的一种真空系统查漏方法。
图1 真空泵工作流程图2 真空泵组成2汽轮机真空降低的原因当汽轮机机组出现真空状态不足以后,可以首先对其运行状况展开检修做好查漏补漏工作,如果经过常规的查漏补漏措施以后依然无法保障真空系统的严密性,导致真空降低状况依然存在。
则可以使用氦质谱查漏来寻找泄漏点,以找出产生这一问题的根源。
2.1 低压轴封间隙大低压轴封间隙大是较为常见的造成汽轮机真空降低的原因,其位于真空部位,低压轴封间隙与压力之间有非常显著的关系,所以会对汽轮机真空系统的状态产生一定的影响。
如果低压轴封出现了较大的间隙,空气就会从轴封中进入真空系统,从而使得真空度变低。
汽轮机调试期间真空异常分析及处理真空是凝汽式汽轮机重要的联锁保护条件。
真空的质量不仅关系到机组的高效经济运行,而且关系到机组的安全稳定运行。
因此,对异常真空进行分析并采取相应措施,保证真空的真实性和可靠性尤为重要。
标签:汽轮机;真空值;异常;处理汽轮机真空值是影响机组运行经济性的主要因素,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。
通过对影响凝汽器真空因素的分析,我们可以找到真空下降原因。
对症下药,才能有效的提高凝汽器的真空,最终提高機组热效率。
一、常见影响汽轮机真空系统的因素及其控制解决办法1.真空泵排气受阻的原因和解决办法。
机组:600MW。
操作:试运前进行真空泵系统调试。
现象:(1)真空泵电流突然增大;(2)分离器总排放管所排放的气体量减少;(3)尖叫的声音;(4)分离器空气流量计顶部排出大量高温气体;(5)气体温度明显偏高(6)在拆除分离器排汽碟阀时,大量气体从分离器排出;(7)底部没有漏水的现象;(8)上部泵体到密封冷却水管与泵工作腔室的温度也升高。
分析原因:排气携带蒸汽凝结成水,不能返回分离器,造成分离器内部压力升高,真空泵负载增大。
解决办法:(1)在水平段相距加装疏水点,预防机组真空泵排气受阻;(2)排空管尽量成小角度倾斜放置。
2.机组真空低保护动作跳机原因和解决办法。
机组:600MW。
操作:机组启动过程中。
现象:(1)真空低保护动作跳机;(2)启动不能真空泵(3)凝汽器真空明显下降;(4)高压缸上下缸温差逐步增加。
分析原因:(1)高加退出运行后,手动门开启状态并存在内漏现象,除氧器无压力,其排氧门在开启的状态下时,大气通过高加正常疏水而进入凝汽器,破坏了凝汽器真空状态;(2)真空在加速下降时,真空泵没能联启,而手启也没实现;(3)辅助蒸汽控制不当,造成除氧器压力小于大气压力。
解决办法:(1)拉开与启动电流的距离,对真空泵保护整定值调整;(2)提高真空低联启备用泵的压力测点定值整定数值,保障凝汽器真空状态;(3)把除氧器辅助蒸汽控制好,并检查疏水电动门严密性。
C15—3.43汽轮机凝汽器真空低的原因分析及改进措施摘要:本文对C15-3.43汽轮机在运行中真空低的原因进行分析,并提出了解决措施。
关键词:汽轮机;真空;分析;措施前言汽轮机是利用蒸汽的热能转换成汽轮机转子旋转的动能从而带动发电机转子旋转的原动机。
蒸汽在汽轮机内完工后排往凝汽器,并凝结成水重新送回锅炉作为给水使用。
凝汽器内的真空度的高低直接影响到机组的安全性和经济性。
1.汽轮机在运行中有关凝汽器真空的原理简介1.1汽轮机在运行中凝汽器形成真空的原理汽轮机在正常运行中,凝汽器内的真空的形成是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时,其比容急剧缩小而形成的。
由于汽轮机排汽中含有少量的不凝结气体,凝汽器本身及其连接系统也存在漏气处,有部分空气漏人凝汽器内,所以须用抽气器将气体连续不断地从凝汽器中抽出,以维持凝汽器在真空下连续运行。
1.2凝结器的真空形成和维持必须具备的条件:(1)凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量;(2)凝结水泵必须不断地把凝结水抽走,避免水位升高,影响蒸汽的凝结;(3)抽汽器必须把漏入的空气和排汽中的其它气体抽走。
1.3凝汽器真空低的危害(1)使排汽压力升高,可用焓降减小,不经济,同时机组出力有所降低;(2)排汽温度升高,可能使凝汽器铜管松弛,破坏严密性;(3)排汽温度升高,使排汽缸及轴承座受热膨胀,引起中心变化,产生振动;(4)汽轮机轴向位移增加,造成推力轴承过载而磨损;2.C15-3.43汽轮机真空系统简介韶钢能环部发电分厂CDQ作业区有两台C15-3.43汽轮发电机。
其额定工况下凝汽器设计真空为-91.3KPa。
其真空系统主要是由凝汽器、射水泵、射水抽气器、凝结水泵、循环水泵、冷却塔等组成。
当汽轮机的排汽进入凝汽器的汽侧空间,被铜管内的循环水带走热量,排汽被凝结成水,被凝结水泵升压带走,不凝结气体被抽气器抽走。
带着排汽热量的循环水排往冷却塔,冷却后再通过循环水泵送往凝汽器循环使用。
汽轮机真空度不足的原因分析及预防措施【摘要】本文结合汽轮机组的运行经验,对诸多电厂存在的凝汽器真空度不足的问题进行了较为全面、细致的分析,同时广泛介绍了真空度不足的主要特征及查找方法,就如何提高真空度作了一些有益的探讨。
【关键词】汽轮机;真空度不足;原因分析;预防措施引言汽轮机真空度是汽轮发电机组一项重要的运行指标,机组运行的经济性和安全性与真空系统的严密性密切相关。
因此,在机组运行过程中应注意监视真空值,当真空只发生变化时,尤其是异常降低时,应对机组全面检查,分析引起真空下降的原因,并选择合理的解决方案。
1.凝汽器真空的经济性分析根据热力学知识,机组正常运行时,凝汽器内的排汽压力可由与其对应的饱和蒸汽温度来确定,饱和蒸汽温度计算公式如下:ts=tw1+δt+△t(1)△t=tw2-tw1式中ts——凝汽器内排汽压力相对应的饱和蒸汽温度,即排汽温度,℃;tw1——凝汽器进口循环冷却水温度,℃;tw2——凝汽器出口循环冷却水温度,℃;△t——循环冷却水温升,℃;δt——凝汽器传热端差,℃。
由式(1)可知,凝汽器排汽温度ts取决于凝汽器进口冷却水温tw1、冷却水温升△t和端差δt。
又因凝汽器排汽压力ps是排汽温度ts的单值函数,所以有:ps=θ(tw1,δt)(2)上式说明,各自变量的数值越小,凝汽器排汽压力ps和排汽温度ts也就越小,排汽压力的降低,增大了蒸汽的理想焓降,使更多的热能在汽轮机中转变的机械能,同时释放给循环水的冷源损失也相应地减小了,从而提高了机组运行的经济性。
2.凝汽器真空下降的特征及原因分析当发现凝汽器真空偏低时,应对机组进行全面检查,确定引起真空下降的原因,再采取相应的处理措施。
汽轮机组真空度降低时,经常发生下面一些现象:①排汽温度升高;②真空表指示降低;③机组出现振动。
④凝结水含氧量上升;根据引起汽轮机凝汽器真空度下降的原因,大致可以分为内因和外因两种。
2.1 凝汽器真空度不足的内部原因2.1.1后轴封供汽不足或中断后轴封供汽不足或中断,将导致不凝结气体从外部漏入处于真空状态的部位,最后泄漏到凝汽器中,过多的不凝结的气体滞留在凝汽器中影响传热,凝结水过冷度增大,导致真空迅速下降。
新系统汽轮发电机组真空低问题分析一、存在的问题热电厂新系统1#汽轮机凝汽器额定真空的冷凝、抽汽与夏季纯凝(循环水温度33℃)分别为-95.1KPa、-96.7KPa和-88.2KPa。
而我厂汽轮机真空一直偏低,真空低,排汽温度升高, 被循环水带走的热量增多, 蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大, 机组的热效率明显下降;当真空下降还会造成末级叶片超负荷,轴向推力增大,推力瓦块温度升高;排汽缸及低压轴承等部件受热过度膨胀, 机组变形不均匀,引起机组中心偏移, 可能发生振动;引起凝汽器铜管的胀口松弛, 破坏凝汽器的严密性。
二、真空低原因分析影响汽轮机真空的因素有很多,循环水量不足、循环水温高、轴封供汽不足、真空泵出力低、凝汽器高水位、凝汽器结垢或腐蚀,传热恶化、凝汽器水侧泄漏、凝汽器真空系统不严密,汽侧泄漏导致空气涌入等方面均能对真空产生较大影响。
上表是我厂近年来真空统计表,大修前真空非常低冬季平均在88 KPa左右,夏季在83 KPa左右。
机组大修时采取更换高、低压缸前后轴封、隔板汽封,调整汽封间隙;彻底清洗凝汽器不锈钢管内的污垢,凝汽器水室、管板杂物、填料清理;冷水塔池底淤泥清理、破损填料更换,水塔周围加装防杂物网;凝汽器灌水查漏检查、处理凝汽器真空系统漏点;水环真空泵出口管改造等一系列影响机组真空的措施,我厂真空有了大幅度提升基本上可以达到设计值。
但随着运行周期的增长,我厂真空呈逐渐下降趋势。
下面对我厂机组真空低进行分析:1、凝汽器换热效果差是我厂机组真空低的首要原因。
由于循环水水质不好,而且我厂胶球清洗系统故障,大修后一直未能投入运行,长期运行后,在钢管内壁沉积了一层软质的有机垢或结成硬质的无机垢,严重地降低了钢管的传热能力,并减少了钢管的通流面积。
冷水塔中的杂物、填料也会堆积在凝汽器循环水室、冷却水管,造成凝汽器冷却面积减小,冷却水流速降低,换热效果降低。
使凝汽器端差增大,排汽温度上升,此时凝汽器内水阻增大,冷却通流量减小,冷却水出入口温差也随之增加,造成真空下降。
浅谈汽轮机真空真空低的原因及提高措施摘要:华能运河发电厂#5、6汽轮发电机组为上海汽轮机厂生产的型号为C330-16.7/0.8/538/538,型式为反动式、单抽、一次中间再热、高中压缸合缸、双缸双排气、抽汽凝汽式汽轮机。
两台330MW发电机组自试运以来真空系统一直存在各种原因引起的泄露、故障。
对于凝汽式汽轮机,真空的高低对汽轮机组运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性影响极大。
关键词:汽轮机原因分析提高措施一、理论概念:真空度(真空)的定义与计算凝汽器真空是大气压力与工质的绝对压力之差值,用符号pv表示。
由于机组安装所处地理位置不同,单独用汽轮机真空的绝对数进行比较难以确定机组真空的好与差,所以用真空度来反映汽轮机凝汽器真空的状况。
真空度是指凝汽器的真空值与当地大气压力比值的百分数。
计算时,当日大气压力取24小时平均值,真空值取当日24小时现场抄表所得的平均数。
真空度(%)=(凝汽器真空值/当地大气压)×100%一般说真空每降低1kPa,或者近似地说真空度每下降一个百分点,热耗约增加1.05%(发电煤耗率约3.0g/kW.h ),出力降低约1%。
二、分析真空的影响原因:凝汽器真空度与循环水入口温度、循环水量、凝汽器清洁度、凝汽器真空严密性及负荷等指标有关。
气候变化等因素引起凝汽器真空降低及真空系统泄漏均会引起热耗上升。
影响凝汽器真空变化的原因有:(1)负荷变化引起汽轮机排汽量变化。
负荷率高,低压缸正常的排汽热负荷高,真空变差。
(2)冷却水入口温度。
冷却水入口水温上升过高,通常发生在夏季,采用循环供水系统更容易产生这种情况。
冷却水入口温度对凝汽器真空的影响很大,在其他条件相同的情况下,冷却水入口水温每增加1℃,凝汽器真空下降0.4kPa,热耗增加0.4%。
(3)冷却水量变化。
在相同负荷下,若凝汽器冷却水出口温度上升,即冷却水进、出口温差增大,说明凝汽器冷却水量不足,应增开一台冷却水泵。
汽轮机真空系统分析及对策 王庆发表时间:2017-10-20T11:45:56.183Z 来源:《电力设备》2017年第15期 作者: 王庆[导读] 摘要:现代大型电厂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。
(大唐淮南田家庵发电厂 232007)
摘要:现代大型电厂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。凝汽器的真空度对汽轮机装置的效率、功率有重大影响,直接影响到整个汽轮机组的热经济性。本文从汽轮机冷端系统的角度,分析了影响凝汽器真空的因素,通过查找资料并参考一些机组的实际问题的处理方法,研究了造成凝汽器真空下降的原因。淮南田家庵发电厂2016年利用6号机组小修的机会,针对6号机组真空系统严密性差,采取的分析检查和改进措施,提高了6号机组的真空度,取得了良好的经济效益。
关键词:真空;方法;措施
一、引言
淮南田家庵发电厂6号汽轮机型号C320–16.67/0.9/538/538,汽轮机组上海汽轮机厂制造,型式为:单轴 双缸 双排汽 中间再热 凝汽式。2014年 2月由300MW增容改造为额定功率320MW机组。汽轮机组的真空系统是由抽真空系统和密封蒸汽系统两部分组成,其作用就是用来建立汽轮机组的低背压,也就是用来建立排汽装置的高真空,使蒸汽能够最大限度的把热焓转变为汽轮机的动能。在运行中,排汽装置工作状态恶化将直接引起汽轮机热耗、汽耗增大和出力降低。另外,真空下降使汽轮机排汽缸温度升高,引起汽机轴承中心偏移,严重时还引起汽轮机组振动。为保证机组出力不变,真空降低时应增加蒸汽流量,这样导致了轴向推力增大,使推力轴承过负荷,影响机组安全运行。真空系统严密性对机组的安全经济运行有很大影响。
二、 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。 1.一个简单的汽轮机冷端系统原则性系统图如下图1-1。
图1-1 冷端系统原则性系统图
汽轮机低压缸排汽进入凝汽器,凝汽器管内流入由循环水泵提供的循环水作为冷却工质,将排汽凝结成水。由于蒸汽凝结成水时,体积骤然缩小,这就在凝汽器内形成高度真空。为保持所形成的真空,则需用抽气设备将漏入凝汽器内的空气不断抽出,以免不凝结空气在凝汽器内逐渐积累,使凝汽器内压力升高。由凝汽器产生的凝结水,则通过凝结水泵依次进入机组的低压加热器、除氧器、高压加热器,经给水泵最终进入锅炉。
三、6号机运行工况分析
凝汽器真空是汽轮发电机组运行的安全经济指标之一,真空度的变化直接影响着汽轮机组的热经济性和安全性,一般真空每降低1KPa,供电煤耗约增加3.5g/kwh左右,提高凝汽器真空对于电厂有着重要的意义, 2016年通过以下SIS数据采集系统进行分析6号机真空值,针对运行参数曲线中偏差段进行分析, 6号机组凝汽器真空实际值与设计值存在偏差。
下图是通过田家庵电厂SIS监控系统进行数据采集查询得出2016.1.-2016.3汽机背压历史曲线,6号机运行期间汽机背压与SIS系统目标值存在偏差,在区域负荷下6号机真空平均值与设计值偏差0.64-0.86Kpa。
三、影响6号机组真空系统的因素 1.凝汽器传热端差因素
影响凝汽器传热端差的因素比较复杂,一般运行经验表明,凝汽器真空每下降l ,机组汽耗会增加1.5%~2.5% ;而传热端差每升高1℃ ,供电煤耗约增加1.5%~2.5%。
在凝汽器中,冷却面结垢对真空影响是逐步积累和增强的,凝汽器结垢可使凝汽器阻力损失增大,凝汽器的管壁热阻也由于结垢使热阻变大,管壁结垢增大的热阻成为传热过程中的主要热阻。针对这个热阻采取处理措施,收效应最为显著。在运行中对循环冷却水采用经过严格预处理的厂内水,同时合理安排清洗周期,采用胶球连续清洗法,方便、快捷,而且效果显著。 2.冷却水温升因素
冷却水温主要决定于循环倍率,或者说,当进入凝汽器的蒸汽量一定时,主要决定于冷却水量。冷却水量减少,则冷却水温增大,真空降低。冷却水量主要决定于循环水泵,也可能由其他原因而减小,例如,凝汽器管板被杂草、木块、小鱼等堵塞;冷却水管内侧结垢,流动阻力增大;循环水泵局部故障;循环水吸水井水位太低,吸不上水等都可能使冷却水量减少,引起真空降低。 3.真空泵性能
水环式真空泵的组成及数据表
如图为水环真空泵的工作原理示意图,水环泵是由叶轮、泵体、吸排气盘、水在泵体内壁形成的水环、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成的。
真空泵叶轮被偏心的安装在泵体中,当叶轮按图示方向旋转时,进入水环泵泵体的水被叶轮抛向四周,由于离心力的作用,水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切(如Ⅰ-Ⅰ断面),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了一个月牙形空间,根据气体压强平衡的原理,被抽的气体不断地被抽进小腔,此时正处于吸气过程。当气体的压强大于排气压强时,被压缩的气体从排气口被排出,在泵的连续运转过程中,不断地进行着吸气、压缩、排气过程,从而达到连续抽气的目的。
抽气器的工作情况也会影响凝汽器真空。主要存在两个问题;一是抽气能力;二是工作介质的物理性质。如当真空不严密或设计不合理,无法全部抽出凝汽器内的不凝结气体而引起不凝结气体累积。工作介质若是冷却水时,其夏季的水温可达35℃ 以上,而抽水气室的真空是由水温决定的(饱和温度与饱和压力是一一对应的),届时所能达到的最高真空也只是冷却水温度对应的饱和压力。 4.凝结气体的聚集厚度
运行中要做到把不凝结气体尽可能多地从聚集处带走,从而减小不凝结气体的厚度,减小蒸汽的扩散阻力,达到提高传热系数的目的。
在实际运行中,由于真空系统不严密,有少量空气漏入,并且蒸汽中会有少量的空气,在凝汽器中,蒸汽中空气含量可能达到0.01%,量虽然少,但危害严重。主凝结区空气平均分压很小,汽水混合物流向冷却水管,蒸汽在冷却水管表面凝结为水膜后滴下流走。在向下流动的过程,在冷却水管外围,空气分压力逐渐增加,部分蒸汽分子只能通过扩散靠近冷却水管外侧,从而阻碍蒸汽的凝结过程, 5.冷却水流速
凝汽器冷却水在设备中的换热过程主要是以对流换热为主,而对流换热与冷却水流速有着很大的关系,冷却水流速主要决定于设计者的设计值,包括冷却水系统的设计、冷却水压力的范围、冷却管束的合理冷却面积和排列方式以及管束的选材和几何形状等。 6.冷却塔性能
冷却塔效率是衡量火电厂冷却塔作业性能的重要指标, 关系着电力生产的有序性。 受到多方面因素的限制,冷却塔在火电厂发电期间的冷却效率偏低,影响了水温调控的成效。其中,冷却塔内部装置出现问题,会直接导致冷却温度控制不足。 如冷却塔喷嘴损坏或阻塞,导致冷却塔的冷却功能减弱,内部装置结构损坏, 使冷却效率随之降低。循环水散热过程与塔内空气分布、水分布和淋水填料的性能密切相关,淋水填料的优劣直接影响冷却塔的运行效果,导致凝汽器真空度的变化。 7.真空严密性
针对6号机组真空系统严密性差,采取的系统分析检查和改进措施,真空严密性差是造成汽轮机真空低的主要原因,在根据工程调试的经验,真空系统易泄漏空气的薄弱环节有:
(1) 凝汽器热井、低压加热器玻璃管水位计经常出现漏点、缺陷,漏入空气,造成严密性下降。
(2) 轴封加热器水位自动调节失灵导致水位偏低,水封无法建立,导致空气漏入。
(3) 采用迷宫式水封的给水泵,其密封水排至凝汽器,水封无法有效建立,导致空气漏入。
(4) 低压缸防爆门、小汽机排汽管防爆门、凝汽器入孔门等也经常由于密封不严,或防爆门出现裂缝,导致空气漏入。
(5) 大机、小机低压轴封由于轴封压力不能满足需要,造成轴封泄漏,另外,汽封间隙的大小、汽封的完好程度也是造成轴封泄漏的重要因素。
(6) 凝结水泵进口法兰、凝泵水封泄漏也经常导致凝结水溶氧不合格。
(7) 管道安装。压力管道均进行水压试验,真空管道均进地灌水试验,由于法兰,阀门盘根等原因导致泄漏。
(8) 部分低压管道上的疏水阀、排汽阀,关闭不严,导致真空泄漏。
四、提高6号机真空的途径及措施
通过以上对6号机凝汽器及真空系统分析,可着重从以下方面来采取的措施提高凝汽器的真空。 1、凝汽器传热端差
当凝汽器内钢管脏污、结垢时,影响凝汽器的热交换,使凝汽器端差增大,排汽温度上升,冷却水出、入口温差也随之增加,造成真空下降。根据凝汽器端差大小,检查凝汽器受热面,冷却面结垢对真空影响是逐步积累和增强的,凝汽器结垢可使凝汽器阻力损失增大,冷却通流量减小,凝汽器的管壁热阻也由于结垢使热阻变大,针对这种状况采取酸洗处理措施,收效应最为显著。在运行中对胶球系统合理安排清洗周期,保证收球率95%以上。 2、降低冷却水温
冷却水温越低,冷却水从凝汽器中带走的热量越多,据测算,冷却水温下降5℃,可使凝汽器真空提高1%左右,而水温冷却主要取决于冷却塔的工作状况。由于飞散及蒸发损失,冷却补充用水是较大的,及时补充冷水是保持冷却水塔有效降温的重要方面,应定期检查冷却塔内的分配管是否正常,出水是否完好,这些因素都直接影响水的分布均匀性,影响其散热性能,通过每年清洗垫料,真空可恢复2%~3%,这样降低凝汽器进口水温是提高真空的有效途径,这比提高循环水量更为有效。 3、适时增大循环水量
改变冷却水时,可改变吸热量,虽然随着水量的增加,真空可逐步提高,但同时,水泵的耗电量也同时增加,因而需试验确定其经济性水量,也可根据不同季节和机组功率的变化调节水量,根据地理位置,在冬季气温较低可停止一台循环水泵运行,即能满足水量要求,又能达到节能效果。但是,当循环水量降低到一定值时,会发生凝汽器冷却水管堵塞,危及机组正常运行的情况。实际上当采用低速泵时,由于凝汽器两端水压减小,会发生凝汽器冷却水管堵塞现象。因此,在确定凝汽器最佳真空时,有必要考虑循环水量的下限值。 4. 凝汽器改变冷却水量时,可改变吸热量,虽然随着水量的增加,真空可逐步提高,针对6号机组循环水进水温度、机组负荷、凝汽器换热系数、循环水泵特性参数,进行6号机组循环水泵运行方式优化,不同季节和机组功率的变化优化循环水量,保证机组经济真空,降低供电煤耗率。 5.提高真空系统严密性
应在停机时定期对凝汽器喉部以下进行真空系统灌水检漏,消除喉部管道接头,水位计连通接头,凝结水泵轴端密封装置等处的漏点,检查清理喷嘴,保证其抽气效率,根据负荷变化,调整汽轮机轴封,不使其中断,经常检查负压系统的阀门,加强抽气器设备的运行调整。