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摘 要：凝汽设备是大型火力发电厂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。而凝汽器真空度是汽轮机运行的重要指标，也是反映凝汽器综合性能的一项主要考核指标。本文通过对凝汽器真空下降的原因进行分析，并提出相应解决方案，预防措施，以避免类似故障的发生，提高机组运行的经济性及稳定性，可供同类机组借鉴、参考。
关键词：汽轮机；凝汽器；真空
凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降1%，机组热耗将要上升0.6%～1%。凝汽器内所形成的真空受凝汽器传热情况、真空系统严密性状况、冷却水的温度、流量、机组的排汽量及抽气器的工作状况等因素制约。
1. 凝汽器真空的形成
凝汽器中真空的形成是由于汽轮机的排汽被凝结成水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4KPa时，蒸汽的体积比水容积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。在运行中真空下降，将直接影响汽轮机汽耗和机组出力，同时也给机组的安全稳定运行带来很大的影响。因此，对影響凝汽器真空的原因进行分析和处理十分必要。
2. 真空降低对机组的影响
凝汽器系统真空降低主要表现为以下几个方面：
1） 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
2） 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，机组发生振动
3） 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
4） 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
5） 排汽的体积流量减少，对末级叶片工作不利
有资料显示，当机组汽耗量不变时，真空恶化1%，将引起汽轮机的功率降低约为额定容量的1%。当汽轮机的负荷不变时，真空恶化1%，相当于电厂的燃煤消耗量增加大约为1-2%。真空每降低1kPa，汽轮机汽耗平均增加1%～2%。因此，有必要分析机组凝汽器真空度下降的原因，找出预防真空度下降的措施，从而提高凝汽器性能，维持机组经济真空运行，以便直接提高整个汽轮机组的热经济性。
3. 凝汽器真空缓慢下降的原因分析及对策
1） 真空系统不严密。当系统存在较小漏点时，不凝结的汽体从外部漏人处于真空状态的部位，最后泄漏到凝汽器中，过多的不凝结气体滞留在凝汽器中影响传热，使真空异常下降，这类真空下降的特点是下降速度缓慢，而且真空下降到某一定值后，即保持稳定不再下降，这说明漏汽量和抽气量达到平衡。真空系统不严密漏气量增多时，表现的主要现象是：汽轮机排气温度与凝汽器出口循环水温的差值增大、凝结水过冷却度增大。若确认真空系统不严密，可用蜡烛或专用的检漏仪器检测各负压管道、阀门以及凝汽器本体，发现漏泄点及时消除。
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故障，使水泵的效率下降。此时应启备用泵，将故障泵停下进行检修。若检查出凝结水硬度大，可以判断凝汽器铜管漏泄导致凝汽器水位升高。此外凝汽器水位计接头不严密、其它与真空系统连接的设备或管道上的计量表连接管有缺陷、凝结水再循环门操作不当也是造成凝汽器水位高的原因。
3） 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。造成端差大的主要原因是循环水中污泥和溶于水中的碳酸盐析出附在凝汽器铜管水侧产生水垢，形成很大的热阻，使传热端差增大，凝汽器真空下降，排汽温度升高。为防止这种现象发生，应定期清扫凝汽器。
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，主要检查射水泵电流、出口压力是否正常，射水池水温是否过高，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） 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常，检查循环水泵出口压力、循环水进口水位，检查进口滤网有无堵塞。
6） 虹吸破坏。虹吸被破坏时凝汽器进水压力升高，出水压力到零。在相同负荷和进水温度下，凝汽器出水温度升高，排汽温度升高，真空下降。此时应关闭出水门，开启出水侧空气门，观察真空变化，排完空气后调整出水门，真空应回升。如循环水泵启动或转换，管内带有空气，应将凝汽器水侧排空气门开启，排完空气后关闭。如凝汽器水室，出水管等处有不严的现象，应在短时间内消除。
4. 真空度下降的预防措施
真空系统庞大，与真空有关的设备系统分散复杂，真空下降事故至今仍在汽轮机事故中占相当大比重，需要时刻做好真空下降预防工作。
1） 加强对循环水供水设备的维护工作，确保循环水供水设备的正常运行。对冷却水流量和流速进行合理调整
2） 提高抽气器工作性能，加强对凝结水泵及射水泵、射水泵抽气器、真空泵等空气抽出设备的维护工作，确保其正常运行，抽气器切换要严防误操作。
3） 轴封供汽压力自动、凝汽器水位自动要可靠投用，调整门动作要可靠，并加强对凝汽器水位和轴封汽压力的监视。维持轴封系统及水封的正常工作；维持好轴封加热器的正常水位；调整汽轮机轴端汽封间隙，减小轴端漏汽量；严格控制低压汽封供汽压力、温度，遇到汽封系统运行不正常，应及时进行分析，负压部位管道设计时，应充分考虑膨胀问题；应尽量避免剧烈工况出现；及时更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性；提高抽气器效率。
4） 对凝汽器的汽水、水封设备的运行加强监视分析，防止水封设备损坏或水封头失水漏空气。
5） 汽水系统化学补充水接至凝汽器。补充水温度低，吸收排汽热量可降低凝汽器温度。
6） 坚持定期进行汽轮机真空严密性试验，监视真空系统严密程度。若结果不合格时，应对汽轮机真空系统进行查漏，堵漏。目前检漏方式有卤素检漏法、超声波检漏法、真空灌水法和氦质谱检漏法，其中氦质谱检漏法是目前汽轮机真空系统检漏的先进方法。
7） 低真空保护装置应投入运行，整定值应符合设计要求，不得任意改变报警、停机的整定值。
8） 在运行中若凝结水水质不合格，但硬度又不高，可能是由于管板胀口不严有轻微的泄漏所致。这时，若停运凝汽器，不易找出泄漏处。可以考虑的应急做法是在循环水泵吸入口水中加适量的锯木屑。木屑进入水室中，在泄漏处受到真空的作用会将“针孔”堵塞，可使水硬度维持在合格范围内。
9） 保持凝汽器管壁和水侧的清洁度，减轻汽器铜管结垢，目前最有效的方法是胶球清洗。可以考虑加装凝汽器铜管杀菌灭藻装置，防止微生物在铜管内壁蔓延。我厂就加装了超声波杀菌除垢装置。
10） 提高凝汽器胶球自动清洗装置的投入率。
11） 加强运行管理，对下列各参数定时记录，以便分析比较：凝汽器的真空，排汽温度，凝结水的水质、温度，循环水进出口水温、压力，凝汽器热井水位，循环水泵电流值等。
12） 检查冷却塔性能，加强运行维护，调整到最佳工况运行。
5. 结束语
通过以上分析可以看出，影响凝汽器真空的因素众多复杂，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，以达到及时准确、果断地处理故障。■
关键词：汽轮机；凝汽器；真空
凝汽器的真空水平对汽轮发电机组的经济性有着直接影响，如机组真空下降1%，机组热耗将要上升0.6%～1%。凝汽器内所形成的真空受凝汽器传热情况、真空系统严密性状况、冷却水的温度、流量、机组的排汽量及抽气器的工作状况等因素制约。
1. 凝汽器真空的形成
凝汽器中真空的形成是由于汽轮机的排汽被凝结成水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4KPa时，蒸汽的体积比水容积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。在运行中真空下降，将直接影响汽轮机汽耗和机组出力，同时也给机组的安全稳定运行带来很大的影响。因此，对影響凝汽器真空的原因进行分析和处理十分必要。
2. 真空降低对机组的影响
凝汽器系统真空降低主要表现为以下几个方面：
1） 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
2） 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，机组发生振动
3） 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
4） 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
5） 排汽的体积流量减少，对末级叶片工作不利
有资料显示，当机组汽耗量不变时，真空恶化1%，将引起汽轮机的功率降低约为额定容量的1%。当汽轮机的负荷不变时，真空恶化1%，相当于电厂的燃煤消耗量增加大约为1-2%。真空每降低1kPa，汽轮机汽耗平均增加1%～2%。因此，有必要分析机组凝汽器真空度下降的原因，找出预防真空度下降的措施，从而提高凝汽器性能，维持机组经济真空运行，以便直接提高整个汽轮机组的热经济性。
3. 凝汽器真空缓慢下降的原因分析及对策
1） 真空系统不严密。当系统存在较小漏点时，不凝结的汽体从外部漏人处于真空状态的部位，最后泄漏到凝汽器中，过多的不凝结气体滞留在凝汽器中影响传热，使真空异常下降，这类真空下降的特点是下降速度缓慢，而且真空下降到某一定值后，即保持稳定不再下降，这说明漏汽量和抽气量达到平衡。真空系统不严密漏气量增多时，表现的主要现象是：汽轮机排气温度与凝汽器出口循环水温的差值增大、凝结水过冷却度增大。若确认真空系统不严密，可用蜡烛或专用的检漏仪器检测各负压管道、阀门以及凝汽器本体，发现漏泄点及时消除。
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故障，使水泵的效率下降。此时应启备用泵，将故障泵停下进行检修。若检查出凝结水硬度大，可以判断凝汽器铜管漏泄导致凝汽器水位升高。此外凝汽器水位计接头不严密、其它与真空系统连接的设备或管道上的计量表连接管有缺陷、凝结水再循环门操作不当也是造成凝汽器水位高的原因。
3） 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。造成端差大的主要原因是循环水中污泥和溶于水中的碳酸盐析出附在凝汽器铜管水侧产生水垢，形成很大的热阻，使传热端差增大，凝汽器真空下降，排汽温度升高。为防止这种现象发生，应定期清扫凝汽器。
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，主要检查射水泵电流、出口压力是否正常，射水池水温是否过高，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） 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常，检查循环水泵出口压力、循环水进口水位，检查进口滤网有无堵塞。
6） 虹吸破坏。虹吸被破坏时凝汽器进水压力升高，出水压力到零。在相同负荷和进水温度下，凝汽器出水温度升高，排汽温度升高，真空下降。此时应关闭出水门，开启出水侧空气门，观察真空变化，排完空气后调整出水门，真空应回升。如循环水泵启动或转换，管内带有空气，应将凝汽器水侧排空气门开启，排完空气后关闭。如凝汽器水室，出水管等处有不严的现象，应在短时间内消除。
4. 真空度下降的预防措施
真空系统庞大，与真空有关的设备系统分散复杂，真空下降事故至今仍在汽轮机事故中占相当大比重，需要时刻做好真空下降预防工作。
1） 加强对循环水供水设备的维护工作，确保循环水供水设备的正常运行。对冷却水流量和流速进行合理调整
2） 提高抽气器工作性能，加强对凝结水泵及射水泵、射水泵抽气器、真空泵等空气抽出设备的维护工作，确保其正常运行，抽气器切换要严防误操作。
3） 轴封供汽压力自动、凝汽器水位自动要可靠投用，调整门动作要可靠，并加强对凝汽器水位和轴封汽压力的监视。维持轴封系统及水封的正常工作；维持好轴封加热器的正常水位；调整汽轮机轴端汽封间隙，减小轴端漏汽量；严格控制低压汽封供汽压力、温度，遇到汽封系统运行不正常，应及时进行分析，负压部位管道设计时，应充分考虑膨胀问题；应尽量避免剧烈工况出现；及时更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性；提高抽气器效率。
4） 对凝汽器的汽水、水封设备的运行加强监视分析，防止水封设备损坏或水封头失水漏空气。
5） 汽水系统化学补充水接至凝汽器。补充水温度低，吸收排汽热量可降低凝汽器温度。
6） 坚持定期进行汽轮机真空严密性试验，监视真空系统严密程度。若结果不合格时，应对汽轮机真空系统进行查漏，堵漏。目前检漏方式有卤素检漏法、超声波检漏法、真空灌水法和氦质谱检漏法，其中氦质谱检漏法是目前汽轮机真空系统检漏的先进方法。
7） 低真空保护装置应投入运行，整定值应符合设计要求，不得任意改变报警、停机的整定值。
8） 在运行中若凝结水水质不合格，但硬度又不高，可能是由于管板胀口不严有轻微的泄漏所致。这时，若停运凝汽器，不易找出泄漏处。可以考虑的应急做法是在循环水泵吸入口水中加适量的锯木屑。木屑进入水室中，在泄漏处受到真空的作用会将“针孔”堵塞，可使水硬度维持在合格范围内。
9） 保持凝汽器管壁和水侧的清洁度，减轻汽器铜管结垢，目前最有效的方法是胶球清洗。可以考虑加装凝汽器铜管杀菌灭藻装置，防止微生物在铜管内壁蔓延。我厂就加装了超声波杀菌除垢装置。
10） 提高凝汽器胶球自动清洗装置的投入率。
11） 加强运行管理，对下列各参数定时记录，以便分析比较：凝汽器的真空，排汽温度，凝结水的水质、温度，循环水进出口水温、压力，凝汽器热井水位，循环水泵电流值等。
12） 检查冷却塔性能，加强运行维护，调整到最佳工况运行。
5. 结束语
通过以上分析可以看出，影响凝汽器真空的因素众多复杂，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，以达到及时准确、果断地处理故障。■