影响凝汽器真空的原因和解决方法

影响凝汽器真空的原因和解决方法

陆雨非

上海闵行燃气发电有限公司（上海 200245）

摘要：凝汽器主要作用是将汽轮机排汽凝结成水，去除非凝结气体，并在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度，使得低压缸排汽参数尽可能低以提高汽水循环的效率。所以保持凝汽器真空对整个机组的经济性和安全性很关键，在最近468MW机组的启动过程中，出现了真空达不到要求的情况，遂逐一排查，最终找到影响真空的漏点，经过处理后凝汽器压力恢复正常。

关键词：凝汽器；真空；真空泵；凝泵

上海闵行燃气发电有限公司是上海电力控股投资的示范性工程项目，本工程建设1套468MW（F级）和一套745MW（H级）燃气-蒸汽联合循环发电机组。本次启动试验是F级工业重型燃气轮机，后文统称为2号机。2号机抽真空系统的主要设备包括：2台100%容量的真空泵，1台凝汽器，及其连接管道、截止阀、隔绝阀、控制阀等。凝汽器型式为单背压、单壳体、双流程、轴向排汽。两台真空泵为双级水环式真空泵，相比传统的单级泵，其抽气性能曲线下降平缓，可获得的空度更高，能耗更低，抗汽蚀能力也更好。在常规运行中，在单台真空泵投入下，凝汽器背压达到5-9kpa的运行标注，满足燃气轮机的启动条件。但在某次机组启动过程中，开启单台真空泵后，凝汽器背压始终维持在55kpa无法下降，真空无法完全建立，使机组启动陷入停滞。

一、真空无法下降的主要原因

大气中的空气进入凝汽器负压系统是引起凝汽器真空下降的主要原因，在道尔顿的分压定理里在温度与体积一定时，混合气体中各组分气体的分压之和等于混合气体的总压。其数学表达式为（1）：

P = P1+P2 +……+Pi（1）

对于机组来说P就是凝汽器中所有混合气体的总压，当P1是蒸汽压力时，其余的分压均为漏入凝汽器中的不凝结气体。通过公式可知，当大气中不可凝结的气体，泄露进凝汽器真空系统，不凝结气体的比例上升，则除P1外分压力就会上升从而导致凝汽器的总压力变大，即真空度下降。所以真空系统中有大量的空气进入，是对机组真空系统造成影响的最主要因素。总体来说，主要有两种可能：要么真空系统存在漏点，要么其他不凝结气体随着蒸汽一起进入了凝汽器。通过分析和过往经验，得出的几个可能造成空气漏入真空系统的主要原因如下：

（1）轴封系统出现异常。汽机轴封系统的主要作用防止蒸汽沿高中压缸轴端由内向外泄露，防止空气由外向内漏入低压缸而破坏机组的真空。所以在运行过程中，对低压轴封的工作压力的观察就很重要，如果低压缸轴封工作压力过低时，就会发生外径空气漏入汽缸及真空系统，造成真空的严密性下降，从而影响整个真空系统的严密性。

（2）真空破坏门内漏。真空破坏门作用是机组在紧急停机和过临界转速时快速停机防止机组造成损坏，真空破坏的意思，就是将阀门打开，让空气进入凝汽器内部，使真空下降。如果在运行过程中真空破坏门发生内漏的情况，则空气很有可能通过内漏处流进凝汽器内部，导致真空下降。

（3）凝泵有漏点。首先因为凝泵放空管道与凝汽器相连，如果凝泵存在密封水压力不够，或凝泵泵体疏水阀没有关紧，都可能导致空气进入进入凝泵，从而被压力小于大气压力的凝汽器内部吸进，从而影响真空。

（4）备用真空泵入口阀，逆止阀内漏。由于真空泵配有汽水分离器连接大气，所以如果真空入口阀，逆止阀内漏，会导致空气进入真空系统，破坏真空。

二、真空无法建立的原因分析及处理

1.汽机轴封系统检查

轴封压力过低会导致轴封低压缸轴端漏入空气，影响真空严密性，经过盘面和就地检查确认辅助蒸汽供轴封母管的压力在50kPa左右是正常的，轴封电加热器正常投入，低压轴封的温度大致为150℃，正常。在就地检查轴封处的情况，未见轴封气冒出，说明轴封压力正常未过大，未感受到空气的吸入感，说明轴封压力未过小。故排除真空系统

2.真空破坏门内漏检查

现场就地检查发现真空破坏门关闭到位，并未听到真空破坏门有漏真空的异响声，并且阀门本体的温度无异常情况，故排除了真空破坏门内漏的可能。

3.凝泵漏点检查

在现场对凝泵进行检查的过程中发现无论是运行泵还是备用泵的密封水压力都低，根据图1所示，凝泵的密封水有两路供给，一路为除盐水供密封水，另一路为与凝泵出口连接的自密封，由凝结水母管里的水供给。现凝泵出口母管压力2.0mPa，但密封水压力表接近于0，这是不正常表现，所以在拆除压力表后，预想中的凝结水冒出的现象并未出现，没有一点水冒出，并能感受到往内吸气感，故判断凝泵密封水压力不够，密封不完全，导致空气进入真空系统，影响真空建立，所以开启了除盐水至密封水的总阀，密封水压力瞬间达到0.2mPa，在一段时间等待后，凝汽器背压确实有下降，但未能达到启机要求的5kPa-9kPa，仍有较大差距，故认为凝泵确有漏点，但不是主要漏点，所以仍需继续排查。

图1

凝结水系统凝泵部分系统图 图2抽真空系统真空泵部分系统图

4.备用泵入口阀，逆止阀检查

由于凝汽器背压一直降不下去，所以能想到的最直接的办法是启动备用泵，然而在备用泵启动的过程中发生了汽水分离器液位低跳泵，并且发生了除盐水无法补水的现象，如图2所示将补水电磁阀，旁路阀门全部打开，汽水分离器的液位计始终保持在0位，最后把真空泵本体疏水打开，依旧没有水流出，所以推测备用泵的入口阀和逆止阀内漏，导致补水全部被吸入运行泵中，所以将手放在汽水分离器排大气口处，能感觉到强烈吸入感，故确认备用泵入口阀和逆止阀内漏为主要漏点，是导致真空无法建立的主要原因。在把备用泵的入口手隔阀关闭后，凝汽器的背压在短时间明显下降，最后停留在5.2kPa，达到了启机的允许值。在之后将逆止阀拆下的作业后，发现双瓣式逆止阀出现了明显工作异常的状态。双瓣式逆止阀出现工作不正常的原因，有可能是所受介质的冲击力，其结构强度没能承受住停泵，压力突变等对阀瓣的水锤压力。

三、建议

可以将双瓣式逆止阀，替换成防冲撞升降式逆止阀。不同于传统双瓣式逆止阀，防冲撞升降式逆止阀将液压原理与机械运动相结合，该阀门的阀瓣与阀座的密封面能更好地抵御来自工作介质的频繁冲击，从而减少冲击造成的损伤，减少维护成本，延长阀门寿命，同时为真空严密性提供可靠的支持。

四、结论

本文讲述了闵行468MW机组的一次启机过程中，凝汽器真空无法建立的情况，对其原因进行了分析，并通过现场针对性的检查发现了影响真空的主要原因和次要原因，为以后机组出现类似情况提供了宝贵经验，找到并消除了漏点，使启机能够顺利进行下去，提高了机组真空的严密性。

参考文献：

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[4]马纪鑫.蝶形止回阀结构改进设计与强度分析[D].辽宁科技大学,2015.

【作者简介】陆雨非（1995.11-），男，汉族，上海市人，硕士研究生学历，上海闵行燃气发电有限公司助理工程师，主要研究方向：电厂机务。