凝汽器真空和严密性的分析及对机组运行的影响.pdf

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凝汽器真空和严密性的分析及对机组运行的影响凝汽器真空和严密性的分析及对机组运行的影响（秦山核电公司运行部）摘要摘要：

结合本厂分析了凝汽器内的真空高低对汽轮机的经济性、安全性的主要影响；凝汽器的汽侧真空严密性对于机组运行的影响及对汽轮发电机组真空系统漏空进行了分析。

说明了在真空系统发生漏空后应采取的判断方法和措施。

关键词关键词：

经济真空；极限真空；过冷度；真空严密性；分析真空用图；漏空点；分析。

汽轮机凝汽器内真空的产生，主要是依靠汽轮机排汽在凝汽器迅速凝结成水，体积急剧缩小而造成的。

其次是依靠射汽（射水）抽汽器连续抽出凝汽器内的不凝结气体和空气。

为了使汽轮机的排汽能够迅速冷却而凝结成水，必须向凝汽器不断通人大量的冷却用循环水。

AA.真空变化对汽轮机的安全与经济都有较大的影响。

.真空变化对汽轮机的安全与经济都有较大的影响。

真空低即排汽压力高，可以使汽轮机的耗汽量增加，经济性降低。

真空高即排汽压力低，可以使汽轮机的耗汽量减少，经济性提高。

所以，凝汽式机组运行时，应维持较高的真空。

11.凝汽器内真空的升高当主蒸汽压力和温度不变，凝汽器真空升高时，蒸汽在汽轮机内的总焓降增加，排汽温度降低，被循环水带走的热量损失减少，机组运行的经济性提高；但要维持较高的真空，在进入凝汽器的循环水温度相同的情况下，就必须增加循环水量，这时循环水泵就要消耗更多的电量。

因此，机组只有维持在凝汽器的经济真空下运行才是最有利的。

所谓经济真空，就是通过提高凝汽器真空，使汽轮发电机组多发的电量与循环水泵多消耗的电力之差达到最大值时凝汽器所达到的真空。

另外，真空提高到汽轮机末级喷嘴的蒸汽膨胀能力达到极限时（此时的真空值称为极限真空），汽轮发电机组的电负荷就不再增加。

所以凝汽器的真空超过经济真空并不经济，并且还会使汽轮机末几级的蒸汽湿度增加，使末几级叶片的湿汽损失增加，加剧了蒸汽对动叶片的冲蚀作用，缩短了叶片的使用寿命。

因此，凝汽器真空升高过多，对汽轮机运行的经济性和安全性都是不利的。

汽轮机运行时，必须随时、认真地监视其真空度是否正常，若真空不正常时，应及时分析原因，并采取措施解决下图可用来简便地分析真空正常与否以及不正常的原因。

图中的纵坐标1、2、3、4分别表示循环水进、出口温度、排汽温度及凝结水温度。

横坐标可以自由取定。

图中实线表示凝汽器的正常工作情况，虚线表示其运行情况。

当用此图分析真空时，应在相同负荷下将虚线与实线相比较：

分析真空用图若12间的虚线连线斜率比实线斜率大，则表示冷却水量变少；若23间的虚线连线斜率比实线斜率大，则表明传热情况恶化，可能是凝汽器钛管脏污，或者结垢所致；若34间的虚线连线斜率比实线斜率大，则表明过冷度增加，可能为漏入空气所致；若各虚线的斜率正常，则表明凝汽器工作正常。

而真空较正常值偏高或者偏低但每条线斜率不变（折线平行移动）表明主要是由于冷却水进口水温不同引起的。

22凝汽器内真空的下降当主蒸汽压力和温度不变，凝汽器真空降低（即汽轮机排汽压力升高）时，蒸汽在汽轮机内的总焓降减少，排汽温度升高，影响了机组的运行经济性，对机组的安全运行也有较大的影响，主要表现有：

1）1）汽轮机的排汽压力升高时，主蒸汽的可用焓降减少，排汽温度升高，被循环水带走的热量增多，蒸汽在凝汽器的冷源损失增大，机组的热效率明显下降。

另外，凝汽器真空降低时，机组的出力也将减少，甚至带不上额定负荷。

2）当凝汽器真空降低时要维持机组负荷不变，需要增加主蒸汽流量，这时末级叶片可能超负荷。

3）当凝汽器真空降低使汽轮机排汽温度升高较多时，将使排汽缸及低压轴承等部件受热膨胀，机组变形不均匀，这将引起机组中心偏移，可能发生振动。

4）当凝汽器真空降低，排汽温度过高时，可能引起凝汽器钛管的胀口松弛，破坏了凝汽器的严密性。

5）凝汽器真空下降时，将使排汽的体积流量减小，对末几级叶片工作不利。

B我厂机组真空系统易发生的泄漏部位：

我厂机组真空系统易发生的泄漏部位：

11.空气和其它不可溶性气体可通过两个渠道渗入凝汽器，一是与蒸汽一同进入凝汽器，另一个是通过汽轮机真空系统的不严密处进入。

与蒸汽一道进入凝汽器的不溶性气体，数量不多，约占从凝汽器排除空气量总数的百分之几。

这样，从凝汽器排除的主要气体是空气，大气中的空气是通过汽轮机设备处于负压状态部件的不严密处而漏人的。

渗入凝汽器的空气经过法兰连接处、阀门的阀杆、水位计接头处和其它不具备足够密封性的凝汽器配件，还有通过质量不高的焊接处。

除了凝汽器自身的严密性外，真空系统的严密性也取决于汽轮机设备所有处于真空状态部件的严密性，如回热系统加热器、汽缸轴端汽封、向大气排放的管道等。

22.当蒸汽负荷降低时，通常空气的漏人量增加。

因为汽缸和回热系统所有的部分均处于负压状态，汽轮机高压缸和低压缸的各种配件，以及他们的连通管道，如有很大的不严密性时，将因建立不起启动所要求的最低真空度而延持机组的启动。

33.在汽轮机设备方面，低压缸汽封齿的结构及汽封系统工作的好坏都直接影响着凝汽器的真空严密性。

当低压缸的汽封齿遭到磨损时会造成汽封齿密封不好而导致真空严密性的下降。

另外，在汽封系统故障，不能提供足够的汽封压力时，也可能导致真空严密性的下降。

C凝汽器的汽侧真空严密性对于机组运行的影响及泄漏部位的查找：

凝汽器的汽侧真空严密性对于机组运行的影响及泄漏部位的查找：

凝汽器在正常运行过程中，工作在负压状态，这就使得空气及其它不可溶性气体容易通过凝汽器真空系统的不严密处漏入。

进入汽轮机真空系统的空气，要恶化凝汽器的工作，因而引起不良后果。

首先是进入凝汽器蒸汽容积的空气，明显地使凝结蒸汽对凝汽器管壁的放热系数变小，使凝汽器内总的换热系数变小；此外，大量的空气漏入凝汽器引起抽气器过负荷，使真空恶化。

另外，由于真空系统渗漏进了空气，在蒸汽、空气混合物中蒸汽凝结时，凝结水将产生过冷却。

凝结水的过冷却，一方面降低了汽机排汽压力下所对应的饱和蒸汽的温度，使得凝结水温下降，从而造成了核燃料的消耗，缩短了换料周期；另一方面，由于过冷度水中所含的含氧量增加，当射汽抽气器工作失常或过负荷时，势必造成给水含氧量的增加，增强了从凝汽器到除氧装置之间管道的腐蚀、给水管道结构材料的氧化腐蚀，除了金属损伤外，还可引起蒸发器二次侧及汽轮机通流部分被铁、铜和其它化合物的氧化物结垢，使主设备的运行工况恶化，导致事故的发生。

由于空气对凝汽器工作过程中造成的这种不利影响，这就要求我们要对凝汽器的真空系统的严密性应维持在较高水平。

一般来说进入凝汽器的蒸汽流量为常数和冷却水温度为常数时，真空下降的速度与漏入的空气量成线性关系。

例如从凝汽器切除抽气量工作，并规定一个真空下降速度的标准，相对地评价真空系统空气的严密性。

在本厂真空严密性试验规程中验收准则为：

平均每分钟真空下降3mmHg合格；2mmHg为良好；1mmHg为优秀。

而我国制定的凝汽器真空系统严密性标准为：

真空值下降率400Pamin（约为3mmHg）为优良，下降率667Pamin为合格。

可见我厂的标准比较严格。

因此在发现机组凝汽器真空系统发生泄漏空气后应寻找捷径，少走弯路尽快查出、消除泄漏点保证机组的正常经济运行。

ll.记录异常参数的变化:

通常需要记录的主要异常参数有：

主机负荷、主机真空、凝汽器排汽温度、凝结水温、循环冷却水入口温度、循环冷却水出口温度、凝结水溶氧、除氧器内给水溶氧、主机真空严密性试验结果等。

22对异常参数与正常值进行对比、分析，确定空气泄漏部位对所记录下来的数据与机组正常运行时的数据进行比较、分析，从中找出差距要查找的关键项目及正常值为：

11）真空严密性试验结果是否正常，真空系统漏空量是否远超限。

22）与此同时凝汽器端差相对增高正常时其端差为26，若其端差达l0以上时说明该泄漏点为大漏点。

33）凝结水溶氧也随真空系统漏空量的加大而增加正常情况下，该值在34ugL，若系统漏空，该值将大幅度地增大。

44）漏空点较大时，在同样负荷下，循环冷却水出、入口温升大幅度降低，主要原因就是因真空系统漏入的空气。

在凝汽器汽侧钛管外壁即蒸汽与钛管间形成一层空气薄膜使得钛管内的冷却水与蒸汽间换热增加了热阻。

换热效果大大减弱故循环冷却水温升降低。

55）对有关数据进行综合分析：

aa.一般来说如泄漏点在凝汽器内水面以下，则该漏点对真空值影响较小而对凝结水内溶氧量影响较大；如泄漏点处于凝汽器内水面以上，则该漏点对真空值影响较大而对凝结水溶氧影响较小。

这主要是因为凝结水面下的漏空点漏入的空气直接进入水内。

之后随着凝结泵进入凝结水系统故所采样的凝结水样含氧量较高；在水面以上的漏空点其所漏入的空气在与下移凝结的蒸汽进行短暂的接触后就被抽汽器吸出。

此过程中，蒸汽中微量氧气混杂在凝结水中。

bb.漏空点处在真空系统凝结水面以上。

如果漏入量较小，没有超过两台主抽的抽吸能力，这种情况下，凝汽器内真空、凝结水溶氧均随着负荷的变化而变化。

负荷升高时，真空随之升高。

凝结水溶氧随之降低。

负荷降低时，与此相反。

一般漏空点都是在负压区，当负荷变化时，随之变化较大的主要是抽汽系统、低压加热器、疏水扩容器等部位，当负荷升高后，负压系统的压力将提高漏空量相对降低，真空逐步升高，凝结水溶氧降低。

如果漏入量非常大，则真空会迅速降低，应立即按规程降负荷停机。

cc.漏入空气量对两侧循环水温升的影响：

当凝汽器传热系数基本相同即两侧蒸汽凝结放热系数、两侧循环水量相差不大时，A、B两侧循环水温升理论上应基本相同所以，当凝汽器两侧漏人空气量相差比较大时，漏人空气量较大一侧蒸汽凝汽放热系数将下降引起该侧传热系数下降，使该侧的传热量减少，造成该侧循环水温升减少，同时使另一侧循环水温升增加，这也可为确定凝汽器漏空气点、查找漏气点提供新的依据。

D.在不同工况下查找、分析漏空点的实施方法总结如下：

在不同工况下查找、分析漏空点的实施方法总结如下：

11.机组是否启动、停运过：

在发生真空系统漏空、真空严密性试验超出合格范围后。

首先应认真回顾、分析异常发生前机组状态，是一直保持运行还是停运后的机组刚启动对于运行中的机组需要确认有何操作如为刚启动的机组，要检查是否有真空系统的疏、放水门没有关闭或者是因机组启、停导致某些真空系统管道焊口裂缝漏空等。

22.进行过哪些操作：

在机组运行中，相同工况下，若发现凝汽器真空下降，且真空系统的漏空量有所增大，应认真检查所操作过的真空系统的阀门是否关严，尤其是放水门、放空气门等。

凝结水泵是否切换。

是否有溶解氧的变化等。

33.是否发生过变工况：

在采用上述方法无效果的情况下，则需检查机组是否发生过突甩负荷或负荷突升、突降、旁路调节阀突开、突关异常，这些异常工况极易造成温度波动较大区域的焊口、伸缩节等薄弱环节部位产生裂缝、裂口。

这些裂缝部位往往在管道的保温层内，不易被发现，需花较大精力进行检查才能找出。

上面给出的一些分析的方法，希望能够对快速、有效地查出漏空点起到一点借鉴。

因此说凝汽器的真空不是越高越好，应当尽量保证在最有力真空条件下运行。

与此同时，凝汽器的汽侧严密性对真空的维持又是至关重要的，在实际运行中真空降低是一个不敢大意的问题。

真空下降的原因很多，但往往是因为真空系统的严密性不好或凝汽器的抽汽系统故障所致。

因此，凝汽器的真空和严密性对机组的运行至关重要。

定期检查真空系统的严密程度，发现问题及时消除，做到防患于未然，才能保证机组的长期稳定运行。