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燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽器真空下降分析

发表时间：2021/8/10 来源：《中国电力企业管理》2021年4月作者：许业成

[导读] 在汽轮机的运行过程中，发电机组凝汽真空是其重要关注的要素之一，其数据高低值接影响机组是否能够高效安全运行。面对项目中机组凝汽器长期处于低真空的状态运行的状况，对燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽器真空下降进行分析。

中电投珠海横琴热电有限公司许业成广东省珠海市 519000

摘要：在汽轮机的运行过程中，发电机组凝汽真空是其重要关注的要素之一，其数据高低值接影响机组是否能够高效安全运行。面对项目中机组凝汽器长期处于低真空的状态运行的状况，对燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽器真空下降进行分析。包含其产生的原因、影响、如何进行改进以及恢复高效运行状态，减少资源消耗以及成本，提升整体经济效益。
关键词：燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机；凝汽器；真空下降
        燃气－蒸汽联合循环中主要流程是利用天然气进行燃烧在燃气透平内膨胀做功，在燃烧做功后，排气仍保持较高的温度，如果进行排放将造成能量的损耗问题，为提升能源利用效率，采用余热锅炉的方法将其利用起来，组成燃气蒸汽联合循环其利用效率能提升百分之二十左右，是一项十分具有研究价值的项目。随着我国能源的消耗日益攀升，为提升资源利用率，减少资源损耗，清洁能源的开发势在必行，联合循环的燃气蒸汽机组的运行与结构优化将起到重要作用。
        一、凝汽真空下降的影响以及原因
        燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽真空系统是燃气电厂的重要系统。在运行过程中，凝汽器的真空下降将导致汽轮发电机机热耗、力耗增多以及出力减少，对汽轮发电机的安全运行以及减少汽轮发电机的使用寿命，因此，专业技术人员在机组运行时，应时刻监督其状态[1]。关于真空下降的状态原因较多，主要原因有低压缸大气阀封闭不严、凝汽器焊缝泄漏、抽真空系统故障、轴封系统故障、真空系统损坏、误投低压旁路、其他常闭阀门内漏等。
        凝汽器设备是十分重要的汽轮发电机组装置中的一环，真空参数能够直接反映低压缸、凝汽器设备的质量及安装工艺，凝汽器参数降低也会对整个系统产生影响[2]。首先，真空数据下降，排汽压力升高、排汽温度也随之升高，煤耗量有所提升，但是实际做的功却十分有限。其次，在真空下降的情况下，低压缸以及相关轴承座等零件热胀冷缩，汽轮机轴承与原先位置产生相对位移，同时也可能导致汽轮发电机组凝汽器振动的情况出现。最后，真空下降，在确保处理一定的情况下，蒸汽用量的提升是十分必要的，进而致使轴向推力增加，轴承膨胀收缩符合超过设计值，保证机组正常、高效工作。同时，如果凝汽器冷却管道随着排气温度的上升而出现张口或者松动的情况，低压缸大气安全门破损或者断裂，损坏了低压缸和凝汽器冷却水的密闭性。
        二、凝汽真空下降的处理措施
        （一）关于凝汽真空系统密封不严问题的处理
        真空系统如出现漏真空现象，空气通过细微裂痕等其他缝隙流入负压设备，破坏设备中的真空环境，专业技术人员可以重点关注凝汽器低压缸结合面、大气阀、人孔门以及两端轴封、设备中的管路及焊缝处、阀门法兰连接处、水泵等相关组织的状态[4]。为保证其状态符合真空严密性需求，需要专业技术人员定期试验，查验其封闭状态，一旦出现密闭性问题，采用泡沫法或专业设备对各部位进行检查，利用排除法进行排除，在找到泄漏点的同时进行维修或更换。
        （二）关于循环水系统出现异常状况的处理
        在检查过程中，如发现循环水异常状态，专业技术人员可以根据专业系统理论知识进行排查，一般容易出现问题的区域主要为，阀门堵塞、截流、水泵出现问题，循环水管道出现破损，循环水泵在运行中操作错误、循环水泵抽水处水位相较于正常水位偏高或偏低，过滤装置出现排水不畅等问题[5]。为减少因跳闸引起水循环系统停止工作，需要运行人员实施监督，再出现故障的过程中，及时进行备用泵的启动。

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如出现备用泵联动失败，应及时打开与另一台机组循环水系统联络门，在进行备用泵开启，保证循环水持续流通，在循环水仍然无法供应时，运行人员务必及时发出消息，联系相关维修以及调度人员，表明当下状态，机组降负荷归零后，根据相关运行设备的状态与参数进行停机检修准备。
        在水循环系统检测过程中，专业技术人员检验水泵转动方向是否正确、备用泵是否能正常使用。凝汽器钛管要一定保证洁净程度、检查管壁是否有裂缝，检修维护人员在清洗钛管中，务必仔细认真，查看清洗钛管的状态，如有破损及时将该钛管堵住。循环水管道如出现损坏的情况，应根据破裂位置进行水循环系统的切换，或切断运行状态，防止出现漏水现象。
        （三）关于凝汽器真空系统异常问题的处理
        抽真空系统不能正常运转，导致燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机效率下降，进一步引起其他形式的气体流入凝汽器，破坏真空状态[6]。所以，设备管理人员与维修人员有责任在检修过程中进行测试以及修理，为日后的正常运转提供保障，防止在继续投入使用中出现效率下降的问题。如果条件允许，可以对抽真空系统进行全面检查。同时真空泵的状态也是引起真空状态破坏的原因之一，同样真空泵如出现状态原因，也应启动备用真空泵运行，保证设备的运行状态不被破坏。
        （四）关于凝汽器凝结水系统故障问题的处理
        凝结水系统异常是凝汽器系统异常中的常见问题，一般反映在凝汽器水位高度上，部分凝汽器在运行过程中出现水位升高状态，这是异常状态的表现，一些水位甚至出现满水位的状态，通过化学检测凝结水质，通过水质的问题，则可以得出凝汽器钛管泄露的结论，工作人员未按照操作规范进行使用以及凝结水泵工作异常。如出现突发状况，备用泵的开启能够维持设备的持续运行，再将停止运行的水泵进行检查，备用泵如出现漏水，需及时停运。检查相关部件的状态。在此基础上看，专业检修人员可以根据实际情况进行处理。
        （五）轴封系统故障问题的处理
        轴封系统异常也是专业检修人员检查时需着重关注的区域，其异常状态主要有轴封处泄漏、空气内吸、疏水阀开关不符合规范等多方面原因造成，在这些故障的影响下，发电机组凝汽器必然会出现破坏真空现象，导致真空度与正常运行状态有所差距。在汽轮机轴封停止运行时，对轴封系统均压箱的供汽压力进行调整专业操作方法准确应用，也是设备运行人员必须掌握的技能，如有特殊状况，可开启轴封蒸汽供汽门。使轴封状态恢复至正常。一旦真空环境有所变化，务必及时降机组负荷，采取相应措施，或者停机检查。
        结束语：综上所述，燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽真空系统是一个至关重要的系统，其运行状态将直接影响机组的经济性和安全性。相关维修管理人员可以从细节处进行分析，采用筛选的方法进行排除，最后得出凝汽器真空下降的原因，针对不同的原因制定相应解决策略，采取措施进行实际检修，从而保证机组的安全稳定运行，最后在进行凝汽器真空下降的预防，减少出现故障的频率。在节能减排的时代发展要求上，作为电力消耗较大的行业，保持机组在真空状态下稳定运行，也是响应国家节能减排号召的重要方式。
参考文献：
[1]谭聪，金俊忠. 燃气－蒸汽联合循环汽轮发电机组凝汽器真空下降分析[J]. 燃气轮机技术， 2018, 031(001):56-59.
[2]汪辰. 燃气－蒸汽联合循环机组凝汽器真空对经济性的影响[J]. 上海节能， 2019(10):821-823.
[3]宋小帆，赵光锋. M701F4型燃气－蒸汽联合循环机组汽轮机旁路系统控制分析[J]. 名城绘， 2019(2):0151-0151.
[4]张浩峰，胥建群，黄喜军，等. 数据协调在燃气－蒸汽联合循环机组汽轮机排汽焓计算中的应用[J]. 发电设备， 2019, 33(5):297-303.
[5]李哲伦. 西门子SGT5-4000F型燃气—蒸汽联合循环机组——汽轮机盘车无法自动停运的原因分析及处理建议[J]. 河南电力， 2020(S2):10+44.
[6]陈建伟，周臣，刘祥亮，等. 某燃气蒸汽联合循环机组水汽氢电导率超标原因分析及解决措施[J]. 燃气轮机技术， 2020(2):36-39.