论文部分内容阅读
[摘要]冷凝式汽轮机系统较为复杂，真空系统附件较多，一般设有真空喷射泵、冷凝器、密封蒸汽、大气安全阀、凝液外送泵、密封蒸汽喷射泵等，故影响因素较多，出现故障较难以进行分析。
[关键词]汽轮机；真空冷凝系统；真空度；重要性；
中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0384-01
冷凝系统作为化工生产中汽轮机系统的重要组成部分，它的工作性能的优劣直接影响整个化工生产的“长、满、优”。
一、真空冷凝系统的组成及工作原理
真空冷凝系统由表冷器（也叫主冷器）、抽气器（包括一、二级喷射器、及启动喷射器）、冷凝液泵以及附属设备、连接管道、阀门等组成，较为典型的冷凝系统简要组成如图1。由图1知，来自汽轮机排汽管的蒸汽在到达表冷器后，由表冷器内的冷却水管内的冷却水所冷却，在冷却水管的外表面凝结成水，由于大量蒸汽的急剧液化，体积瞬间变小而在表冷器内形成高度真空，使汽轮机以较低的排汽压力，维持汽轮机的高效率运转。而冷凝下来的冷凝液汇集在表冷器底部，由冷凝液泵送往锅炉，作为锅炉给水。同时由于汽轮机装置的不严密即排汽缸、汽轮机低压部分各级及相应的回热设备、冷凝设备等的空气泄漏在表冷器内积聚，会影响真空的维持，所以用抽气器来完成对此部分空气的抽出。
二、真空冷凝系统的设计要求
由于汽轮机装置的经济性很大程度决定于蒸汽动力循环的热效率，而提高蒸汽的初始参数及降低蒸汽的终压均能提高循环的热效率，随着蒸汽终压的降低，乏汽温度也相应降低，因此传给冷源的热量减少，冷源损失减少，这样就使循环的热效率在其它条件不变的情况下，相应提高，而要达到和保持很低的蒸汽终压，就需要真空冷凝系统能够完成：①在汽轮机的排汽口建立并保持规定的真空度；②能够回收汽轮机排汽的凝结水，并以洁净的凝水作为锅炉给水供应给锅炉，由于凝水是质量最好的锅炉给水，所以回收凝水对保证锅炉的正常运行有很重要的意义。由此可见，真空冷凝系统的合理设计对提高汽轮机在化工生产运行中的经济效益有其重大的影响。
三、影响真空冷凝系统工作效率的因素
1.在日常操作中，到表冷器的循环水入口温度是维持表冷器内真空的重要因素。循环水入口温度高，则在主冷器工作负荷不变的情况下.循环水出口温度升高，被冷却的蒸汽温度势必升高，导致真空降低，影响汽轮机的功率、热效率，所以及时调整循环水入口温度是调整主冷器压力的重要手段。
2.抽气喷射器的工作参数的正常与否直接影响到冷凝器的工作性能，所以，防止抽气喷射器的蒸汽喷嘴被污垢堵塞，防止疏水器失灵，保证抽气器的动力蒸汽供应，是确保抽气器工作正常的重要因素。
四、汽轮机冷凝器真空降低的危害
1.冷凝器真空降低，导致汽轮机排汽流量变小，使汽轮机末几级叶片的运行偏离设计工况，容易产生脱流和旋流。同时，脱流和旋流又会产生激振力，造成叶片颤振，引发事故。
2.冷凝器真空降低，会增加汽轮机的轴向推力和轴向位移，使汽轮机的推力瓦过负荷造成磨损。
3.冷凝器真空降低，会提高低压缸排汽温度，造成低压缸和低压转予部件的热膨胀和热变形增大，导致低压缸中心线变化，机组振动增大。同时，低压胀差的增大也易使低压缸动静间隙变小，甚至消失，引起动静摩擦事故。
4.冷凝器真空降低，使冷凝器循环水出入口温差升高，由于金属的传热系数和膨胀系数不同，造成换热管胀口松弛，最终引发冷凝器泄漏，泄漏严重将会造成机组被迫停机。
5.冷凝器真空降低，排汽压力提高，可用焓降变少，在确保汽轮机负载恒定的情况下，蒸汽流量必然变大，从而造成叶片过负荷，同理，在额定蒸汽流量的情况下，机组最大出力将受到限制。
五、汽轮机冷凝器真空降低的原因分析及改进
1.循环水水量中断或不足。循环水水量中断或不足的主要原因有循环水泵跳闸或故障、循环水泵入口旋转滤网堵塞、循环水泵密封不严导致空气漏入泵内等。具体应根掘真空降低情况和循环水系统实际运行情况来确定原因，并迅速采取措施
2.循环水温度升高。当循环水入口温度升高时，循环水的吸热量降低，蒸汽凝结温度升高，相应的汽轮机排汽压力也升高，使得冷凝器真空降低。对于采用海水冷却的冷凝器而言，夏季海水温度较高，冬季较低，因此冷凝器真空是夏季较低，冬季较高。
3.低压轴封供汽压力偏低。低压轴封供汽压力不够，低压缸轴端密封不严，导致大量空气（含有不凝结气体）从外部漏入冷凝器中，过量的不凝结气体残留在冷凝器中，将影响冷凝器传热，使凝结水过冷度增大，从而致使冷凝器真空快速降低，同时，空气的窜入导致低压缸轴颈被冷却，低压转子收缩，负胀差增大。此时应开大轴封供汽调阀，关闭轴封蒸汽溢流阀，恢复轴封供汽压力至正常值，并且调节各低压轴封进汽手动门，使各低壓轴封供汽量均匀。
4.冷凝器换热管清洗效果不佳。由于机组长周期运行，循环水质不易保证干净，换热管内壁会形成水垢，直接影响其传热效率，冷若清洗效果不佳，将恶化冷凝器传热，从而导致冷凝器真空降低。在设备维护过程中，应保证换热管的清洗效果，维持冷凝器换热管内壁的洁净，保证冷凝器的正常换热，提高机组运行的经济性。机组运行中若不能维持冷凝器换热管内壁的洁净，提高冷凝器真空的效果也会随着时间的推移而渐渐变低。
5.运行调整和检修维护不及时。由于实际运行维护中仍存在一些问题，例如运行、检修人员没能准确摸索出换热器的清理周期，运行人员不能及时发现冷却器换热效果变差，检修人员对冷却器清脏工作没有形成合理的定期规律。在实际工作中，检修人员应有规律的对冷却器进行定期清脏，对冷凝器灌水查漏，消除漏点等。通过这些措施，进一步提高汽轮机冷凝器真空。
运行中应认真监视真空系统相关参数，按期做好真空严密性试验，及时发现问题，分析原因，采取措施解决，确保机组安全经济可靠地运行。
参考文献
[1]张梦瑶，浅析真空冷凝系统在汽轮机运行中的重要性.2016.
[2]周青铜，汽轮机冷凝器真空降低原因分析及处理方法.2016.
[关键词]汽轮机；真空冷凝系统；真空度；重要性；
中图分类号：TQ053 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0384-01
冷凝系统作为化工生产中汽轮机系统的重要组成部分，它的工作性能的优劣直接影响整个化工生产的“长、满、优”。
一、真空冷凝系统的组成及工作原理
真空冷凝系统由表冷器（也叫主冷器）、抽气器（包括一、二级喷射器、及启动喷射器）、冷凝液泵以及附属设备、连接管道、阀门等组成，较为典型的冷凝系统简要组成如图1。由图1知，来自汽轮机排汽管的蒸汽在到达表冷器后，由表冷器内的冷却水管内的冷却水所冷却，在冷却水管的外表面凝结成水，由于大量蒸汽的急剧液化，体积瞬间变小而在表冷器内形成高度真空，使汽轮机以较低的排汽压力，维持汽轮机的高效率运转。而冷凝下来的冷凝液汇集在表冷器底部，由冷凝液泵送往锅炉，作为锅炉给水。同时由于汽轮机装置的不严密即排汽缸、汽轮机低压部分各级及相应的回热设备、冷凝设备等的空气泄漏在表冷器内积聚，会影响真空的维持，所以用抽气器来完成对此部分空气的抽出。
二、真空冷凝系统的设计要求
由于汽轮机装置的经济性很大程度决定于蒸汽动力循环的热效率，而提高蒸汽的初始参数及降低蒸汽的终压均能提高循环的热效率，随着蒸汽终压的降低，乏汽温度也相应降低，因此传给冷源的热量减少，冷源损失减少，这样就使循环的热效率在其它条件不变的情况下，相应提高，而要达到和保持很低的蒸汽终压，就需要真空冷凝系统能够完成：①在汽轮机的排汽口建立并保持规定的真空度；②能够回收汽轮机排汽的凝结水，并以洁净的凝水作为锅炉给水供应给锅炉，由于凝水是质量最好的锅炉给水，所以回收凝水对保证锅炉的正常运行有很重要的意义。由此可见，真空冷凝系统的合理设计对提高汽轮机在化工生产运行中的经济效益有其重大的影响。
三、影响真空冷凝系统工作效率的因素
1.在日常操作中，到表冷器的循环水入口温度是维持表冷器内真空的重要因素。循环水入口温度高，则在主冷器工作负荷不变的情况下.循环水出口温度升高，被冷却的蒸汽温度势必升高，导致真空降低，影响汽轮机的功率、热效率，所以及时调整循环水入口温度是调整主冷器压力的重要手段。
2.抽气喷射器的工作参数的正常与否直接影响到冷凝器的工作性能，所以，防止抽气喷射器的蒸汽喷嘴被污垢堵塞，防止疏水器失灵，保证抽气器的动力蒸汽供应，是确保抽气器工作正常的重要因素。
四、汽轮机冷凝器真空降低的危害
1.冷凝器真空降低，导致汽轮机排汽流量变小，使汽轮机末几级叶片的运行偏离设计工况，容易产生脱流和旋流。同时，脱流和旋流又会产生激振力，造成叶片颤振，引发事故。
2.冷凝器真空降低，会增加汽轮机的轴向推力和轴向位移，使汽轮机的推力瓦过负荷造成磨损。
3.冷凝器真空降低，会提高低压缸排汽温度，造成低压缸和低压转予部件的热膨胀和热变形增大，导致低压缸中心线变化，机组振动增大。同时，低压胀差的增大也易使低压缸动静间隙变小，甚至消失，引起动静摩擦事故。
4.冷凝器真空降低，使冷凝器循环水出入口温差升高，由于金属的传热系数和膨胀系数不同，造成换热管胀口松弛，最终引发冷凝器泄漏，泄漏严重将会造成机组被迫停机。
5.冷凝器真空降低，排汽压力提高，可用焓降变少，在确保汽轮机负载恒定的情况下，蒸汽流量必然变大，从而造成叶片过负荷，同理，在额定蒸汽流量的情况下，机组最大出力将受到限制。
五、汽轮机冷凝器真空降低的原因分析及改进
1.循环水水量中断或不足。循环水水量中断或不足的主要原因有循环水泵跳闸或故障、循环水泵入口旋转滤网堵塞、循环水泵密封不严导致空气漏入泵内等。具体应根掘真空降低情况和循环水系统实际运行情况来确定原因，并迅速采取措施
2.循环水温度升高。当循环水入口温度升高时，循环水的吸热量降低，蒸汽凝结温度升高，相应的汽轮机排汽压力也升高，使得冷凝器真空降低。对于采用海水冷却的冷凝器而言，夏季海水温度较高，冬季较低，因此冷凝器真空是夏季较低，冬季较高。
3.低压轴封供汽压力偏低。低压轴封供汽压力不够，低压缸轴端密封不严，导致大量空气（含有不凝结气体）从外部漏入冷凝器中，过量的不凝结气体残留在冷凝器中，将影响冷凝器传热，使凝结水过冷度增大，从而致使冷凝器真空快速降低，同时，空气的窜入导致低压缸轴颈被冷却，低压转子收缩，负胀差增大。此时应开大轴封供汽调阀，关闭轴封蒸汽溢流阀，恢复轴封供汽压力至正常值，并且调节各低压轴封进汽手动门，使各低壓轴封供汽量均匀。
4.冷凝器换热管清洗效果不佳。由于机组长周期运行，循环水质不易保证干净，换热管内壁会形成水垢，直接影响其传热效率，冷若清洗效果不佳，将恶化冷凝器传热，从而导致冷凝器真空降低。在设备维护过程中，应保证换热管的清洗效果，维持冷凝器换热管内壁的洁净，保证冷凝器的正常换热，提高机组运行的经济性。机组运行中若不能维持冷凝器换热管内壁的洁净，提高冷凝器真空的效果也会随着时间的推移而渐渐变低。
5.运行调整和检修维护不及时。由于实际运行维护中仍存在一些问题，例如运行、检修人员没能准确摸索出换热器的清理周期，运行人员不能及时发现冷却器换热效果变差，检修人员对冷却器清脏工作没有形成合理的定期规律。在实际工作中，检修人员应有规律的对冷却器进行定期清脏，对冷凝器灌水查漏，消除漏点等。通过这些措施，进一步提高汽轮机冷凝器真空。
运行中应认真监视真空系统相关参数，按期做好真空严密性试验，及时发现问题，分析原因，采取措施解决，确保机组安全经济可靠地运行。
参考文献
[1]张梦瑶，浅析真空冷凝系统在汽轮机运行中的重要性.2016.
[2]周青铜，汽轮机冷凝器真空降低原因分析及处理方法.2016.