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摘要：叙述汽轮机组真空系统严密性差的重要性，对汽轮机真空严密性降低的原因及处理进行了探讨，并介绍了某厂汽轮机真空系统严密性差解决的实例，希望能为类似电厂解决真空严密性差的问题起到借鉴作用。。
关键词：汽轮机凝汽器真空严密性；轴封加热器疏水改造
分类号：TP301
0引言
众所周知，汽轮机凝汽器真空度对机组运行安全性和热经济性有很大影响。汽轮机组真空系统严密性是一个重要的经济技术指标。对于一些汽轮机组存在着真空系统的真空度偏低的问题，必须引起高度的重视，本文叙述汽轮机组真空系统严密性差的危害性，对汽轮机组真空系统严密性降低的原因及处理方法进行了探讨，并以某厂调试期间汽轮机组真空系统严密性差解决的实例，希望能为类似电厂解决真空系统严密性差的问题起到借鉴作用。
1 汽轮机组真空系统严密性差的危害
汽轮机运行中，倘若真空度下降会影响机组经济性，主要表现在以下几个方面：（1）容易引起机组低真空运行，会使可用焓降减少，汽耗率和热耗率增大，将使发电机输出功率降低。（2）由于漏入凝汽器空气的积聚，混合气体中蒸汽分压力降低，降低蒸汽凝结温度，从而使凝结水温度低于排汽温度，凝汽器过冷度增加，降低了系统的热经济性。（3）当真空度恶化，凝结水过冷却，使得凝结水中溶氧量增加，会加剧热力设备的氧腐蚀。（4）低真空运行时，由于背压升高，排汽温度升高，使排汽缸及轴承座的膨胀量增大，轴承负荷分配发生变化，改变通流部分的动静间隙，机组轴系产生振动发生动静部件摩擦，影响机组安全运行。
2 查找汽轮机组真空度低的主要原因
2.1凝汽器的故障
凝汽器是汽轮机组的重要组成部分，凝汽器运行不正常或出现故障时可直接导致真空下降。凝汽器故障的原因主要有：（1）热负荷过高或者凝汽器水位迅速升高甚至达到满水状态。（2）凝汽器出现渗漏或者系统封闭不够严密，导致空气漏入，由于空气不易凝结，当一定量的空气漏入凝汽器后，就会造成其真空降低。（3）冷却面积结垢没有得到彻底的清理都将导致真空下降。由于水垢的热阻比较大，传过相同的热量时就会增大传热端差，从而使得汽轮机的排汽温度有所升高，造成凝汽器真空下降。
2.2抽气器或真空泵运行不正常或出现故障
抽气器或真空泵运行不正常或出现故障导致真空系统抽空气能力不足，由于空气不易凝结，当一定量的空气积聚在凝汽器后，就会造成其真空降低。
2.3循环水量及进水温度
根据实践经验，循环水温升高5℃，真空约降低1%，冷却塔的工作状态影响冷却水温度的高低，必须及时补充冷水。引起循环冷却水温度升高的主要原因有：（1）冷却塔的运行状况不正常而导致水塔的出水温度升高。（2）空气湿度大或环境温度高而使冷却塔的循环水温降有所减少，从而引起凝汽器的循环水进水温度大大升高。（3）循环冷却水的量不足也会导致真空降低。（4）凝汽器两侧的通水量分配不均时，也会造成真空降低。
2.4低压轴封供汽中断或故障
低压轴封供汽中断其原因可能是轴封蒸汽压力调整失灵。当轴封供汽中断后外界冷空气串入后汽缸内，造成凝汽器真空下降。
3 提高汽轮机组真空系统严密性的措施
3.1 加强凝汽器安装过程中的质量检查，
加强凝汽器安装过程中质量检查，确保冷却管胀口完好、空冷区包壳不漏焊，冷却管胀接完成后进行灌水查漏，灌至喉部和低压缸对接焊缝以上100mm左右（但不得高过低压缸排汽缸），24h小时后仔细检查漏点。
对于其热负荷过高可以将疏水系统加分流管道及阀门或直接接至电厂的疏水扩容器或疏水箱，以降低凝汽器的热负荷。并且可利用机组检修的机会，更换真空系统那些已经被腐蚀的阀门与疏水管道，从而提高真空系统严密性能。
3.2 加强供水设备维护，保证经济的循环水量
设备是运行的基础，只有其保证良好的
性能才能保证其运行的水平，因此，有必要加强设备的维护，对流量和流速进行合理的调整 。
对冷却管道中的沉积淤泥进行水力机械清洗，利用机组临时调停的机会进行，从而增加机组运行的经济性。
另外，随着循环水入口水温的不断升高，当水温超过25℃的时候，其单台机组的出力以及整体的经济性都将受到影响，建议通过采用变频调节的循环水泵或采用高低速双电源的循环水泵，在夏季时用高速，冬季时用低速，达到增加机组真空度的同时，又在冬季取得显著的节能效果。
3.3 真空系统的严密性试验
真空系统严密性是指真空系统的严密程度，以真空下降速度表示。试验时，机组额定出力的80%以上，在停止抽气设备的条件下，试验时间为（6～8）min，取后5min的真空下降速度的平均值。一般每月测试一次，以测试报告和现场实际测试数据作为监督依据。
对于水冷凝汽器机组，100MW及以下机组的真空下降速度不高于400Pa/min，100MW以上机组的真空下降速度不高于270Pa/min。
提高真空系统严密性的技术措施主要有：
利用机组检修的机会来对凝汽器进行灌水查漏、堵漏。
在正常运行时，定期进行机组真空严密性试验，试验中应特别注意应停止抽气设备运行而不选择关闭凝汽器抽真空阀的办法，保证真空系统严密性测试数据准确。
合理调整汽封供汽压力，保证低压汽封的严密性。
如运行中发现真空系统压密性不合格时，根据经验，通常检查下列的部位是否有泄漏点：
（1） 低压汽缸轴封
（2） 低压汽缸水平中分面
（3） 低压汽缸防爆门
（4） 真空破坏门及其管路
（5） 凝汽器汽侧人孔门和放水门 （6） 轴封加热器水封管
（7） 低压汽缸与凝汽器喉部连接焊缝处
（8） 负压段抽汽管连接法兰
（9） 低压加热器疏水管路
（10） 抽气器至凝汽器管路
（11） 凝结水泵机械密封（盘根）部位
（12） 旁路隔离阀及法兰处
4 提高汽轮机真空严密性的实例
某电厂建有两台9E级燃气-蒸汽联合循环机组，采用由南京汽轮电机（集团）有限责任公司设计制造（GE公司提供技术支持）的PG9171E型燃气轮机， 汽轮机为南京汽轮电机（集团）有限责任公司的LCZ60-5.8/1.3/0.58，双压（带补汽）、抽汽凝汽式汽轮机。余热锅炉为中船重工703研究所生产的双压、自然循环、卧式、无补燃的余热锅炉，1台燃气轮发电机组与1台余热锅炉与、1台汽轮发电机组组成一套双轴联合循环供热机组，每台机组设置一套100%容量的高压、低压旁路装置（气动），高压旁路和低压旁路排出的蒸汽均直接接入凝汽器。
该型号汽轮机回热系统相对简单，只有轴封加热器，无高压加热器和低压加热器，轴封加热器的疏水原设计通过水封装置进入凝汽器。该疏水进入凝汽器的阀门开度不便调控，当阀门开度过小时，疏水流量不足，易导致轴封加热器满水；当阀门开度过大时，易导致轴封加热器低水位运行，甚至在凝汽器真空负压作用下造成从排汽口吸入空气，使凝汽器真空降低，给机组的安全运行带来不利影响，运行人员只能定期（约2h）调整一次阀门开度，且要随时观察真空度的变换。
2013年3月机组安装结束进入调试阶段，由于轴封加热器疏水系统的设计弊端，导致在调试时由于轴封加热器水位的不可控制忽高忽低，汽轮机真空值一直在（-92～-96）k Pa之间徘徊，经做真空严密性试验，真空下降速度达到900Pa/min，极大地威胁着机组安全运行。
本着安全目的，公司着手对轴封加热器疏水系统进行了改进。
4.1改进方案
（1）增设轴封疏水箱（见图1）。改造增加轴封加热器低位疏水箱，回收加热器的疏水。为了便于启动低位疏水箱，设置了注水阀，水源取自除盐水母管，水箱采用密闭式结构，并在顶部设置排大气口，在确保可以正常排气的前提下，减少进入水箱的溶解氧，避免因水箱导致凝结水溶氧升高。
低位水箱内部设置隔板，分进水室和出水室，进、出水室分别设置排污阀，方便检修是放水，出水室安装磁翻板液位计，出水室内设置自动浮球阀。由于水箱内部设置了隔板，遇有浮球阀故障时，可以排空出水室，进行检修，而轴封加热器疏水可以通过进水室的排污阀控制在合理液位，而不影响机组的真空和轴封加热器液位。
（2）工作原理。
轴封加热器疏水通过管道连接至疏水箱，水箱回流管接至凝汽器汽侧放水口。正常工作时，低位水箱的进水室始终处于满水位置，出水室浮球阀由于水的浮力处于常开位置，凝汽器通过自身真空抽取低位水箱出水室内的存水，当水位较低时，浮球阀自动关闭，使出水室内始终保持一定的水位，这样就有效的防止凝汽器在真空作用下通过排汽口吸气。
4.2改造后的运行效果
机组于2013年5月改进后投入运行，因轴封加热器疏水直接进入低位水箱，低位水箱的水位由浮球阀控制，轴封加热器的水位始终控制在合理位置，所以汽轮机组的真空系统的安全性得以保障。投入后，汽轮机凝汽器的真空稳定在-96k Pa，不再有波动，后经严密性测试，真空下降速度降到244Pa/min，达到优良。运行至今未发生任何异常现象，确保了机组运行的安全性。
1、轴封加热器疏水箱水位实现自动控制，降低了运行操作的工作量，也降低了监盘的工作量。
2、此次改造使用低位疏水箱在一般普通疏水箱的基础上进行了优化设计，增加了内部隔板，使检修和运行的灵活性和可靠性大大提高。
5 结论
汽轮机组的真空系统严密性问题是一个综合性的问题，涉及到管理、检修和运行的方方面面，并且具有一定的技术难度，其问题的查找和解决要从多方面考虑，必要时积极与设计院、厂家等进行技术联系和分析，进行技术攻关，相信汽轮机组真空系统严密性的问题是一定可以解决的。
[参考文献]
[1].《LCZ60-5.8/1.3/0.58型60MW联合循环双压抽汽凝汽式汽轮机说明书》，南京汽轮电机（集团）有限责任公司，2012.10。
[2].《DL/T5210.3-2009电力建设施工质量验收及评价规程（汽轮机机组篇》，中国国家能源局，2012.10。
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作者简介：
王晓东（1980—），男，江苏苏州人，工程师，从事电厂设备检修工作。
关键词：汽轮机凝汽器真空严密性；轴封加热器疏水改造
分类号：TP301
0引言
众所周知，汽轮机凝汽器真空度对机组运行安全性和热经济性有很大影响。汽轮机组真空系统严密性是一个重要的经济技术指标。对于一些汽轮机组存在着真空系统的真空度偏低的问题，必须引起高度的重视，本文叙述汽轮机组真空系统严密性差的危害性，对汽轮机组真空系统严密性降低的原因及处理方法进行了探讨，并以某厂调试期间汽轮机组真空系统严密性差解决的实例，希望能为类似电厂解决真空系统严密性差的问题起到借鉴作用。
1 汽轮机组真空系统严密性差的危害
汽轮机运行中，倘若真空度下降会影响机组经济性，主要表现在以下几个方面：（1）容易引起机组低真空运行，会使可用焓降减少，汽耗率和热耗率增大，将使发电机输出功率降低。（2）由于漏入凝汽器空气的积聚，混合气体中蒸汽分压力降低，降低蒸汽凝结温度，从而使凝结水温度低于排汽温度，凝汽器过冷度增加，降低了系统的热经济性。（3）当真空度恶化，凝结水过冷却，使得凝结水中溶氧量增加，会加剧热力设备的氧腐蚀。（4）低真空运行时，由于背压升高，排汽温度升高，使排汽缸及轴承座的膨胀量增大，轴承负荷分配发生变化，改变通流部分的动静间隙，机组轴系产生振动发生动静部件摩擦，影响机组安全运行。
2 查找汽轮机组真空度低的主要原因
2.1凝汽器的故障
凝汽器是汽轮机组的重要组成部分，凝汽器运行不正常或出现故障时可直接导致真空下降。凝汽器故障的原因主要有：（1）热负荷过高或者凝汽器水位迅速升高甚至达到满水状态。（2）凝汽器出现渗漏或者系统封闭不够严密，导致空气漏入，由于空气不易凝结，当一定量的空气漏入凝汽器后，就会造成其真空降低。（3）冷却面积结垢没有得到彻底的清理都将导致真空下降。由于水垢的热阻比较大，传过相同的热量时就会增大传热端差，从而使得汽轮机的排汽温度有所升高，造成凝汽器真空下降。
2.2抽气器或真空泵运行不正常或出现故障
抽气器或真空泵运行不正常或出现故障导致真空系统抽空气能力不足，由于空气不易凝结，当一定量的空气积聚在凝汽器后，就会造成其真空降低。
2.3循环水量及进水温度
根据实践经验，循环水温升高5℃，真空约降低1%，冷却塔的工作状态影响冷却水温度的高低，必须及时补充冷水。引起循环冷却水温度升高的主要原因有：（1）冷却塔的运行状况不正常而导致水塔的出水温度升高。（2）空气湿度大或环境温度高而使冷却塔的循环水温降有所减少，从而引起凝汽器的循环水进水温度大大升高。（3）循环冷却水的量不足也会导致真空降低。（4）凝汽器两侧的通水量分配不均时，也会造成真空降低。
2.4低压轴封供汽中断或故障
低压轴封供汽中断其原因可能是轴封蒸汽压力调整失灵。当轴封供汽中断后外界冷空气串入后汽缸内，造成凝汽器真空下降。
3 提高汽轮机组真空系统严密性的措施
3.1 加强凝汽器安装过程中的质量检查，
加强凝汽器安装过程中质量检查，确保冷却管胀口完好、空冷区包壳不漏焊，冷却管胀接完成后进行灌水查漏，灌至喉部和低压缸对接焊缝以上100mm左右（但不得高过低压缸排汽缸），24h小时后仔细检查漏点。
对于其热负荷过高可以将疏水系统加分流管道及阀门或直接接至电厂的疏水扩容器或疏水箱，以降低凝汽器的热负荷。并且可利用机组检修的机会，更换真空系统那些已经被腐蚀的阀门与疏水管道，从而提高真空系统严密性能。
3.2 加强供水设备维护，保证经济的循环水量
设备是运行的基础，只有其保证良好的
性能才能保证其运行的水平，因此，有必要加强设备的维护，对流量和流速进行合理的调整 。
对冷却管道中的沉积淤泥进行水力机械清洗，利用机组临时调停的机会进行，从而增加机组运行的经济性。
另外，随着循环水入口水温的不断升高，当水温超过25℃的时候，其单台机组的出力以及整体的经济性都将受到影响，建议通过采用变频调节的循环水泵或采用高低速双电源的循环水泵，在夏季时用高速，冬季时用低速，达到增加机组真空度的同时，又在冬季取得显著的节能效果。
3.3 真空系统的严密性试验
真空系统严密性是指真空系统的严密程度，以真空下降速度表示。试验时，机组额定出力的80%以上，在停止抽气设备的条件下，试验时间为（6～8）min，取后5min的真空下降速度的平均值。一般每月测试一次，以测试报告和现场实际测试数据作为监督依据。
对于水冷凝汽器机组，100MW及以下机组的真空下降速度不高于400Pa/min，100MW以上机组的真空下降速度不高于270Pa/min。
提高真空系统严密性的技术措施主要有：
利用机组检修的机会来对凝汽器进行灌水查漏、堵漏。
在正常运行时，定期进行机组真空严密性试验，试验中应特别注意应停止抽气设备运行而不选择关闭凝汽器抽真空阀的办法，保证真空系统严密性测试数据准确。
合理调整汽封供汽压力，保证低压汽封的严密性。
如运行中发现真空系统压密性不合格时，根据经验，通常检查下列的部位是否有泄漏点：
（1） 低压汽缸轴封
（2） 低压汽缸水平中分面
（3） 低压汽缸防爆门
（4） 真空破坏门及其管路
（5） 凝汽器汽侧人孔门和放水门 （6） 轴封加热器水封管
（7） 低压汽缸与凝汽器喉部连接焊缝处
（8） 负压段抽汽管连接法兰
（9） 低压加热器疏水管路
（10） 抽气器至凝汽器管路
（11） 凝结水泵机械密封（盘根）部位
（12） 旁路隔离阀及法兰处
4 提高汽轮机真空严密性的实例
某电厂建有两台9E级燃气-蒸汽联合循环机组，采用由南京汽轮电机（集团）有限责任公司设计制造（GE公司提供技术支持）的PG9171E型燃气轮机， 汽轮机为南京汽轮电机（集团）有限责任公司的LCZ60-5.8/1.3/0.58，双压（带补汽）、抽汽凝汽式汽轮机。余热锅炉为中船重工703研究所生产的双压、自然循环、卧式、无补燃的余热锅炉，1台燃气轮发电机组与1台余热锅炉与、1台汽轮发电机组组成一套双轴联合循环供热机组，每台机组设置一套100%容量的高压、低压旁路装置（气动），高压旁路和低压旁路排出的蒸汽均直接接入凝汽器。
该型号汽轮机回热系统相对简单，只有轴封加热器，无高压加热器和低压加热器，轴封加热器的疏水原设计通过水封装置进入凝汽器。该疏水进入凝汽器的阀门开度不便调控，当阀门开度过小时，疏水流量不足，易导致轴封加热器满水；当阀门开度过大时，易导致轴封加热器低水位运行，甚至在凝汽器真空负压作用下造成从排汽口吸入空气，使凝汽器真空降低，给机组的安全运行带来不利影响，运行人员只能定期（约2h）调整一次阀门开度，且要随时观察真空度的变换。
2013年3月机组安装结束进入调试阶段，由于轴封加热器疏水系统的设计弊端，导致在调试时由于轴封加热器水位的不可控制忽高忽低，汽轮机真空值一直在（-92～-96）k Pa之间徘徊，经做真空严密性试验，真空下降速度达到900Pa/min，极大地威胁着机组安全运行。
本着安全目的，公司着手对轴封加热器疏水系统进行了改进。
4.1改进方案
（1）增设轴封疏水箱（见图1）。改造增加轴封加热器低位疏水箱，回收加热器的疏水。为了便于启动低位疏水箱，设置了注水阀，水源取自除盐水母管，水箱采用密闭式结构，并在顶部设置排大气口，在确保可以正常排气的前提下，减少进入水箱的溶解氧，避免因水箱导致凝结水溶氧升高。
低位水箱内部设置隔板，分进水室和出水室，进、出水室分别设置排污阀，方便检修是放水，出水室安装磁翻板液位计，出水室内设置自动浮球阀。由于水箱内部设置了隔板，遇有浮球阀故障时，可以排空出水室，进行检修，而轴封加热器疏水可以通过进水室的排污阀控制在合理液位，而不影响机组的真空和轴封加热器液位。
（2）工作原理。
轴封加热器疏水通过管道连接至疏水箱，水箱回流管接至凝汽器汽侧放水口。正常工作时，低位水箱的进水室始终处于满水位置，出水室浮球阀由于水的浮力处于常开位置，凝汽器通过自身真空抽取低位水箱出水室内的存水，当水位较低时，浮球阀自动关闭，使出水室内始终保持一定的水位，这样就有效的防止凝汽器在真空作用下通过排汽口吸气。
4.2改造后的运行效果
机组于2013年5月改进后投入运行，因轴封加热器疏水直接进入低位水箱，低位水箱的水位由浮球阀控制，轴封加热器的水位始终控制在合理位置，所以汽轮机组的真空系统的安全性得以保障。投入后，汽轮机凝汽器的真空稳定在-96k Pa，不再有波动，后经严密性测试，真空下降速度降到244Pa/min，达到优良。运行至今未发生任何异常现象，确保了机组运行的安全性。
1、轴封加热器疏水箱水位实现自动控制，降低了运行操作的工作量，也降低了监盘的工作量。
2、此次改造使用低位疏水箱在一般普通疏水箱的基础上进行了优化设计，增加了内部隔板，使检修和运行的灵活性和可靠性大大提高。
5 结论
汽轮机组的真空系统严密性问题是一个综合性的问题，涉及到管理、检修和运行的方方面面，并且具有一定的技术难度，其问题的查找和解决要从多方面考虑，必要时积极与设计院、厂家等进行技术联系和分析，进行技术攻关，相信汽轮机组真空系统严密性的问题是一定可以解决的。
[参考文献]
[1].《LCZ60-5.8/1.3/0.58型60MW联合循环双压抽汽凝汽式汽轮机说明书》，南京汽轮电机（集团）有限责任公司，2012.10。
[2].《DL/T5210.3-2009电力建设施工质量验收及评价规程（汽轮机机组篇》，中国国家能源局，2012.10。
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作者简介：
王晓东（1980—），男，江苏苏州人，工程师，从事电厂设备检修工作。