浅析汽轮机真空严密性差的成因及解决方法

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摘 要：发电机的汽轮机的真空严密性是汽轮机试验的重要内容，本文就汽轮机在真空严密性上会遇到的问题以及解决方法进行了相信的论述，下面就以合肥发电厂的三号汽轮机为实例，对如何解决汽轮机的真空严密性差的为题进行探讨，希望可以对解决同类型的机组的类似问题有着借鉴作用。

关键词：发电机组汽轮机；分析解决；真空严密性

中图分类号：F40 文献标识码：A

合肥发电厂的三号汽轮机的型号是N125-135/535/535是上海汽轮机厂的，是超高压汽轮机，双排气双杠、中间再热的冷凝式发电机汽轮机。该机器在最近的十年中试验真空气密性时都严重的不合格，有时候进行真空闫明星的试验时，还不到一分钟就因为真空下降太快而不得不终止试验令机器恢复正常运行。1996年对该机器进行了大修，之后曾用氮质谱仪用以查找漏气的为所在，并且发电厂也对该问题及其重视，多次组织人员进行研究，但是由于当时的条件有限，问题并未得到很好的彻底解决。2006年，该机组再次大修，发电厂就打算利用该次机会对此问题进行彻底的解决。

1 真空成因

冷凝器的作用就是将汽轮机中的排气冷凝成水，由于同压下的蒸汽比水的体积要大了三万多倍，因此在冷凝的过程中由于比容的急剧缩小就会在冷凝器中形成相对绝对的真空状态，由于发电机中的循环设备都是相互连通的，因此就容易造成和冷凝器联结的设备由于气密性不严而导致的空气露入冷凝器的现象，价值，汽轮机的不凝结的气体的排除不及时，就容易在冷凝器中形成压力，导致冷凝器中的真空度下降而压力值就会增加，这种状况就会造成整个冷凝器中的排气焓值升高，对于热量的有效利用率下降，导致蒸汽的循环效率无法达标，换句话讲就是浪费了很多的能量。据统计，当冷凝器中的压力升高1KPa即，真空度下降1KPa，对于热量的消耗，机组就会增加七十千焦每千瓦时，对于热效率就会相对的降低1.1%。除了这方面对于冷凝器的真空度的维持之外，机组的射水抽气设备以及真空泵也起到了处理冷凝器中一些不凝结的气体，对维持真空的环境起到了一定的作用。

2 真空条件不足的危害

首先，会降低机组的工作效率，增加资源的消耗。这主要是因为汽轮机的工作基础之一就是蒸汽的循环，而其循环的重要保证就是内部的真空高压环境，但是严密性得不到维持就会使得真空环境中的空气多，而抽气机以及真空泵就会对多余的空气进行排除，这就增加了能耗，另外，若是射水抽气设备以及真空泵也无法将空气抽净，那么机组中的压力以及温度就会因为环境的改变而升高，这不但会降低机组的工作效率，对供电煤量的需求量增加，同时也会威胁到机组运行的安全性。

其次，工厂用电量会随之增加并且会加大水的用量。火力发电除了对煤炭等热力资源的消耗大，同时对于水资源的消耗也很大。射水抽气设备以及真空泵在对于系统中的空气进行排除的同时不但自身设备的负荷会增加，同时会加大工厂用电量以及对水的需求量。

最后，会造成低压设备被氧化腐蚀。由于空气的漏入，冷凝器中不但系统的热经济性会受到影响，同时冷凝水的溶氧量也会提高，就会导致一些低压设备受到氧化。

汽轮机在运行中的经济性实际上是以真空度的高低为基础的，真空越高排气的压力就越低，对于机组内的有效焓降量就会减少，换句话说，循环水就不会带走过多的热量。机组的能耗就会相对降低，通过真空严密性的试验就可以对凝气机的性能做出判定。

3 通常用灌水法查找真空系统不严密的方法的优缺点

真空系统包含大量的设备及系统，连接的动静密封点多，在轻微漏空气的情况下很难发现漏点，因为空气往里吸，不够直观，传统的运行中用火焰检查法较繁琐且效果不好，多数情况下使用的方法是在机组停机后对真空系统进行灌水找漏。这种方法比较直观，漏点极易被发现，缺点是由于设备的原因，灌水高度最高只能到汽缸的最低轴封洼窝处，高于轴封洼窝的地方因为水上不去而不易发现，特别是与汽轮机汽缸相连接的管道系统。这也是我厂多年来一直没有能够彻底解决这台机组真空严密性较差问题的原因。

4 总结以住经验，找准攻关方向

针对以前曾在机组小修或停机时多次对汽轮机真空系统进行过灌水找漏，并且对查找出来的漏点也进行了相应的处理，但真空严密性差这个问题始终不能好转的情况，我们决定从以前没有进行过的地方或系统进行查找，即对汽轮机本体上部往灌不到水的地方进行查找。

首先是高中压外缸的法螺加热汽柜部分。经过拆除汽柜保温，发现与汽缸连接处存在几处比较长的裂纹。因汽柜的疏水管是接入凝汽器的，此处正常运行时为负压，这无疑是对真空严密性有影响的。经分析，此处为变截面处，汽柜的薄板与汽缸焊接时如焊接工艺没有处理好，易出现应力集中，特别是在机组启停时，此处的应力集中更大，极易出现裂纹。

其次高中压外缸法兰螺栓加热装置存在严重不严密的现象。我们在汽缸装复后通过对高中压外缸法兰螺栓加热的进汽管道进行锯管，用压力水对法兰螺栓加热系统进行检查，发现问题相当多。

在大修中，我们还重点对低压后汽封环进行检查，发现低压后轴封的间隙均较标准要大，基本是在1.2-1.6mm之间。如此大的汽封间隙，从轴封处漏入轴封加热器的空气量必定增加，射水抽汽器的负荷要增加，对凝汽器的抽空气能力必定受到影响，间接地影响到凝汽器的真空严密性。

5 问题的处理及效果检查

针对查找出来的问题，我们认真研究处理方案。对汽柜的裂纹处理，严格按照在汽缸上焊接的工艺进行焊接并进行热处理。对泄漏的螺栓垫片进行重新研磨处理或更换垫片，并重新进行水压试验，直到消除全部泄漏点。对于外汽缸螺栓下部的工艺孔，考虑到或许有其它方面的作用，我们对此工艺孔没有完全封死，保留极小的部分。对低压轴封，严格按照质量标准的要求，配准汽封间隙，并尽量向标准的下限靠。

通过对此次查找的漏点进行针对性的处理，我们对大修后的机组再进行真空严密性试验，数据已经从不合格甚至不能做，到大修后第一次383Pa/min，已经达到合格范围之内。此后在机组运行的几个月内，真空严密性试验值一直在合格范围之内。

结语

对此类问题，有的厂家曾经采取将低压后轴封更换为蜂窝汽封的方法，想以此来减少漏入真空系统的空气量和漏入轴承内的蒸汽量，但效果不是很理想，此文可能对具有相同类型机组的相同问题有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]翦天聪.汽轮机原理[M].北京：水利电力出版社，1989.

[2]220MW汽机本体检修规程[Z].新余发电公司，2010.

[3]郑体宽.热力发电厂[M].北京：水利电力出版社，1986.