提升透平发电机真空低下的有效措施

何湘岳

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424)

1 引言

动力车间2#动力中心透平发电机是利用闪速炉熔炼、转炉吹炼的高温烟气经各自的废热锅炉回收余热所产生的饱和蒸汽来进行余热发电的设备，机组容量5500kW。根据余热发电的特点，设有冷凝器系统、主蒸汽旁路系统、抽气系统、复水系统，以满足不同情况下主生产工艺生产的需要。机组由一个高压端、一个低压端和一个发电机组成，高压或低压既可单独运行，又可并列运行。

2 现状、存在的问题及其主要影响

2#透平发电机投产运行一段时间后，透平发电机复水器真空值不能维持在较好的范围，其中主要表现为透平发电机在低负荷时(3000kW以下)，若运行一组主抽，复水器真空可保持在－65kpa左右，此时若进一步增加负荷(4000kW以上)，复水器真空将降低到－52kpa至－30kpa之间。另外，还出现过在低压端蒸汽25t/h以上开机时，复水器真空瞬间降低很明显(真空由－68kpa降至－19kpa)，几分钟后才逐步恢复到一个较低水平。

图1 透平机组热力流程图

复水器是凝汽式汽轮机的重要组成部分，其工作性能直接影响到整个汽轮机装置的热经济性和运行可靠性。复水器在汽轮机装置中执行冷源作用，即将凝气式汽轮机的排汽凝结成水，并带走蒸汽凝结时放出的热量，建立和维持汽轮机排汽口真空，使进入汽轮机的蒸汽膨胀到尽可能低的有利压力，增加蒸汽的可用焓降;最后凝结成水重新送往除氧器，作为锅炉给水，循环使用，从而提高整个装置的热经济性[1]。透平机组热力流程见图1。

汽轮机复水器运行中的主要监视参数是真空，而真空对汽轮机运行经济性影响是比较大的，所以正常运行中应尽可能的使复水器在最佳真空状态下工作，真空不宜过高或过低，过高会降低冷凝水温度增加能源消耗，过低会造成透平机效率低和运行安全[2]。若该情况不能得到很好的解决，特别是在低压侧蒸汽量达到32t/h以上时，开机时真空在瞬时低下的话，即复水器压力超过大气压时会使排汽安全阀动作。本机组复水器采用水封弹簧式安全阀，当复水器压力超过大气压0.02Mpa，安全阀迅速全开，使蒸汽排空，以保护汽轮机组的安全[3]。如此一来，透平发电机组就必须立马停机，造成经济上的损失。

3 原因分析及处理改造措施

针对这种情况，我们对照相关数据排除了一些影响因素并制定了下列对策及方案:(1)检查与复水器真空有关的管路、接头漏点。(2)恢复气封蒸汽的使用。(3)对抽气器滤网进行清洗。(4)对抽气器用蒸汽管道节流孔板进行检查更换。(5)和疏水器技术人员交流，分析中冷器气封疏水器选型是否合适[4]。

通过采取以上对策及方案，并经过一个月的试验和观察，复水器真空有一定的好转，但仍达不到最佳状态。改进前主要参数见表1。

表1 改进前透平运行主要参数表

为了彻底查明故障原因，利用闪速炉定修时间，先用中冷器一级抽气器对复水器抽真空，发现不能建立真空(真空表为正压)，经过分析后判断为一级抽气器能力不足，问题出在一级抽气器上，接下来马上对该抽气器解体，发现喷嘴外接螺纹及调整垫片均被蒸汽冲刷出较深的沟槽。在主抽气器工作的时候，蒸汽从沟槽里漏出，首先造成用于抽气用的蒸汽量减少，抽气效率下降;再而蒸汽漏出来时，使得抽气器的空气吸入口处形成紊流状蒸汽流，大大影响空气的抽出。改进前抽气器喷嘴及连接法兰如下图2所示:

图2 改进前的抽气器喷嘴及连接法兰示意图

经过分析表明该主抽气器之所以会冲刷出沟槽主要有以下原因:(1)我们的透平发电机是余热发电的，蒸汽的来源受限于主工艺的影响，过度的开停机使得抽气器喷嘴由于热胀冷缩、螺纹松动，与调整垫片出现间隙，蒸汽长时间冲刷出沟槽来。(2)主抽气器的频繁切换运行，也是造成该情况的主要原因。(3)厂家设计的抽气器与我们余热工艺有冲突。

针对上述情况，如果只是单纯的更换抽气器，按照该次抽气器使用的时间算，大概两年左右的时间就得更换新的抽气器，造成经济上的浪费也加大了检修时间及其费用。所以现在最大的问题是如何在不改型的情况下提高抽气器的使用寿命。

主抽气器的工作原理及流程:空气蒸汽混合物从复水器中被一级抽气器抽吸到混合室，在混合室内与喷嘴射出的高速蒸汽流混合进入扩压器，经过压缩后排入中冷器。该混合物经中冷器冷却后，空气和部分未凝结蒸汽再被二级抽气器吸入，在混合室内与喷嘴射出的高速蒸汽流混合进入扩压器，经过压缩后排入后冷器，再经过冷却后，蒸汽冷凝成水，空气则排于大气[5]。整个抽气器基本上由喷嘴连接法兰、调整垫片、喷嘴、喉管、扩压管组成;调整垫片是用于调整抽气器效率点，通过调整喷嘴口和喉管的轴向位置来调整抽气器的具体效率值，达到调整复水器真空处于最佳范围[6]。该设计与工艺有一定的冲突性，经过分析计算，我们已经可以得出该组主抽气器的最佳效率值;并初步大胆设想，取消调整垫片，以抽气器的最佳效率范围不变为基准，直接把喷嘴焊接到喷嘴连接法兰上，且在喷嘴连接法兰和抽气器壳体设置垫片用于调整效率点。改进后喷嘴及连接法兰如下图3所示:

图3 改进后的抽气器喷嘴及连接法兰示意图

4 改进效果

改进后的收到良好效果:(1)从根本上解决了抽气器与工艺的冲突性，从设备上适应工艺的变化。(2)一劳永逸，解决了抽气器所存在的缺陷。(3)降低了处理调整最佳真空值的劳动强度。(4)从根本上解决了抽气器的使用寿命问题，使得抽气器的使用寿命提高至最经济范围。 (5)改进后，透平机组投入试运行，复水器真空得到明显的改善，透平机组在满负荷5500kW左右运行时，真空值仍能达到－85kpa。表明真空问题的所在我们已经找到并做出正确的处理，从主抽气器的运行状况看来，改造的目的和效果均达到了预期的设想结果。改进后主要参数见表2。

表2 改进后透平运行主要参数表

5 结语

透平发电机在运行中最常碰到的问题大多是复水器的真空问题，怎样去判断处理问题乃至改造一直是我们学习和探讨的方向;特别是在实践工作中，问题不断，我们学习和处理问题的能力也需不断提高。

[1]沈士一.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社，1992:12－13.

[2]种道彤，刘继平，严俊杰.漏空气对凝汽器传热性能影响的实验研究[J].中国电机工程学报，2005(04):25－27.

[3]吴宗泽.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2001:85－86.

[4]魏先英，余耀.汽轮机可靠性分析 [J].热力透平，1989(01):37－39.

[5]杨静，沈安德.热工自动装置检修[M].中国电力出版社，2007:62－63.

[6]孙桓，陈作模.机械原理[M].第五版.北京:高等教育出版社，1996:42－45.