空冷岛抽真空过冷原因分析及处理措施

马云辉

摘 要 某电厂100MW直接空冷机组在冬季运行中长期间断性存在抽真空过冷现象。本文从运行方式、参数调整等方面，对其产生的原因进行分析，并提出了相应的处理措施，为其他直接空冷机组出现同类现象提供借鉴和参考。

关键词 直接空冷；抽真空过冷；原因分析；处理措施

中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0142-02

1 设备简介

某电厂拥有3台UG-440/10-M高温高压、单汽包横置式、单炉膛、自然循环CFB锅炉和2台NZK100—9.32/535单轴、双缸、高压、轴流、直接空冷、凝汽式汽轮机的母管制机组。

汽轮机直接空冷系统：汽轮机低压缸排出的乏汽，经过排汽管道进入空冷系统的顺流凝汽器，在管束外空气的冷却作用下，蒸汽开始凝结。冷却所需的冷空气由空冷风机吸入周围空气供给。不凝结的气体和蒸汽进入顺流凝汽器进一步凝结，在顺流凝汽器里不凝结气体被水环式真空泵抽吸排入大气。形成的凝结水进入汽轮机排汽装置，凝结水再经凝结水泵打至汽轮机凝结水系统。

2 提出问题

2014年12月31日#1机启动后，真空系统间断性的发抽真空过冷保护动作信号，伴随着10、20、30、40排凝结水温度有过冷现象，抽真空温度严重偏低。

针对这一情况，技术人员通过分析并采取相应的措施，使抽真空过冷问题得到解决，确保了真空系统安全稳定运行，为机组的安全经济运行奠定了基础。

3 空冷岛抽真空过冷原因分析

机组真空系统严密性不良，将会导致空冷岛散热面内部积聚大量不凝结气体，根据道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。空冷岛内的总压力（即背压）等于不凝结气体的分压力与水蒸气的分压力之和。不凝结气体的积聚使水蒸气的分压力减小，其对应的饱和温度降低，造成空冷岛凝结水温度降低，形成抽真空过冷，具体原因分析如下。

3.1 真空泵出力不足

2015-1-10，负荷72MW，背压突然由20kPa升高至22kPa，升高2kPa，调整空冷风机频率，将背压调整至20kPa，发现抽真空温度由原来的55℃降至51℃，降低了4℃。立即派人检查真空泵运行情况，发现真空泵汽水分离器溢流管冒汽，立即切换备用真空泵运行。随后，背压和抽真空温度恢复正常值。经检查发现真空泵冷却器脏堵，严重影响换热效果，从而影响真空泵效率。清理冷却器后，真空泵运行正常并采取定期切换真空泵运行的方法，切换后及时清理冷却器，保证真空泵达到较好的工作条件。

为了进一步提高真空泵的出力，我们又从2方面进行了改进。

第一，我们将凝结水供真空泵密封水改为冷却水供密封水。凝结水供真空泵密封水温度较高，会造成密封水部分汽化，产生的气体排挤真空泵抽汽量，造成真空泵出力不足，从而引起抽真空温度降低。

第二，通过观察与比较，我们将真空泵补水连锁进行了调整：当汽水分离器水位不大于35%时，自动开启补水电磁阀；当汽水分离器水位不小于50%时，自动关闭补水电磁阀。实际运行表明，调整真空泵补水连锁后，汽水分离器能够保持正常的水位，保证了真空泵在较好的条件下工作，从而将抽真空温度提高。

3.2 真空系统泄漏

为了防止由于真空系统、疏水系统和凝结水系统的阀门法兰漏入空气，而导致空冷岛抽真空过冷，检修人员应用火焰查找法，对这些阀门法兰进行检查，对泄漏的阀门法兰进行重新紧固或抹黄油、密封胶等方法处理。对内漏严重的阀门法兰进行全部更换。工作结束后，抽真空过冷未见减轻，排除阀门法兰漏入空气而导致抽真空过冷的原因。

当检查到低压缸前后轴封时发现：1号机低压缸前后轴封严重漏汽，于是对低压缸前后轴封供汽调门进行手动控制调节。

2015-1-1，#1机负荷18MW，背压27.1kPa，低压轴封压力0.020MPa、温度120℃，真空泵电流107A，抽汽温度61℃～55℃。此时是因为负荷低，环境温度-5℃，一直保持高背压运行。

而在2015年1月4日负荷带至81MW时，背压20.2Kpa，低压轴封压力0.023MPa、温度131℃，真空泵电流107A，抽汽温度61℃～45℃，凝结水温度58℃～43℃，电流101A。此工况下，背压降低了将近7kPa，而轴封压力只提高了0.003MPa，真空泵电流降了6A。

在2015年1月10日，负荷73MW，背压17.8kPa，将低压轴封压力有意调至0.029MPa、温度140℃，真空泵电流95A，抽汽温度55℃～53℃，凝结水温度55℃～54℃。此工况下，背压降低了将近3kPa，而轴封压力只提高了0.006MPa，真空泵电流又降了6A。

经过多次调整试验，发现#1机真空系统过冷、抽真空温度偏低、凝结水温度过冷，是由于背压变化后，低压轴封压力未能及时调整跟进，导致环境空气被吸入真空系统，空气占据了汽空间，反应出抽真空温度过冷、真空泵电流大等现象。

在背压变化过程中，大气压力不变，为了维持背压设定值，空冷风机转速增大导致过冷现象发生。而低压轴封这个负压区的压力未能对应提高，导致空气被吸入排汽装置，进而导致真空泵电流增大。

通过提高低压轴封压力后，所有问题全部消除。所以在背压低于20kPa以下时，必须将#1机低压轴封压力保持在0.028MPa～0.030MPa之间，才可以保证低压轴封密封的可靠性。经过对比#2机，也可以得知#1机低压轴封间隙过大。总之应该以就地低压轴封不吸气为原则，参数变化，相应调整也进行跟进。

3.3 空冷风机运行方式调节不当

2016-1-15，负荷70MW，背压20kPa，环境温度为-8℃，#1机低压轴封压力0.03MPa，就地低压轴封不吸气，40排仍然出现抽真空过冷，这时我们开始着手调节空冷风机转速来调节抽真空温度。我们将40排逆流风机手动停下并开始回暖，回暖5min后，开始停止回暖并恢复该风机自动。此措施暂时将抽真空温度升高了起来，但是不到几分钟，温度又开始下降并降至回暖前温度。这说明逆流风机的回暖只是解决了一时的抽真空过冷，未能彻底解决问题。

我们开始逐渐降低逆流风机转速，抽真空温度有了些许回升，当降至最低转速时抽真空温度回升了5℃不再变化，之后开始降30排转速，降得过程中在背压未变的情况下抽真空温度竟然下降了2℃，经分析是由于同组之间运行的两列顺流风机频率差距过大，导致顺流散热片进汽量、热负荷不均匀，发生了局部过冷却的现象，于是我们在调整风机转速时，顺流风机应同时进行调节。抽真空温度逐渐上升至正常值。

2016-1-16，负荷低至32MW，背压20kPa，环境温度降至-14℃。40排又出现了轻微的过冷现象，此时逆流风机和顺流风机运行频率已达至最低，我们采取了两种措施，第一种措施：将40排顺流风机停运，并将风机风筒盖上帆布，逆流风机频率降至最低；此时抽真空温度升高了5℃。第二种：将逆流风机停运，顺流风机最低频率运行，抽真空温度逐渐上升了10℃。如果温度继续降低，我们将停运该排所有风机，切除该排运行，关闭进汽门和凝结水回水门。虽然停运逆流风机实践中效果较好，但也有一定风险：可能在逆流区产生较大的汽阻，集聚大量不凝结汽体，影响机组的安全稳定运行，可是只要我们严密监视机组背压和真空泵电流变化情况，当机组背压和真空泵电流升高时，立即启动逆流排风机，或是启动备用真空泵这种风险是完全可控的。

总之，以上操作说明：在调整风机转速时，逆流风机和顺流风机应共同进行调节。调整原则是尽量保证各组之间、同组之间运行的顺流散热片进汽量、热负荷均匀，尽可能保持各排中风机多投、低频运行。环境温度较低时，可以停运逆流排风机，做好风险预控。

3.4 启动一台备用的真空泵

2016-2-1，负荷80MW，背压20kPa，环境温度降至-16℃，抽真空和凝结水温度同时降低，调节低压轴封压力和调节空冷风机运行方式依然不见回升，因为负荷较高，不能一味地降低风机频率，因为机组背压不变的情况下，降低某排风机的频率其他风机的频率将升高，可能影响到其他排的过冷度，此时如果排汽温度与相应排的抽真空的平均温度之差超出15℃，并持续时间600s，联投一台备用真空泵，增加空冷岛的抽吸能力，抽真空温度和凝结水温度开始回升。

3.5 背压设定值不当

2016-2-18，负荷80MW，背压20kPa，环境温度降至-24℃，有两台真空泵运行，抽真空和凝结水温降低，这时将机组背压值设高3kPa，直至抽真空和凝结水温度恢复正常值。

4 问题解决

当发生抽真空过冷时，我们应先判断检查真空泵出力情况：检查真空泵冷却器出口水温是否正常；真空泵汽水分离罐液位是否正常，之后根据背压值调节低压缸轴封压力，以就地低压轴封不吸气为原则进行调整。

通过上述2种措施，如果过冷现象未消失，再通过调节空冷风机运行方式，重新分配各冷却单元的热负荷，用热蒸汽将空冷管束内积聚的不凝结气体排挤出去。

如果前3种措施仍不能消除抽真空过冷现象，通过启动备用真空泵的方法，进一步将散热面内积聚的不凝结气体排出。当然，当环境温度很低时，即使启动备用真空泵，依然会出现抽真空过冷的现象，此时我们应该提高机组背压设定值，直至抽真空过冷现象消失。

5 结论

在空冷系统运行监测中，一定要加强对抽真空过冷问题的处理，通过分析抽真空过冷产生的原因，逐一进行解决。保证机组凝结水的品质和空冷岛的防冻工作顺利进行。从而，提高机组换热效率及经济性，保证机组安全稳定运行。