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凝汽器最佳真空確定方法的改進
凝汽器最佳真空確定方法的改進【1】
摘 要：凝汽器作為汽輪機輔機的重要組成，其合理的運行模式對機組運行的經濟性具有較大的影響。
當前對凝汽器最佳真空進行確定的方法忽略了循環(huán)水產生的花費而產生一定的誤差，同時在對其真空變化曲線進行繪制時所采用方法的不同使所得結果也不同，不能保證經濟性達到最優(yōu)。
本文針對雙背壓凝汽器最佳真空的傳統(tǒng)定義加以改進，將循環(huán)水費用考慮在內，具有一定的指導意義。
關鍵詞：凝汽器;最佳真空;循環(huán)水費用
1 引言
隨著國內電力市場中企業(yè)結構的逐步轉型，增強汽輪機發(fā)電機組工作的經濟性已成為提高市場競爭力的重要內容，而凝汽器作為主要的汽輪機輔機，其結構參數的合理選擇對于提高機組運行的經濟性至關重要。
近年來雙背壓凝氣式汽輪機憑借其獨特的優(yōu)越性被廣泛的投入運行，因結構上和單背壓凝汽器存在差異，工作參數也有所不同，因此對于最佳真空的計算也有區(qū)別。
從實際應用來看，有必要對兩種結構的凝汽器確定最佳真空的方法進行比較研究，為進一步指導實踐。
循環(huán)水系統(tǒng)對其最佳真空的計算影響顯著，也是火力發(fā)電廠耗電量耗水量最多的設備，對其進行合理優(yōu)化有利于提升機組運行經濟性。
2 真空通用曲線繪制方法改進
汽輪機真空通用曲線反映了單位排汽量汽輪機的功率與背壓之間的關系，其指導性作用在于讓電廠操作人員可以定量預測由于凝汽設備變工況工作所產生的電功率的變化以便及時調節(jié)適當的輸出功率。
凝汽設備工作條件發(fā)生變化時，會對汽輪機背壓及功率產生重大影響。
通常采用背壓的方法對汽輪機功率的分析計算時采用的算法包括熱力學模型、回熱系統(tǒng)平衡法、汽輪機原理法及等效熱降法。
其中熱力學模型的不足之處在于未考慮將機組熱力系統(tǒng)的負荷特性及加熱器的抽汽量的多少對做功的影響考慮在內，因而采用這種方法的誤差比較大。
回熱系統(tǒng)平衡法雖然計算的精準度有了大幅提升，但是因考慮的變量過多導致計算復雜，有時會因缺乏原始資料而不能繼續(xù)計算。
汽輪機原理法在計算時運用較多與汽輪機熱力系統(tǒng)結構相關的數據，一旦設備發(fā)生過度磨損、老化等現象就會產生較大的偏差。
等效熱降法的計算過程較為簡便，不過因無法計算低壓缸的焓降而導致結果誤差的偏大。
所以通常利用試驗的方法進行真空通用曲線的繪制，該方法實用簡便且不會產生較大的誤差。
通用曲線的繪制是利用變工況條件下所記錄數據經一定的處理獲得，而在實際應用中，如果數據折算起點發(fā)生變化，會導致真空通用曲線的規(guī)律性改變，所以要將通用曲線改進為參考標準以便于工作人員快速高效的進行數據變換。
為保證繪制出的真空通用曲線對一臺汽輪機的通用性，第一次選功率改變的臨界點時，按照汽輪機的額定排汽量下相應的額定壓力按正比例關系求出。
再將不同排汽壓力下對應的功率與該點的功率作差以求出不同背壓下功率的改變值。
由此可獲得在一定流量下各工況點的單位比壓力以及單位比功率的變化情況，再進行汽輪機常用曲線的繪制。
由于對臨界點的選取進行限制，由此所得的通用曲線對一臺汽輪機來說僅有一條，同時所獲得的背壓變化時功率的變化值是相對額定工況而言的，也就保證了其通用價值。
3 雙背壓凝汽器最佳真空確定方法
3.1 傳統(tǒng)方法
隨同真空度的提高，汽輪機的功率和循環(huán)水泵的功率的增加值之差發(fā)生變化，當該值達到最大時對應的真空為最佳真空，也叫最有利真空。
提高凝汽器真空能夠提高汽輪機的可用焓以提升輸出的電功率。
由于循環(huán)泵產生很大的功耗，因此在凝汽器運行時的真空要取最佳的數值。
凝汽器的真空與循環(huán)水入口溫度、排氣量及水流量相關。
而入口溫度無法進行人為調整，排汽量與汽輪機額定功率相關也無法調整，只有改變循環(huán)水流量加以調整。
水流量的增大能夠促進真空，不過水泵所消耗的功率也會增大。
傳統(tǒng)確定最佳真空的方法包含下面的步驟：計算凝汽器的排汽壓力;繪制汽輪機真空通用曲線;比較循環(huán)水泵各種情況下凝汽器真空的最高值;最后將所有的循環(huán)水泵工作狀況進行綜合衡量以保證最佳真空。
該方法對真空的優(yōu)化只考慮了水泵工況的影響，忽略了實際運行時循環(huán)水費用的因素，以上方法計算出的真空并不能作為真正的最佳真空。
3.2 凝汽器確定最佳真空的改進方法
將循環(huán)水所產生的費用考慮在內進行分析時，需要對上述步驟中比較循環(huán)水泵各個工況下凝汽器真空的最優(yōu)值進行修正，此時汽輪機運行過程中單位時間產生的效益：
式中Rd為電阻， ?駐P為汽輪機功率增加值，?駐Pp為冷卻水泵功率增加值; a為冷卻水補水系數;?駐Dw為冷卻水流量改變值;Rw為冷卻水價。
要使工作凈效益達到最大值就需要達到下式：
將循環(huán)水產生的費用折算為功耗后，可定義廣義的循環(huán)水泵功耗：
當 時，進行冷卻水泵工況轉換之前的凝汽器真空為最佳真空。
4 結束語
通常采用的繪制汽輪機真空通用曲線的方法均有一定的弊端，為保證曲線的通用價值，提出了基于額定工況進行數據處理的方法。
為提高汽輪機機組工作的經濟性同時對水資源進行有力的保護，在傳統(tǒng)凝汽器最佳真空定義的基礎上考慮了循環(huán)水所產生的費用帶來的影響，具有一定的現實意義。
參考文獻
[1] 陳翔宇. 影響凝汽器真空的因素及效應[J]. 湖南電力. 2000(06)
[2] 李勇，曹麗華，趙金峰，孟芳群. 考慮更多因素的凝汽器最佳真空確定方法[J]. 中國電機工程學報. 2006(04)
[3] 趙斌，張曉亮，劉玲. 汽輪機凝汽器最佳真空的影響因素及確定方法[J]. 河北理工大學學報(自然科學版). 2007(04)
凝汽器真空下降的原因分析及處理【2】
[摘要]本文針對電廠汽輪機組正常運行中凝汽器真空各種下降的原因進行了較為詳細的分析，并提出了相應的處理及預防措施。
[關鍵詞]真空;下降;原因;處理
凝汽器真空是汽輪機組運行中監(jiān)視的一個重要指標，保持汽輪機運行時的合理真空是汽輪機安全運行的重要參數之一。
凝汽器真空下降不但影響機組的負荷，還會直接影響汽輪機的安全與經濟運行。
真空每降低1%，將使汽輪機的汽耗量平均增加1%～2%，使煤耗增0.1%～0.15%，并直接威脅汽輪機轉子尾部葉片的壽命。
在汽輪機運行的各種故障檢查及排除中，真空下降故障也是較難判斷解決的。
本人根據多年汽輪機運行實踐經驗，針對電廠中真空下降的原因進行了分析，描述并提出相應處理方法。
一、概況
汽輪機凝汽設備主要由凝汽器、循環(huán)水泵、抽氣器、凝結水泵等組成。
凝汽器的構造主要分為：外殼、水室端蓋、管板、冷卻水管、排汽進口、熱水井、抽氣管口、冷卻水進出口、水窒隔板、汽側隔板、汽空間、空氣冷卻區(qū)、進水、中間及出水三個水室。
真空的形成是汽輪機的排汽進入凝汽器汽側，循環(huán)水泵不間斷地把冷卻水送入凝汽器水側銅管內，通過鋼管把排汽的熱量帶走，使排汽凝結成水，其比容急劇減少(約減少到原來的三萬分之一)，因此，原為蒸汽所占的空間便形成了真空，真空建立后是靠主抽氣器來維持，它是從專用射水泵來的具有一定壓力的工作水，經水室進入噴嘴，噴嘴將壓力能變?yōu)樗俣饶�，水流以高速從噴嘴射出，在混合室內產生高度真空，抽出凝汽器內的汽、氣混合物，一起進入擴散管，速度降低，壓力升高，最后略高于大氣壓力，排出擴散管。
二、真空下降的原因及處理
汽輪機運行時真空下降可分為：急劇下降和緩慢下降兩種。
(一)急劇下降
1.循環(huán)水中斷：此時應對循環(huán)泵電機重合閘一次，如循環(huán)泵不能恢復正常運行，應緊急停機處理。
2.抽氣器工作失靈：迅速啟動備用射水泵，并根據真空情況緊急減負荷至適當，如無法維持應緊急停機。
(二)緩慢下降
1.凝結水位升高原因：在正常運行中，造成機組的凝汽器水位升高的原因可能是除鹽水補水量過大;凝汽器銅管泄漏;凝結水再循環(huán)電動門誤開或關不到位;低壓加熱器疏水泵出口壓力過高和除氧器壓力過高(排擠凝結水)。
象征：凝汽器電極點、就地玻管水位計指示升高，凝結水泵出口壓力升高，運行的凝結水泵電流升高達極限值。
凝結水過冷度增大。
處理：當確證為凝結水位升高造成凝汽器真空緩慢下降時，值班員應迅速查明造成凝汽器水位升高的原因，將凝汽器水位降低即可。
2.軸封加熱器排汽管積水嚴重原因：當軸封加熱器排汽管積水時，使排汽的通流面積減少，軸封供汽系統(tǒng)工作失常，導致真空下降。
象征：當排汽管積水時，軸封加熱器排汽管的外壁溫度偏低，嚴重時，高、低壓缸前后軸封處會大量冒白汽，這時，機組凝汽器真空開始緩慢下降。
處理：當確證為軸封加熱器排汽管積水造成凝汽器真空緩慢下降時，機組人員應迅速地將軸封排汽母管上的放水門全開，進行排水工作，直至水排完為止。
必要時開啟軸封母管端頭疏水門排水。
3.凝汽器汽側抽氣管積水原因：當凝汽器汽側空氣管積水時，使抽氣器空氣管的通流面積相對減小，導致凝汽器真空緩慢下降。
造成凝汽器汽側空氣管積水的原因可能是機組啟動時，抽氣器空氣管疏水不及時;季節(jié)變化(如天氣變冷);抽氣器倒拉水進入空氣管。
象征：當凝汽器汽側空氣管積水時，凝汽器甲、乙汽側空氣管的管壁及腔室疏水管的管壁的溫度相對于正常時約低，而射水抽氣處抽氣器的外壁溫度則相對升高。
處理：當確證為凝汽器汽側空氣管積水造成凝汽器真空緩慢下降時，機組人員應迅速匯報班、值長，然后進行凝汽器空氣管拉水工作。
此項工作不是經常進行的，因此，應做好相應的安全措施之后，再開始進行操作。
4.射水池的水溫升高，抽氣器工作失常原因：在汽輪機機組運行過程中，由于季節(jié)的變化或是其他因素使射水池的水溫升高，在抽氣器的噴嘴處可能會發(fā)生汽化現象。
從而使抽氣工作失常，凝汽器中的不能凝結氣體不能及時排出，導致真空下降。
造成射水池水溫上升的原因可能是夏季環(huán)境溫度引影響;熱力系統(tǒng)內有熱源排入射水池內，使水溫升高。
象征：凝汽器的真空值與某時期相比較有所下降，或早晚間真空值存在差值。
若用電子測溫儀或用手摸射水池水時冰溫偏高，射水抽氣器的下水管的溫度也同樣偏高。
處理：當確證為射水池水溫升高造成凝汽器真空緩慢下降時。
適當開啟射水池補水門進行射水池換水工作，降低水溫。
必要時檢查熱力系統(tǒng)與其相關聯的閥門是否關閉嚴密，即可。
5.運行人員或檢修人員工作過程中發(fā)生失誤、造成凝汽器真空緩慢下降原因：由于運行人員或檢修人員在工作過程中發(fā)生失誤，使凝汽器真空緩慢或急劇下降，造成凝汽器真空緩慢或急劇下降的原因可能是運行人員在正常操作中對系統(tǒng)或是其他原因誤開、誤關與真空系統(tǒng)有關的閥門：檢修人員在進行與真空系統(tǒng)有關的檢修工作時，擅自誤開、誤關閥門。
象征：類似的情況發(fā)生時，凝汽器真空機械真空、自動記錄表的指示值下降速度會出現兩種象征：
�、倌髡婵站徛陆�，汽輪機的排汽缸溫度上升，凝汽器電極點水位計的指示值上升，凝結水泵電流和凝結水母管壓力會升高;
�、谀髡婵占眲∠陆禃r，汽輪機的排汽缸溫度上升較快，機組運轉聲突變;凝汽器電極點水位計的指示值上升同樣較快(若是誤關循環(huán)水系統(tǒng)的閥門，則機組的凝汽器循環(huán)水壓力將會發(fā)生變化)。
處理：當確證運行人員或檢修人員工作失誤造成凝汽器真空緩慢或急劇下降時，值班人員應沉著冷靜地迅速將事發(fā)前所進行的操作全部恢復。
若是判斷為檢修人員在時進行檢修工作造成的，則迅速到就地將檢修人員擅自誤開、誤關閥門的閥門關閉即可。
6.在做與真空系統(tǒng)有關的安全措施時，凝汽器真空緩慢下降原因：在做與真空系統(tǒng)有關的安全措施的過程中，當真空系統(tǒng)閥門關不嚴密的因素存在時，凝汽器真空緩慢下降，造成的原因可能是處于負壓區(qū)的設備或閥門有空氣被拉入凝汽器內，使真空緩慢下降。
象征：凝汽器真空緩慢下降，汽輪機的排汽缸溫度上升。
凝汽器電極點水位計的指示值上升。
處理：當確證為是因做安全措施而引起凝汽器真空緩慢下降時，值班員應迅速將所的安全措施恢復即可。
7.運行中機組低壓加熱器汽側無水原因：機組正常運行中，由于人員疏忽大意或是工況發(fā)生變化時未能及時調整低壓加熱器的水位，導致低壓加熱器無水位運行，這時由于低壓加熱器無水位，抽汽未能進行熱交換就直接排向凝汽器熱水井，使凝汽器熱負荷增大，真空下降。
象征：凝汽器真空緩慢下降。
汽輪機的排汽缸溫度上升，凝汽器電極點水位計的指示值上升，就地檢查可以發(fā)現運行中的低壓加熱器玻管水位計無水位指示。
處理：當確證為是運行中機組低壓加熱器無水導致凝汽器真空緩慢下降時，值班員只要將低壓加熱器調整至有水位顯示即可。
三、汽輪機真空下降的處理心得
真空下降，電廠是十分常見的但是處理不當，也會造成事故。
1.確定汽輪機真空下降后，從查找原因及排除方法，對汽輪機真空下降的可能原因進行檢查并設法消除，對于給水泵排入主凝汽器的機組，同時要檢查汽動給水泵真空系統(tǒng)地運行情況。
首先應檢查當時有無影響真空的操作，并立即停止并恢復操作前狀態(tài)。
其次，迅速檢查表計指示或計算機模擬量顯示，循泵電流，射水泵電流，射水抽氣器進水壓力等，通過檢查，確定是哪方面的原因引起的，并進一步消除，必要時提高軸封壓力。
2.查找并消除原因的過程中，嚴密監(jiān)視真空變化情況，隨時準備真空降到規(guī)定值后減相應負荷，真空快速下降時這一方面更加重要。
當真空下降至動作值時，需檢查自動情況，否則手動拍機。
3.當真空影響到事故停機后，嚴禁汽水繼續(xù)排入凝汽器，在機組脫扣后，應通知鍋爐值班人員，不可向凝汽器排汽排水。
4.真空下降時。
應注意低壓缸的排汽溫度，并投入冷卻裝置，使排汽溫度降低。
參考文獻：
[1]汽輪機[K].電力工業(yè)出版社,1980:9.
[2]哈爾濱發(fā)電有限責任公司.1OOMW機組運行規(guī)程[S].2006.
[3]汽輪機運行技術問答[K].佳木斯發(fā)電廠,1992:9.
凝汽器真空系統(tǒng)經濟分析【3】
【摘 要】針對雙背壓汽輪機組，提出凝汽器抽真空方式的優(yōu)缺點、提高真空泵運行效率的方法。
根據背壓對汽輪機功率修正曲線計算出循環(huán)水泵的最優(yōu)運行方式，為機組運行的經濟性提供一定的理論。
【關鍵詞】1000MW機組;雙背壓;凝汽器;真空泵;循環(huán)水泵;經濟性
凝汽器真空是汽輪機組運行中的重要參數，其數值的大小對汽輪機的運行經濟性、安全性有很大影響。
凝汽器真空對機組的出力影響較大：凝汽器壓力減小，機組功率增加;凝汽器壓力增加，機組功率下降。
影響凝汽器真空的主要因素有：機組負荷、循環(huán)水溫度、循環(huán)水流量、真空系統(tǒng)嚴密性、真空泵運行工況等。
因此，提高凝氣器真空度對于提高發(fā)電企業(yè)的經濟效益具有極其重要的意義。
我廠一期工程3、4號機組為1000MW超超臨界燃煤機組，汽輪機采用東方汽輪機廠引進日立技術生產的N1000-25.0/600/600型超超臨界、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，采用海水作為循環(huán)水進行冷卻，設計凝汽器額定壓力(絕對壓力)5.75KPa。
本文針對該電廠的運行工況及現場設備條件進行分析，提出改善凝汽器真空的方法，從而提高機組運行的經濟性。
1 真空泵運行方式
汽輪機正常運行時，循環(huán)水建立真空，真空泵維持真空。
由于真空系統(tǒng)嚴密性不可能完全嚴密，且機組運行水內含有其它不可凝結氣體，因此真空泵的經濟運行對機組真空影響很大。
1.1 真空泵抽空氣方式
我廠凝汽器為雙背壓運行機組，配備有三臺真空泵，正常時為2用1備。
凝汽器連接真空泵有三種連接方式：
我廠#1、2機組原來連接方式，此種方式運行不靈活，且經濟效益差。
此方式為#3、4機組目前連接方式，相較于第一種，經濟性好。
目前#1，2機組改造后的運行方式，#3、4機組也準備進行改造。
此種運行方式較第二種經濟性提高不多，但運行方式靈活，在機組真空嚴密性優(yōu)的情況下，冬季可運行一臺真空泵，夏天選擇兩臺，均能很好的保證凝汽器真空。
1.2 真空冷卻水改造
真空泵運行效率的高低與其密封水溫度有很大的關系，冷卻水溫度越低，真空泵效率越高，因此降低真空泵密封水溫度對機組經濟性有很大幫助。
我廠目前真空泵密封水通過海水進行冷卻，在冬天時，海水溫度低，使真空泵密封水溫度合適，保證了真空泵高效率運行，但是在夏天由于海水溫度高，造成密封水溫度升高，使真空泵效率下降，抽空氣能力降低。
因此增加一路空調冷卻液來進行冷卻，使真空泵密封水溫度保證在真空泵最高運行效率所需溫度。
1.3 真空泵本體改造
未改造前，機組正常運行時，2臺真空泵運行，電流均達到300A，考慮機組年運行小時數5000h，廠用電浪費很大。
后針對一臺真空泵進行改造，在原有的機組上，增加一減速箱，后經試驗，電流降為170A，相較于之前降低了130A，通過對比，在正常運行時，改造后真空泵運行出力正常，能很好的保證機組的真空，同時降低了廠用電率。
根據保守計算，若三臺真空泵全部改造，按每度電0.4元計算，每年可節(jié)省最少20萬，而且改造成本低。
但是在機組啟動過程中會增加抽真空時間。
2 循環(huán)水系統(tǒng)運行方式
我廠循環(huán)水系統(tǒng)采用了三臺工頻循環(huán)水泵，正常運行時，兩用一備。
由于采用的是工頻循泵，因此循環(huán)水系統(tǒng)運行方式比較單一，在海水溫度高時，可通過啟動第三臺循環(huán)水泵來提高循環(huán)水量，從來提高凝汽器的真空，使機組經濟運行。
但是機組凝汽器真空是由機組負荷、冷卻水溫度和循環(huán)水流量決定的。
在機組負荷和冷卻水溫一定的條件下，凝汽器壓力隨循環(huán)水流量的改變而改變，而循環(huán)水流量的變化直接影響到循環(huán)水泵的耗功。
循環(huán)水流量增加，機組背壓減小，機組出力增加，但循環(huán)水泵的耗功也同時增加，當循環(huán)水流量增加太多時，循環(huán)水泵的耗功增加將機組出力的增加值抵消。
因此，必須保證循泵電機功耗增加小于汽輪機功率的增加值，才能保證機組的經濟性，而何時啟動第三臺循環(huán)水泵就需要進行計算。
根據電廠運行參數，選取相應的參數進行整理，如下：
根據上圖可計算三臺循泵運行較兩臺循泵運行電流平均增加：340A
由于循泵運行電壓為6.15KV，功率因數為0.81，經計算可得到三臺循泵較兩臺循泵運行功耗增加值：3.622MW
凝汽器背壓對發(fā)電機功率修正曲線，如下：
夏季海水溫度基本維持在24℃附近，冬季海水溫度維持在16.5℃，通過查找水蒸氣焓熵圖得到各個運行工況凝汽器的真空度，根據凝汽器真空對機組功率的修正曲線(5.75KPa)，可以計算出啟動三臺循泵后汽輪機的微增功率，如下：
由上圖可看出，夏季時，當機組負荷高于800MW時，啟動第三臺循環(huán)水泵運行，機組經濟性提高，冬季時，兩臺循環(huán)水泵可以滿足機組滿負荷運行，不需要啟動第三臺循環(huán)水泵運行。
3 結論
(1)通過對真空系統(tǒng)抽汽方式、冷卻水、真空泵結構的改造，很明顯的節(jié)省了廠用電且提高了真空泵的運行效率，對于機組運行經濟性的提高有很大幫助。
(2)通過對機組運行參數的分析，根據凝汽器真空對功率的修正的曲線，計算出了何時啟動第三臺循環(huán)水泵，對于提高經濟性最好，對現場操作提供一定的理論依據。
但我廠循環(huán)水系統(tǒng)如若改成變頻運行，經濟性能將得到進一步的提升，可通過汽輪機微增出力通用計算方法得到各個負荷下對應的循環(huán)水流量，相對比較復雜，但對于提高經濟性幫助很大，希望下一步進行改造。
參考文獻：
[1]王烈軍.汽輪機運行[M].北京：水利電力出版社，1994.
[2]董麗娟，張潤盤，張春發(fā).循環(huán)水泵的優(yōu)化調度.電力科學工程，2007(1).
[3]李秀云，嚴俊杰，林萬超.滑壓機組背壓變化對經濟性影響的兩種新計算方法.中國電機工程學報，1999(9).
[4]胡洪華，居文平，黃廷輝.大型電站雙背壓凝汽器優(yōu)化運行的研究和實踐
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