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凝汽器最佳真空确定方法的改进
凝汽器最佳真空确定方法的改进【1】
摘 要：凝汽器作为汽轮机辅机的重要组成，其合理的运行模式对机组运行的经济性具有较大的影响。
当前对凝汽器最佳真空进行确定的方法忽略了循环水产生的花费而产生一定的误差，同时在对其真空变化曲线进行绘制时所采用方法的不同使所得结果也不同，不能保证经济性达到最优。
本文针对双背压凝汽器最佳真空的传统定义加以改进，将循环水费用考虑在内，具有一定的指导意义。
关键词：凝汽器;最佳真空;循环水费用
1 引言
随着国内电力市场中企业结构的逐步转型，增强汽轮机发电机组工作的经济性已成为提高市场竞争力的重要内容，而凝汽器作为主要的汽轮机辅机，其结构参数的合理选择对于提高机组运行的经济性至关重要。
近年来双背压凝气式汽轮机凭借其独特的优越性被广泛的投入运行，因结构上和单背压凝汽器存在差异，工作参数也有所不同，因此对于最佳真空的计算也有区别。
从实际应用来看，有必要对两种结构的凝汽器确定最佳真空的方法进行比较研究，为进一步指导实践。
循环水系统对其最佳真空的计算影响显著，也是火力发电厂耗电量耗水量最多的设备，对其进行合理优化有利于提升机组运行经济性。
2 真空通用曲线绘制方法改进
汽轮机真空通用曲线反映了单位排汽量汽轮机的功率与背压之间的关系，其指导性作用在于让电厂操作人员可以定量预测由于凝汽设备变工况工作所产生的电功率的变化以便及时调节适当的输出功率。
凝汽设备工作条件发生变化时，会对汽轮机背压及功率产生重大影响。
通常采用背压的方法对汽轮机功率的分析计算时采用的算法包括热力学模型、回热系统平衡法、汽轮机原理法及等效热降法。
其中热力学模型的不足之处在于未考虑将机组热力系统的负荷特性及加热器的抽汽量的多少对做功的影响考虑在内，因而采用这种方法的误差比较大。
回热系统平衡法虽然计算的精准度有了大幅提升，但是因考虑的变量过多导致计算复杂，有时会因缺乏原始资料而不能继续计算。
汽轮机原理法在计算时运用较多与汽轮机热力系统结构相关的数据，一旦设备发生过度磨损、老化等现象就会产生较大的偏差。
等效热降法的计算过程较为简便，不过因无法计算低压缸的焓降而导致结果误差的偏大。
所以通常利用试验的方法进行真空通用曲线的绘制，该方法实用简便且不会产生较大的误差。
通用曲线的绘制是利用变工况条件下所记录数据经一定的处理获得，而在实际应用中，如果数据折算起点发生变化，会导致真空通用曲线的规律性改变，所以要将通用曲线改进为参考标准以便于工作人员快速高效的进行数据变换。
为保证绘制出的真空通用曲线对一台汽轮机的通用性，第一次选功率改变的临界点时，按照汽轮机的额定排汽量下相应的额定压力按正比例关系求出。
再将不同排汽压力下对应的功率与该点的功率作差以求出不同背压下功率的改变值。
由此可获得在一定流量下各工况点的单位比压力以及单位比功率的变化情况，再进行汽轮机常用曲线的绘制。
由于对临界点的选取进行限制，由此所得的通用曲线对一台汽轮机来说仅有一条，同时所获得的背压变化时功率的变化值是相对额定工况而言的，也就保证了其通用价值。
3 双背压凝汽器最佳真空确定方法
3.1 传统方法
随同真空度的提高，汽轮机的功率和循环水泵的功率的增加值之差发生变化，当该值达到最大时对应的真空为最佳真空，也叫最有利真空。
提高凝汽器真空能够提高汽轮机的可用焓以提升输出的电功率。
由于循环泵产生很大的功耗，因此在凝汽器运行时的真空要取最佳的数值。
凝汽器的真空与循环水入口温度、排气量及水流量相关。
而入口温度无法进行人为调整，排汽量与汽轮机额定功率相关也无法调整，只有改变循环水流量加以调整。
水流量的增大能够促进真空，不过水泵所消耗的功率也会增大。
传统确定最佳真空的方法包含下面的步骤：计算凝汽器的排汽压力;绘制汽轮机真空通用曲线;比较循环水泵各种情况下凝汽器真空的最高值;最后将所有的循环水泵工作状况进行综合衡量以保证最佳真空。
该方法对真空的优化只考虑了水泵工况的影响，忽略了实际运行时循环水费用的因素，以上方法计算出的真空并不能作为真正的最佳真空。
3.2 凝汽器确定最佳真空的改进方法
将循环水所产生的费用考虑在内进行分析时，需要对上述步骤中比较循环水泵各个工况下凝汽器真空的最优值进行修正，此时汽轮机运行过程中单位时间产生的效益：
式中Rd为电阻， ?驻P为汽轮机功率增加值，?驻Pp为冷却水泵功率增加值; a为冷却水补水系数;?驻Dw为冷却水流量改变值;Rw为冷却水价。
要使工作净效益达到最大值就需要达到下式：
将循环水产生的费用折算为功耗后，可定义广义的循环水泵功耗：
当 时，进行冷却水泵工况转换之前的凝汽器真空为最佳真空。
4 结束语
通常采用的绘制汽轮机真空通用曲线的方法均有一定的弊端，为保证曲线的通用价值，提出了基于额定工况进行数据处理的方法。
为提高汽轮机机组工作的经济性同时对水资源进行有力的保护，在传统凝汽器最佳真空定义的基础上考虑了循环水所产生的费用带来的影响，具有一定的现实意义。
参考文献
[1] 陈翔宇. 影响凝汽器真空的因素及效应[J]. 湖南电力. 2000(06)
[2] 李勇，曹丽华，赵金峰，孟芳群. 考虑更多因素的凝汽器最佳真空确定方法[J]. 中国电机工程学报. 2006(04)
[3] 赵斌，张晓亮，刘玲. 汽轮机凝汽器最佳真空的影响因素及确定方法[J]. 河北理工大学学报(自然科学版). 2007(04)
凝汽器真空下降的原因分析及处理【2】
[摘要]本文针对电厂汽轮机组正常运行中凝汽器真空各种下降的原因进行了较为详细的分析，并提出了相应的处理及预防措施。
[关键词]真空;下降;原因;处理
凝汽器真空是汽轮机组运行中监视的一个重要指标，保持汽轮机运行时的合理真空是汽轮机安全运行的重要参数之一。
凝汽器真空下降不但影响机组的负荷，还会直接影响汽轮机的安全与经济运行。
真空每降低1%，将使汽轮机的汽耗量平均增加1%～2%，使煤耗增0.1%～0.15%，并直接威胁汽轮机转子尾部叶片的寿命。
在汽轮机运行的各种故障检查及排除中，真空下降故障也是较难判断解决的。
本人根据多年汽轮机运行实践经验，针对电厂中真空下降的原因进行了分析，描述并提出相应处理方法。
一、概况
汽轮机凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、抽气器、凝结水泵等组成。
凝汽器的构造主要分为：外壳、水室端盖、管板、冷却水管、排汽进口、热水井、抽气管口、冷却水进出口、水窒隔板、汽侧隔板、汽空间、空气冷却区、进水、中间及出水三个水室。
真空的形成是汽轮机的排汽进入凝汽器汽侧，循环水泵不间断地把冷却水送入凝汽器水侧铜管内，通过钢管把排汽的热量带走，使排汽凝结成水，其比容急剧减少(约减少到原来的三万分之一)，因此，原为蒸汽所占的空间便形成了真空，真空建立后是靠主抽气器来维持，它是从专用射水泵来的具有一定压力的工作水，经水室进入喷嘴，喷嘴将压力能变为速度能，水流以高速从喷嘴射出，在混合室内产生高度真空，抽出凝汽器内的汽、气混合物，一起进入扩散管，速度降低，压力升高，最后略高于大气压力，排出扩散管。
二、真空下降的原因及处理
汽轮机运行时真空下降可分为：急剧下降和缓慢下降两种。
(一)急剧下降
1.循环水中断：此时应对循环泵电机重合闸一次，如循环泵不能恢复正常运行，应紧急停机处理。
2.抽气器工作失灵：迅速启动备用射水泵，并根据真空情况紧急减负荷至适当，如无法维持应紧急停机。
(二)缓慢下降
1.凝结水位升高原因：在正常运行中，造成机组的凝汽器水位升高的原因可能是除盐水补水量过大;凝汽器铜管泄漏;凝结水再循环电动门误开或关不到位;低压加热器疏水泵出口压力过高和除氧器压力过高(排挤凝结水)。
象征：凝汽器电极点、就地玻管水位计指示升高，凝结水泵出口压力升高，运行的凝结水泵电流升高达极限值。
凝结水过冷度增大。
处理：当确证为凝结水位升高造成凝汽器真空缓慢下降时，值班员应迅速查明造成凝汽器水位升高的原因，将凝汽器水位降低即可。
2.轴封加热器排汽管积水严重原因：当轴封加热器排汽管积水时，使排汽的通流面积减少，轴封供汽系统工作失常，导致真空下降。
象征：当排汽管积水时，轴封加热器排汽管的外壁温度偏低，严重时，高、低压缸前后轴封处会大量冒白汽，这时，机组凝汽器真空开始缓慢下降。
处理：当确证为轴封加热器排汽管积水造成凝汽器真空缓慢下降时，机组人员应迅速地将轴封排汽母管上的放水门全开，进行排水工作，直至水排完为止。
必要时开启轴封母管端头疏水门排水。
3.凝汽器汽侧抽气管积水原因：当凝汽器汽侧空气管积水时，使抽气器空气管的通流面积相对减小，导致凝汽器真空缓慢下降。
造成凝汽器汽侧空气管积水的原因可能是机组启动时，抽气器空气管疏水不及时;季节变化(如天气变冷);抽气器倒拉水进入空气管。
象征：当凝汽器汽侧空气管积水时，凝汽器甲、乙汽侧空气管的管壁及腔室疏水管的管壁的温度相对于正常时约低，而射水抽气处抽气器的外壁温度则相对升高。
处理：当确证为凝汽器汽侧空气管积水造成凝汽器真空缓慢下降时，机组人员应迅速汇报班、值长，然后进行凝汽器空气管拉水工作。
此项工作不是经常进行的，因此，应做好相应的安全措施之后，再开始进行操作。
4.射水池的水温升高，抽气器工作失常原因：在汽轮机机组运行过程中，由于季节的变化或是其他因素使射水池的水温升高，在抽气器的喷嘴处可能会发生汽化现象。
从而使抽气工作失常，凝汽器中的不能凝结气体不能及时排出，导致真空下降。
造成射水池水温上升的原因可能是夏季环境温度引影响;热力系统内有热源排入射水池内，使水温升高。
象征：凝汽器的真空值与某时期相比较有所下降，或早晚间真空值存在差值。
若用电子测温仪或用手摸射水池水时冰温偏高，射水抽气器的下水管的温度也同样偏高。
处理：当确证为射水池水温升高造成凝汽器真空缓慢下降时。
适当开启射水池补水门进行射水池换水工作，降低水温。
必要时检查热力系统与其相关联的阀门是否关闭严密，即可。
5.运行人员或检修人员工作过程中发生失误、造成凝汽器真空缓慢下降原因：由于运行人员或检修人员在工作过程中发生失误，使凝汽器真空缓慢或急剧下降，造成凝汽器真空缓慢或急剧下降的原因可能是运行人员在正常操作中对系统或是其他原因误开、误关与真空系统有关的阀门：检修人员在进行与真空系统有关的检修工作时，擅自误开、误关阀门。
象征：类似的情况发生时，凝汽器真空机械真空、自动记录表的指示值下降速度会出现两种象征：
①凝汽器真空缓慢下降，汽轮机的排汽缸温度上升，凝汽器电极点水位计的指示值上升，凝结水泵电流和凝结水母管压力会升高;
②凝汽器真空急剧下降时，汽轮机的排汽缸温度上升较快，机组运转声突变;凝汽器电极点水位计的指示值上升同样较快(若是误关循环水系统的阀门，则机组的凝汽器循环水压力将会发生变化)。
处理：当确证运行人员或检修人员工作失误造成凝汽器真空缓慢或急剧下降时，值班人员应沉着冷静地迅速将事发前所进行的操作全部恢复。
若是判断为检修人员在时进行检修工作造成的，则迅速到就地将检修人员擅自误开、误关阀门的阀门关闭即可。
6.在做与真空系统有关的安全措施时，凝汽器真空缓慢下降原因：在做与真空系统有关的安全措施的过程中，当真空系统阀门关不严密的因素存在时，凝汽器真空缓慢下降，造成的原因可能是处于负压区的设备或阀门有空气被拉入凝汽器内，使真空缓慢下降。
象征：凝汽器真空缓慢下降，汽轮机的排汽缸温度上升。
凝汽器电极点水位计的指示值上升。
处理：当确证为是因做安全措施而引起凝汽器真空缓慢下降时，值班员应迅速将所的安全措施恢复即可。
7.运行中机组低压加热器汽侧无水原因：机组正常运行中，由于人员疏忽大意或是工况发生变化时未能及时调整低压加热器的水位，导致低压加热器无水位运行，这时由于低压加热器无水位，抽汽未能进行热交换就直接排向凝汽器热水井，使凝汽器热负荷增大，真空下降。
象征：凝汽器真空缓慢下降。
汽轮机的排汽缸温度上升，凝汽器电极点水位计的指示值上升，就地检查可以发现运行中的低压加热器玻管水位计无水位指示。
处理：当确证为是运行中机组低压加热器无水导致凝汽器真空缓慢下降时，值班员只要将低压加热器调整至有水位显示即可。
三、汽轮机真空下降的处理心得
真空下降，电厂是十分常见的但是处理不当，也会造成事故。
1.确定汽轮机真空下降后，从查找原因及排除方法，对汽轮机真空下降的可能原因进行检查并设法消除，对于给水泵排入主凝汽器的机组，同时要检查汽动给水泵真空系统地运行情况。
首先应检查当时有无影响真空的操作，并立即停止并恢复操作前状态。
其次，迅速检查表计指示或计算机模拟量显示，循泵电流，射水泵电流，射水抽气器进水压力等，通过检查，确定是哪方面的原因引起的，并进一步消除，必要时提高轴封压力。
2.查找并消除原因的过程中，严密监视真空变化情况，随时准备真空降到规定值后减相应负荷，真空快速下降时这一方面更加重要。
当真空下降至动作值时，需检查自动情况，否则手动拍机。
3.当真空影响到事故停机后，严禁汽水继续排入凝汽器，在机组脱扣后，应通知锅炉值班人员，不可向凝汽器排汽排水。
4.真空下降时。
应注意低压缸的排汽温度，并投入冷却装置，使排汽温度降低。
参考文献：
[1]汽轮机[K].电力工业出版社,1980:9.
[2]哈尔滨发电有限责任公司.1OOMW机组运行规程[S].2006.
[3]汽轮机运行技术问答[K].佳木斯发电厂,1992:9.
凝汽器真空系统经济分析【3】
【摘 要】针对双背压汽轮机组，提出凝汽器抽真空方式的优缺点、提高真空泵运行效率的方法。
根据背压对汽轮机功率修正曲线计算出循环水泵的最优运行方式，为机组运行的经济性提供一定的理论。
【关键词】1000MW机组;双背压;凝汽器;真空泵;循环水泵;经济性
凝汽器真空是汽轮机组运行中的重要参数，其数值的大小对汽轮机的运行经济性、安全性有很大影响。
凝汽器真空对机组的出力影响较大：凝汽器压力减小，机组功率增加;凝汽器压力增加，机组功率下降。
影响凝汽器真空的主要因素有：机组负荷、循环水温度、循环水流量、真空系统严密性、真空泵运行工况等。
因此，提高凝气器真空度对于提高发电企业的经济效益具有极其重要的意义。
我厂一期工程3、4号机组为1000MW超超临界燃煤机组，汽轮机采用东方汽轮机厂引进日立技术生产的N1000-25.0/600/600型超超临界、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，采用海水作为循环水进行冷却，设计凝汽器额定压力(绝对压力)5.75KPa。
本文针对该电厂的运行工况及现场设备条件进行分析，提出改善凝汽器真空的方法，从而提高机组运行的经济性。
1 真空泵运行方式
汽轮机正常运行时，循环水建立真空，真空泵维持真空。
由于真空系统严密性不可能完全严密，且机组运行水内含有其它不可凝结气体，因此真空泵的经济运行对机组真空影响很大。
1.1 真空泵抽空气方式
我厂凝汽器为双背压运行机组，配备有三台真空泵，正常时为2用1备。
凝汽器连接真空泵有三种连接方式：
我厂#1、2机组原来连接方式，此种方式运行不灵活，且经济效益差。
此方式为#3、4机组目前连接方式，相较于第一种，经济性好。
目前#1，2机组改造后的运行方式，#3、4机组也准备进行改造。
此种运行方式较第二种经济性提高不多，但运行方式灵活，在机组真空严密性优的情况下，冬季可运行一台真空泵，夏天选择两台，均能很好的保证凝汽器真空。
1.2 真空冷却水改造
真空泵运行效率的高低与其密封水温度有很大的关系，冷却水温度越低，真空泵效率越高，因此降低真空泵密封水温度对机组经济性有很大帮助。
我厂目前真空泵密封水通过海水进行冷却，在冬天时，海水温度低，使真空泵密封水温度合适，保证了真空泵高效率运行，但是在夏天由于海水温度高，造成密封水温度升高，使真空泵效率下降，抽空气能力降低。
因此增加一路空调冷却液来进行冷却，使真空泵密封水温度保证在真空泵最高运行效率所需温度。
1.3 真空泵本体改造
未改造前，机组正常运行时，2台真空泵运行，电流均达到300A，考虑机组年运行小时数5000h，厂用电浪费很大。
后针对一台真空泵进行改造，在原有的机组上，增加一减速箱，后经试验，电流降为170A，相较于之前降低了130A，通过对比，在正常运行时，改造后真空泵运行出力正常，能很好的保证机组的真空，同时降低了厂用电率。
根据保守计算，若三台真空泵全部改造，按每度电0.4元计算，每年可节省最少20万，而且改造成本低。
但是在机组启动过程中会增加抽真空时间。
2 循环水系统运行方式
我厂循环水系统采用了三台工频循环水泵，正常运行时，两用一备。
由于采用的是工频循泵，因此循环水系统运行方式比较单一，在海水温度高时，可通过启动第三台循环水泵来提高循环水量，从来提高凝汽器的真空，使机组经济运行。
但是机组凝汽器真空是由机组负荷、冷却水温度和循环水流量决定的。
在机组负荷和冷却水温一定的条件下，凝汽器压力随循环水流量的改变而改变，而循环水流量的变化直接影响到循环水泵的耗功。
循环水流量增加，机组背压减小，机组出力增加，但循环水泵的耗功也同时增加，当循环水流量增加太多时，循环水泵的耗功增加将机组出力的增加值抵消。
因此，必须保证循泵电机功耗增加小于汽轮机功率的增加值，才能保证机组的经济性，而何时启动第三台循环水泵就需要进行计算。
根据电厂运行参数，选取相应的参数进行整理，如下：
根据上图可计算三台循泵运行较两台循泵运行电流平均增加：340A
由于循泵运行电压为6.15KV，功率因数为0.81，经计算可得到三台循泵较两台循泵运行功耗增加值：3.622MW
凝汽器背压对发电机功率修正曲线，如下：
夏季海水温度基本维持在24℃附近，冬季海水温度维持在16.5℃，通过查找水蒸气焓熵图得到各个运行工况凝汽器的真空度，根据凝汽器真空对机组功率的修正曲线(5.75KPa)，可以计算出启动三台循泵后汽轮机的微增功率，如下：
由上图可看出，夏季时，当机组负荷高于800MW时，启动第三台循环水泵运行，机组经济性提高，冬季时，两台循环水泵可以满足机组满负荷运行，不需要启动第三台循环水泵运行。
3 结论
(1)通过对真空系统抽汽方式、冷却水、真空泵结构的改造，很明显的节省了厂用电且提高了真空泵的运行效率，对于机组运行经济性的提高有很大帮助。
(2)通过对机组运行参数的分析，根据凝汽器真空对功率的修正的曲线，计算出了何时启动第三台循环水泵，对于提高经济性最好，对现场操作提供一定的理论依据。
但我厂循环水系统如若改成变频运行，经济性能将得到进一步的提升，可通过汽轮机微增出力通用计算方法得到各个负荷下对应的循环水流量，相对比较复杂，但对于提高经济性帮助很大，希望下一步进行改造。
参考文献：
[1]王烈军.汽轮机运行[M].北京：水利电力出版社，1994.
[2]董丽娟，张润盘，张春发.循环水泵的优化调度.电力科学工程，2007(1).
[3]李秀云，严俊杰，林万超.滑压机组背压变化对经济性影响的两种新计算方法.中国电机工程学报，1999(9).
[4]胡洪华，居文平，黄廷辉.大型电站双背压凝汽器优化运行的研究和实践
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