凝汽设备说明

1、工业汽轮机配套凝汽设备使用说明 与故障诊断杭州汽轮机股份有限公司2002年一、名 词 术 语1、 凝汽器图1 仅用于指明凝汽器零部件名称的图例1.回流水室 2.排空阀(或膜板) 3.凝汽器喉部 4.人孔 5.冷凝管束 6.管板 7.冷却水出口 8.进/出水室 9.水室端盖 10.铰链 11.手孔(或观察孔) 12.冷却水入口13.支座 14.壳体 15.热井 16.抽气口 17.凝结水出口2、 抽气器 图2仅用于指明抽气器零部件名称的图例 1.工作蒸汽进口 2.混合气(汽)体入口 3.冷却水出口 4.排气口 5.蒸汽过滤器 6.级凝结水出口 7.I级抽气器 8.II级抽气器 9.中间冷却器 1

2、0.冷却水进口 11.进/出水水室 12.后冷却器 13.支座 14.级凝结水出口 15.底架二、任 务汽轮机凝汽器是凝汽式汽轮装置的重要组成部分, 其工作性能直接影响到整个装置的热经济性和运行可靠性。1、凝汽器 凝汽器在汽轮机装置中执行冷源的任务, 系将凝汽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形成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; 且将凝结水重新送往锅炉,作为锅炉的给水, 循环使用, 从而提高整个装置的热经济性。2、抽气器 抽气器的任务是将通过处于负压的汽轮机凝汽器及管道的不严密处漏入凝汽器汽侧空间的空气不断地抽出,

3、以保持凝汽器的真空和良好的传热。三、构造和工作方式1、凝汽器 汽轮机凝汽器一般采用如图1所示的结构。 壳体为圆筒形, 与前、后管板组成进/出水室和回流水室, 管板上装有冷凝管束。为了防止冷凝管束在运行过程中引起振动,在壳体中设有中间隔板。凝汽器喉部位于壳体上部, 与排汽接管相连接, 作为冷凝蒸汽入口。热井位于壳体下部, 储存凝结水。冷却水自冷却水入口进入进出水室, 经第一流程冷凝管束至回流水室, 再由第二流程冷凝管束至进/出水室, 从冷却水出口排出。根据需要, 凝汽器可设计成单流道或双流道; 单流程或多流程。当采用双流道时, 水室内设有水室分隔板; 当采用双流程或多流程时, 水室内设有水室横隔

4、板。对于双流道凝汽器汽轮机装置可在不停机的情况下半边清洗凝汽器冷凝管束。整个凝汽器的净重和运行时的水重, 用刚性支座支承。为避免凝汽器运行超压,在凝汽器上部设有排空阀(或膜板)。 从汽轮机来的蒸汽自排汽接管、凝汽器喉部,进入凝汽器壳体(汽侧),在这里蒸汽与冷凝管束接触, 开始凝结。由于容积很大的蒸汽被凝结成体积很小的凝结水而在凝汽器汽侧空间形成高度真空。蒸汽凝结时放出的潜热通过管壁传给冷却水, 入口水温为t1的冷却水经过如图1两个流程, 吸收了蒸汽凝结放出的潜热,出口水温升至t2。蒸汽凝结后形成的凝结水则由凝结水泵从凝结水出口抽除, 并加压。作为抽气器冷却器的冷却水。然后送往除氧器进行处理,

5、作为锅炉给水。通过处于负压的汽轮机凝汽器及管道的不严密处漏入凝汽器汽侧空间的空气, 由抽气器通过抽气口不断抽除, 以保持凝汽器的真空和良好的传热。 2、抽气器 汽轮机凝汽器所用的抽气器通常采用射汽抽气器, 其结构如图2所示。抽气器有单级的起动抽气器和两级的主抽气器(或称两级抽气器)。起动抽气器是在汽轮机启动之前使凝汽器很快建立足以启动汽轮机的真空而用的, 主抽气器是在汽轮机正常工作时, 伴同凝汽器的运行而工作的。2.1 主抽气器主抽气器由两个单级的射汽抽气器(级和级)及两个表面式冷却器(中间冷却器和后冷却器)串联组成。级射汽抽气器由级喷咀和级扩压管组成;级射汽抽气器由级喷咀和级扩压管组成。中间

6、冷却器和后冷却器处在同一容器内, 中间用隔板分开。冷却管为直管,胀装在冷却器二端的固定管板上。水室处于冷却器的二端, 设有冷却水进口和冷却水出口。中间冷却器壳体上有凝结水出口, 可连接至凝汽器水封管, 后冷却器壳体下部装有自动疏水器, 可连接至凝汽器, 并设有水位指示器。 为使汽轮机装置具有备用性, 主抽气器有做成并联的二个级射汽抽气器和二个级射汽抽气器的两级抽气器。 整个主抽气器由两个刚性支座支承在基础上。 空气蒸汽混合物从凝汽器中被级射汽抽气器吸入其混合室, 在混合室内与喷咀射出的高速蒸汽混合进入扩压器, 经过压缩后排入中间冷却器。蒸汽空气混合物在中间冷却器中经过冷却后, 空气和部分末凝结

7、蒸汽再被级射汽抽气器吸入, 在混合室内与喷咀射出的高速蒸汽混合进入扩压器, 经过压缩后排入后冷却器。蒸汽空气混合物在冷却器中经过冷却后, 蒸汽被冷却成凝结水, 空气则排于大气中。 中间冷却器中冷却下来的凝结水通过水封管疏回凝汽器。它是依靠重力来完成疏水工作的。后冷却器中冷却下来的凝结水则通过浮子泄水阀疏回凝汽器。2.2 起动抽气器为了减少起动真空系统时间, 一般都设有单独的起动抽气器。起动抽气器是一个单级射汽抽气器,不带冷却器。工作时直接将至全部蒸汽空气混合物排入大气。由于起动抽气器耗汽量较大, 因此,不宜作为正常运行时的抽气器使用。四、 安 装 在安装汽轮机凝汽器时应注意事宜:1、凝汽器两端

8、(最少一端)应留有足够的空间，以便能从筒体中抽出管束。2、汽轮机凝汽器应避免外力和(或)外力矩的影响。3、凝汽器冷却水入口/出口管道应考虑凝汽器的位移和连接管道的位移。4、安装阶段, 严防一切杂物掉进凝汽器壳体(汽侧), 以防管子受损。5、对壳体膨胀节和排汽接管膨胀节应进行保护、避免损伤。6、凝汽器与汽轮机排汽口采用排汽接管膨胀节连接,凝汽器直接支承在基础上, 排汽缸与凝汽器的相对膨胀由膨胀节补偿。汽轮机的基础应考虑附加真空吸力, 凝汽器底座在基础上的安装, 在冷却水进出水室一侧为固定,另一侧为椭圆形地脚螺栓孔, 可使凝汽器有相对位移。为此, 安装时, 凝汽器排汽接管与汽轮机排汽缸应按有关规定

9、, 留有四周均匀的间隙, 即排汽接管膨胀节应有预拉伸。凝汽器活动支座的基础面上应预埋滑板。7、任何时候不得随意变动抽气器喷咀至扩压管之间的距离。8、开始操作之前, 整个系统要清洗, 以防止某些设备的堵塞和(或)损坏,管道中应考虑使用过滤网。9、所有接管密封面应均匀密封, 以防泄漏。五、起 动 和 停 机 汽轮机凝汽器原则上应在汽轮机装置进汽管线供汽以前投入运行。这包括下述一些操作步骤: (1) 供冷却水; (2) 起动凝结水泵; (3) 起动抽气设备; (4) 向汽封送密封蒸汽。1、供冷却水 在具有一个集中供冷却水系统中, 与汽轮机有关的那台凝汽器的进/出口阀门必须处于全开位置。如果汽轮机装置

10、使用一台单独的冷却水泵, 那么, 投入的方式与普遍的离心泵相同。首先用通常或引射的方法将泵的吸入管腔灌满水也可以使工作轮浸在水中。其次通常还应该关闭出口阀门起动, 接着再全开出口阀门。这时, 要注意观察泵是否有效地排除了空气, 以及泵的出水压力及电机电流是否达到要求并保持稳定。 如果冷却水回水管是向下的, 并且以后不再向上, 那么, 它可明显地减小泵的提升作用。因此, 在冷却水回水管上有效地排放空气, 在起动时, 甚至在运行中都是必要的。如果使用几台冷却水泵, 那么, 一旦超负荷时, 另外的泵就要立即投入运行。2、起动凝结水泵 起动凝结水泵的一个条件是凝汽器热井中必须有凝结水。凝结水泵的起动应

11、在抽气设备投入运行之前。这时, 要注意无论在泵出口支管上的调压阀, 还是出口的水位调节器, 以及所有截止阀均应全部打开。 凝结水泵出口管道通常提供一根最低限度水量的回水管道, 这样, 就可恰当地抽走凝结水。最低限度水量是输回到凝汽器中的, 并且由一只水位调节器来调节。这只阀门开启, 使足够量的凝结水被再循环, 同时又不使压力下降。最低限度水量回水管道用来达到这样的目的, 它能使凝结水泵任何时候都处于工作状态, 即使是凝结水量十分小, 甚至是零时亦可起动凝结水泵。同时, 也再不需要关闭出口阀门和有封闭水柱的情况下来操作凝结水泵。 凝结水泵的投运通常步骤如下: (1) 打开凝结水泵的吸入阀门。这个

12、阀门通常是常开的。 (2) 打开通往凝汽器平衡管线上的阀门。这个阀门通常是常开的。 (3) 排放凝结水泵空气。 (4) 起动凝结水泵。同时按泵的特性调节水压。 (5) 全开原来关闭的出口阀门。稍许开启再循环管阀门。这时, 在凝结水管道上压力不能出现明显的下降。 (6) 投入水位调节器。使凝结水泵正常运行的基本条件是真空一侧没有空气渗入。因此, 要特别注意防止空气由于法兰或压力表的接头以及由于水泵的轴封处的漏泄而吸入管线。3、起动抽气器 抽气器的操作, 应注意下列基本步骤: (1) 应保证排气管畅通无阻。 (2) 中间冷却器和后冷却器的凝结水疏水管路应畅通。 (3) 开启冷却水进/出口阀门, 使

13、冷却水循环于中间冷却器和后冷却器。 (4) 首先启动起动抽气器。 (5) 在凝汽器内压力达到约0.035MPa时, 起动主抽气器, 并逐渐关闭起动抽气器, 在停止起动抽气器工作之前, 应先关闭抽气管路上的阀门, 而后停止蒸汽供应, 以防止大气经过起动抽气器倒流入凝汽器。 (6) 开启级射汽抽气器。 (7) 开启级射汽抽气器。4、向汽封送密封蒸汽 用蒸汽去密封汽轮机汽封, 以防止空气进入, 这也是使得凝汽器处于真空状态的一个重要条件。把凝汽式汽轮机的所有汽封,用手动或自控的办法置于大约0.01MPa表压的蒸汽压力下, 通过这个略高于大气的压力就能实现上述要求。它的存在,可以从汽封体冒汽管上看到逸

14、出微量的蒸汽。 在低负荷或者中等负荷时, 为了保证所有汽封的可靠性, 通常使用新蒸汽来密封汽封。在高负荷时, 可以用前汽封略高于大气压力的漏汽来密封汽封。 凝汽器的正常停机, 要求真空逐渐降低。这是因为, 汽轮机停机时保持一定的真空有这样几个目的: (1) 当刚停止向汽轮机送汽时, 转子转速还很高, 保持真空就可以使汽缸内的残留蒸汽减少, 从而防止鼓风摩擦作用使汽缸内零、部件重新被加热, 破坏了正常的冷却程序。 (2) 保持一定的真空, 可以防止冷空气进入汽缸内对高温下的汽缸和零、部件产生急剧的局部冷却。 (3) 可以保持汽缸内部的干燥。因为在较低压力下, 汽缸内的积水可以全部得到蒸发。 (4

15、) 维持一定的真空度, 降低汽轮机转速, 可以在相同的条件下, 比较每次停机时的惰走曲线。 停机时保持真空可采用这样的方式: (1) 对真空系统严密性合格的机组(关闭抽气器的空气门后,真空下降速度不超过8.34×10-5 m/s)或关闭主汽门后停止抽气器可保证转子静止时仍有一定真空度的机组,则可在关闭主汽门后就停止抽气器的运行(以节省用汽),直到转速已降低到很低时, 再破坏真空, 使转子完全静止时真空也降低到零左右。 (2) 随着转速的降低, 逐段停用抽气器和关小抽气器送汽门,使真空逐渐降低, 转子静止时真空降到零左右。 过早或过迟停止轴封供汽, 对汽轮机都是不利的。所以, 在较低的

16、真空下, 而又未降低到零时就停止轴封供汽是比较合理的。为了保证抽气器冷却器冷却管束的冷却, 凝结水泵应在抽气器停用之后再停止运行。对于冷却水泵, 一般规定: 凝汽式汽轮机停止转动后,冷却水泵仍应继续运行,当排汽缸温度开始下降, 且不超过50左右时, 才停用冷却水泵。六、运 行 和 维 护 凝汽器真空对汽轮机运行经济性影响较大, 如其它条件不变,真空度每变化1%,汽轮机的汽耗率平均要变化12%。为此, 正常运行中应尽可能地使凝汽器在经济真空下工作, 真空过高将导致厂用电的额外增加,真空过低除影响机组经济性外,还会威胁机组的安全。故一般规定:当真空降低到一定数值(排汽压力升高到0.015MPa绝对

17、大气压左右)时, 应降低负荷, 真空降低到更低数值(排汽压力升高到0.03MPa绝对大气压力左右)时,将负荷全部卸完。如短时还不能使真空升高, 应按有关规程规定的条件实行故障停机。1、运行监视 为了能及时而准确地判断凝汽系统存在的问题, 对凝汽系统监视仪表的装置应给予足够重视。凝汽器应装置真空表, 测点应接近自动排汽阀的地方, 并应注意校正其零点。凝汽器喉部、热井、冷却水进出口处应装设温度计。热井应装设液位指示器, 根据需要还可装设凝结水高、低液位报警器或（和）液位自动调节器。抽气器应装设压力表、温度计、液位指示器。 汽轮机凝汽器运行中的主要监视项目是真空。为了保证真空正常, 还应监视系统中如

18、下项目: (1) 保证凝汽器在经济真空下工作 决定凝汽器真空程度的因素是: 凝汽器的运行情况, 即凝汽器的蒸汽负荷, 冷却水的进水温度和水量; 凝汽器的状态, 即凝汽器冷却表面的清洁程度; 真空系统的严密程度等。 在正常运行中, 决定凝汽器真空程度不良的因素有以下三方面: 凝汽器的冷却管污脏; 凝汽器汽侧空间内聚积空气; 冷却水温度过高和水量不足。 (2) 保证凝结水水质合格 除必须对凝汽器保证检修质量使所有冷凝管不漏水外, 在运行中还应注意凝汽器汽侧温 度不能过高, 以防止造成冷凝管胀口的松动和漏水。 此外, 要防止冷凝管电化学腐蚀而漏水。其次注意补充水的水质一定要合格。 (3) 保证凝结水

19、不过冷却或过冷却度在最小范围内。 (4) 凝结水泵必须有能力把凝汽器热井和疏水膨胀箱中的凝结水不断输送给除氧器。2、故障原因和解决方法 凝汽器故障主要表现为真空下降。 真空下降时,运行人员应首先对照真空表指示和排汽缸排汽温度指示,确认真空下降情况，然后开大抽气器进汽门或起动备用抽气器(若有备用抽气器时)以维持真空, 并根据真空降低程度减小负荷。当真空还继续下降时, 起动起动抽气器维持真空。在进行上述操作的同时, 就应寻找真空下降原因, 并予以消除。若不能及时消除缺陷, 真空继续下降达0.04MPa以下时, 就必须故障停机。 引起真空下降的原因是多方面的, 它们的特征和处理方法均不同。 (1)

20、冷却水中断 冷却水中断引起真空急剧下降的主要特征是:真空表指示回零; 冷却水泵出水口侧压力急剧降落; 喷水池无水喷出。 冷却水中断的原因可能是:厂用电中断; 冷却水泵或其驱动电动机故障; 循环水取水口滤网堵塞; 吸水水位过低, 致使冷却水泵失掉吸水头; 冷却水泵轴封或吸水管不严密或破裂, 使空气漏入泵内等。 冷却水中断时,应迅速去掉汽轮机负荷,以备用水源向冷油器供水。并注意当真空降低到允许低限值时进行故障停机。由于冷却水中断使凝汽器超过正常温度时, 应当停机并关闭冷却水入口门, 一般应等到凝汽器冷却到50左右时, 再往凝汽器送冷却水, 否则将急剧冷却凝汽器, 造成冷凝管胀口松漏。 (2) 冷却

21、水量不足 主要特征是: 真空逐步降落; 冷却水出口和入口温度差增大。由于引起冷却水量不足的原因不同, 还有其不同的特征, 因此, 可根据这些特征去分析判断故障之所在, 并加以解决。 若此时凝汽器中的流体阻力增大(表现为冷却水进出口压差增大, 冷却水泵出口和凝汽器进口冷却水压均增高), 喷水池喷水高度降低, 则可断定是凝汽器内管板堵塞。此时可采用停机清扫或停止凝汽器一半(对双流道凝汽器而言)进行清扫的处理方法。 若此时凝汽器中流动阻力减少(表现为冷却水进出口压差减小, 冷却水泵出口和凝汽器出口循环水压均增高), 喷水池喷水高度降低, 则可断定是凝汽器冷却水出口部分堵塞。例如出口阀门未全开或喷水池

22、喷咀堵塞等。 对排水利用虹吸作用的系统 (直流供水或利用冷却水池的系统), 若此时凝汽器中流体阻力减小, 同时表现出凝汽器出口冷却水真空降低, 则可断定是由于排水虹吸作用被破坏。 例如: 排水管中聚积空气或排水管插入虹吸井水面太少。这种情况下应使用冷却水系统的辅机抽气器恢复出口处真空,并迅速消除引起虹吸作用破坏的原因。 冷却水泵供水量减少, 一般可以从泵入口真空表指示的吸入高度增大,真空表指针摆动,泵内有噪音和冲击声, 出口压力不稳等现象进行判断, 此时应根据真空降低情况降低负荷, 并迅速消除缺陷。 (3) 凝汽器满水 凝汽器汽侧空间水位过高引起真空下降的原因是: 凝汽器汽侧空间水位升高后,

23、淹没了下边一部分冷凝管, 减少了凝汽器的冷却面积, 使汽轮机排汽压力升高(即真空降低)。 如凝汽器水位升高到抽空气管口的高度,则凝汽器真空下降,根据凝结水淹没抽气口的程度, 开始时真空降低缓慢,以后便迅速加快, 这时连接在凝汽器喉部的真空指示下降,而连接在抽气器上的真空表指示上升。如果不及时采取必要的措施, 将有水由抽气器的排气管中冒出。 造成凝汽器满水的可能原因如下: 凝结水泵故障。这可从凝结水泵出口侧压力降低, 电动机电流减少等现象进行判断确定。此时应起动备用凝结水泵, 停下故障水泵。 凝汽器冷凝管破裂。此时凝结水水质变坏。对于双流道凝汽器, 可降低负荷停下一半凝汽器, 寻找并堵死漏水的管

24、子。 备用凝结水泵出口逆止阀损坏, 水从备用泵倒流回凝汽器内。 正常运行中误将凝结水再循环门开大。 (4) 凝汽器冷却面积垢 凝汽器冷却面积垢对真空的影响是逐步积累和增强的。因此判断凝汽器冷却面是否积垢时, 应与冷却面洁净时的运行数据作比较。冷却面积垢时的特征为:汽轮机排汽温度与冷却水出口温度的差值增大;抽气器抽出的蒸汽空气混合物温度增高;凝汽器内流体阻力增大; 作空气严密性试验, 证明凝汽器漏气并未增加。 凝汽器冷却面积垢的主要原因是, 冷却水水质不良, 在冷凝管内壁沉积了一层软质的有机垢或结成硬质的无机垢, 严重地降低了冷凝管的传热能力, 并减少了冷凝管的通流面积。当积垢过多, 真空过低时

25、, 就必须停机进行清洗。 (5) 真空系统漏气量增多 真空系统的状况应由空气泄漏仪监视。 真空系统不严密漏气量增多时, 表现出的主要特征是: 汽轮机排汽温度与凝汽器出口冷却水温的差值增大; 凝结水过冷却度增大; 作空气严密性试验, 证明漏气增多。此时, 应立即查找漏气原因和漏气地点并予以消除。 查找真空系统不严密的缺陷, 是一项比较细致而繁重的工作, 运行人员必须熟悉有关凝汽器及凝汽系统的一切设备及管道系统, 并了解一切与本系统有关设备的操作后果, 才能及时找出原因, 正确处理, 防止故障扩大。一般容易发生漏气的地点, 以及查找和消除的方法如下: 轴封蒸汽未及时调整好造成轴封断汽, 使空气从轴

26、封处漏入, 特别是在负荷突然降低时更容易发生, 应予以充分注意。 汽轮机排汽室与凝汽器的连接管段, 由于热变形或腐蚀穿孔引起漏气。 汽缸变形, 从法兰接合面不严密处漏入空气。此时, 漏气与汽轮机负荷有关: 负荷高时, 漏气少或不漏气,因而真空较高; 负荷低时, 漏气多, 真空也低。 凝汽器安全保护装置损坏或水封断水。 凝汽器、低压加热器水位计接头不严密, 或其它与真空系统连接的设备或管道上的表计连接管有缺陷。 真空系统的管道法兰接合面, 阀门盘根等不严密, 特别是抽气器空气抽出管上的空气门盘根不严密等。 (6) 抽气器工作不正常 抽气器工作不正常引起真空降落的特征有: 冷却水出口水温与排汽温度

27、的差值增大; 抽气器排气管向外冒水或冒蒸汽; 凝结水过冷却度增大, 但经空气严密性试验证明真空系统漏气并未增加。 引起抽气器工作不正常的原因和处理原则如下:a 空气吸入管路的接合处或阀杆漏气;b 工作蒸汽参数与规定值不符。尤期表现为工作蒸汽压力。如果蒸汽压力过高,抽气量可能反而降低, 因为扩压器喉部直径的流量是有一定的; 过分增加蒸汽流量, 也会影响中间冷却器和后冷却器的正常工作;c 蒸汽带有湿度;d 节流孔有障碍物或污垢等存在;e蒸汽滤网损坏, 引起喷咀堵塞; 或喷咀通道积盐、结垢, 使抽气器工作变坏。此时,冷却器温度将明显降低。遇到此种情况可在运行中用迅速开大或关小蒸汽阀的办法进行冲洗, 严重时应进行停机清理;f喷咀或扩压管磨损或腐蚀, 使抽气器工作变坏。此时, 抽气器的用汽量将增加, 通过冷却器的主凝