解读汽轮机的“真空严密性试验”和“破坏真空”

陈鲜生

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5 o  q8 f% X2 Y" l# o2 D8 k2 j! N7 j一、汽轮机真空及真空严密性？
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1）汽轮机的真空是指汽轮机排汽压力低于大气压力的部分，即以大气压力为0点，排汽压力的实际数值。

2）汽轮机的真空严密性是指汽轮发电机组真空系统在抽真空系统停止运行后真空下降的速度，通过单位时间内真空降低（压力升高）来判断真空系统与外界隔离是否严密，是一个表征汽轮机真空系统密封严密性的指标。

二、真空严密性试验及其意义。

1）真空严密性试验是通过停用抽真空系统在持续机组负荷及主汽参数不变的情况下，通过真空下降速度，来确定漏入真空系统空气量的大小，从而判定汽轮机真空系统严密性的一种定期试验。

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2）通过真空严密性试验来判定真空系统漏汽量的大小，及时发现真空系统存在的漏点，进行排查治理，从而达到消除真空系统漏点，提高机组经济性的目的。

三、真空严密性试验的合格标准？

真空严密性试验参考标准:

1）DL/T932-2005《凝汽器与真空运行维护导则》中对真空系统严密性的要求如下。机组真空下降速度:小于100MW机组，不大于0.4KPa/min;大于100MW机组，不大于0.27KPa/min。

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2）火力发电厂节约能源规定(试行)保持汽轮机在最有利的背压下运行，每月进行一次真空严密性试验。当100MW及以上机组真空下降速度大于400Pa/min(3mmHg/min)100MW以下机组大于667Pa/min(5mmHg/min)时，应检查泄漏原因，及时消除。在凝汽器铜管清洁状态和凝汽器真空严密性良好的状况下，绘制不同循环水温度时出力与端差关系曲线，作为运行监视的依据。

也就是说，真空下降速度小于0.133kpa/min 优、0.266 kPa/min良、0.399 kPa/min合格。

$ P% W: X9 r+ b0 O1 q  D空冷机组的真空严密性标准是：真空下降速度大小100Pa/min为合格。

四、真空严密性试验的步骤：

1	接值长令：#   机准备做真空严密性试验，准备好试验表单，调整机组负荷符合要求。
2	保持负荷、主汽压力、主汽温度、给水温度、抽汽压力，汽封压力参数稳定运行，空冷风机频率手动控制，频率保持不变。
3	将负荷保持在480MW以上稳定运行。
4	试验前，记录负荷、凝汽器真空、排汽温度，机组背压。
5	切除#   机备用真空泵“联锁”，启动备用真空泵试验正常后停运。
6	停止#  机运行真空泵，就地检查入口门关闭严密。
7	记录关闭空气门的时间及此时的机组真空。
8	每隔一分钟记录一次凝汽器真空值。
9	真空严密性试验进行8分钟，真空下降速度取最后5分钟平均值。
10	试验结束后后，启动#   机真空泵运行，注意机组真空恢复正常。
11	投入#   真空泵“联锁”。

五、真空严密性试验的条件：

1）机组负荷保持80%额定负荷；

2）备用真空泵联锁正常。

3）机组CCS退出，汽机负荷，锅炉蒸汽参数稳定。

4）轴封系统正常,无影响机组正常运行的缺陷。

5）空冷机组背压小于30KPa，空冷风速小于风速在1.5m/s以下且风向稳定。

: A0 Q9 j& m! C2 l六、真空严密性试验注意事项：
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1）试验中若排气装置压力升至45Kpa，排汽温度高于70℃，应停止试验。

2）如果真空下降过快或真空下降总值超过3KPa，应立即启动真空泵停止实验，查明原因。

3）若真空泵入口门关不严，真空下降过快，应立即停止试验，查明原因。

4）试验时应退出CCS，保持机组负荷及蒸汽参数稳定，对于空冷机组，如遇风速突增导致真空快速下降，应恢复原运行方式。

0 t" z, g+ F. j6 Z七、为什么真空严密性试验要求在80%负荷做？

1、为什么不定在额定负荷时做？
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做真空严密性试验时，总是不可避免的会出现真空下降，如果此时机组处于额定负荷运行，会有什么现象？真空差了，协调指令还是额定负荷，那势必会造成蒸汽流量的增加，如果真空变得很差，那蒸汽流量就会增加更多，在额定负荷下，蒸汽流量只要少许增加，汽机就会过负荷，就会造成轴向位移增加等一系列不正常变化，影响机组的安全性，因此，这个试验不能在额定负荷下做。

1 j, Z" ^5 `0 j6 b& k2、又为什么不定在50%负荷做真空严密性试验？

1）负荷越低，真空系统漏点越多，再加上低负荷真空过低，低压缸汽流不畅快，会造成鼓风摩擦，这时做试验，部分未完全凝结的蒸汽，这些蒸汽进入真空系统。这样会导致得到的数据不准确，不能很好地反映真空系统的严密性。

2）还有一个原因就是考虑到试验时的方便性与可操作性，想想看，如果放在50%负荷做，为了这个试验运行人员还得停磨煤机，这样操作起来不经济也麻烦，而且还增加了安全风险。一般的机组都能在70-100%负荷范围内不用切磨的，这时候操作就会少了，也会使工作量减少，也少了一个危险点。另外，为了试验把负荷降到50%负荷，不但影响机组运行的经济性，也影响电厂的总的发电量。

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3）影响汽机真空的不仅仅是漏点，还有一个重要的方面就是凝汽器的热负荷。在循环水流量不变的情况下，如果漏点少了，低负荷时的真空一定会比高负荷时少。我们没有看到高负荷时真空变差，也没有看到低负荷时真空变好，也就是这两个方面的因素的综合作用的结果。还有，真空泵与凝汽器工作匹配也是个问题。

凝汽器的最佳工作点是80%负荷，如果负荷到了80%负荷以上，循环水开足了，还不能保证真空，那怎么办，一般电厂的做法是再开一台真空泵，想想看，为什么要这样，难道说是负荷高时漏进的空气多了吗？不是的，是不凝结气体多了，这部分不凝结气体不是空气，而是水蒸汽。

如果我在90%负荷做真空严密性试验，那么，试验的结果不能准确地反映出真空系统的严密性。负荷太高时，一部分未完全凝结气体，也就是未凝结的水蒸汽也会使试验结果变差的。

因此，真空严密性试验要求在80%负荷做，才能保证数据最能真实地反映出机组真空系统的严密性，而且对于电网的安全性影响也最小。

八、破坏真空，紧急停机：

1、破坏真空可迅速停机的原理

破坏真空，就是让低压缸排汽侧的压力迅速上升，减少机组的焓降，也就是作功能力大大降低，起到制动作用。比喻的说，就是来个急刹车，大大减少机组惰走时间，减少设备受到严重危害的可能性，比如动静摩擦，水冲击，超速，油系统故障等严重事故时。

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一般为了减少机组低压缸末级叶片在破坏真空时受到的强大扭应力和摩擦鼓风热量，所以一般在在转速低于2000转以下采取破坏真空还是较为安全的。

& _! S, L; r; g+ j0 N  u2、开启主机真空破坏阀有没有转速限制？
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在危急情况下，汽机跳闸后为了使汽轮机转子加速停止转动，采用开启真空破坏阀，破坏凝汽器真空。这样将使冷空气进入汽缸，增大鼓风摩擦损失，也就等于增加了对转子的制动力矩，可以减少转子惰走时间，加速停机。

但转子同时会受到很大的制动力，严重的会导致末级叶片折断。该制动力既与转子转速有关，又与气体密度也可说气体压力相关，转速越快、压力越高制动力越大、产生的热量也越多。为限制叶片受力，对真空破坏阀开启时转速的上限进行规定，以保护叶片的安全，上海汽轮机厂家要求汽机转速低于400rpm时对汽机无影响，汽机转速低于2000rpm后破坏真空对汽轮机的损害已经不大。

4 R; I% Y" }$ A' X- ~2 P) J+ ?3、汽轮发电机组遇到下列情况之一者，应紧急停机停炉，汽轮机破坏真空。

1）汽轮机转速超过3300r/min保护拒动时。

2）汽轮发电机组突然发生强烈振动超过0.25mm，保护拒动时。

3）汽轮机内部有清楚的金属摩擦声或撞击声时。

4）轴向位移达极限值(＋1.0mm或－1.0mm。)或推力轴承金属温度超限。

5）润滑油供油中断或油压下降至极限值(0.06MPa)，备用油泵启动仍无效。

6）润滑油箱油位下降至极限值(-300mm)，补油无效。

7）汽轮发电机组任一轴承断油、冒烟或任一径向轴承金属温度达113℃、或推力瓦金属温度达107℃。（测点异常除外）。

8）汽轮机发生水冲击，上下缸温差超过56℃。10min内主、再热汽温急剧下降50℃，抽汽管道进水报警且超过跳闸值。

9）汽轮机轴封异常磨擦冒火花。

10）汽轮机油系统着火，且不能很快扑灭，严重威胁机组安全。

11）发电机冒烟、着火、爆炸。

12）厂用电全部失去。

4、汽轮发电机组遇到下列情况之一者，应紧急停机，但不破坏真空。

1）机组的运行已经危及人身、设备安全，必须停机才可避免发生人身、设备事故时。

2）发生火灾直接威胁机组安全运行。

3）汽轮机重要运行监视表计或装置，显示不正确或失效，在无任何监视手段。

4）汽轮机EH油压下降至8.5MPa而保护未动或油路发生泄漏无法隔离。

5）排汽装置背压大于65kPa。

6）发电机严重漏水，危及安全运行时。

7）发电机密封油系统故障，无法维持运行时。

8）发电机定子线棒温差大14℃或定子引水管出水温差达12℃，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时。

9）当发电机内氢气纯度急剧下降到92%以下或氢气压力急剧下降到下限值以下，且无法维持时。

10）发电机滑环严重打火，危及设备安全时。

11）机组正常运行时，主、再热蒸汽温度在10分钟内下降50℃。

12）当热控DCS系统全部操作员站出现故障时（所有操作员站“黑屏”或“死机”），且无可靠的后备操作监视手段，短时无法恢复时。

13）主变压器、励磁变压器、高厂变压器发生严重故障时。

14）达到机组跳闸条件而保护拒动时。

# Z$ K2 a/ L2 T九、为什么汽轮机在破坏真空后停机速度会加快？

汽轮机在破坏真空后停机速度会加快，因为破坏真空，就是让低压缸排汽侧的压力迅速上升，减少机组的焓降，也就是作功能力大大降低，即大量空气进入汽轮机，产生鼓风摩擦，对转子起制动作用，使转子迅速停止转动，起到制动作用。

十、破坏真空和不破坏真空对汽轮机转子惰走时间影响有多大？

根据现场实际经验：350MW东汽机组，不破坏真空的情况下，转子的惰走时间在48-52min之前，而破坏真空后惰走时间为30-36min之间。

由此可见，破坏真空对于汽轮机转子停转时间的影响是非常明显的。