汽轮机低压轴封凝汽器

汽轮机低压轴封凝汽器是汽轮机热力系统中一个重要的辅助设备，其主要功能在于处理汽轮机低压缸轴封区域的蒸汽和空气混合物，确保机组运行的经济性和安全性。该设备通过冷凝和分离作用，维持轴封系统的正常工作状态，防止蒸汽外泄或空气过量吸入，从而对汽轮机的效率与真空度产生直接影响。

1.设备的基本功能与工作原理

汽轮机在运行时，其转子需要穿过汽缸壳体，轴与缸体之间必然存在间隙。为了防止高压蒸汽沿轴端向外泄漏，或外界空气被吸入低压缸内部破坏真空，设置了轴封系统。低压轴封通常向轴封腔室供给低压蒸汽，形成一道密封屏障。然而，这部分密封蒸汽在完成密封作用后，会与可能吸入的少量空气混合，形成汽气混合物。若直接排放，会造成工质损失和热能浪费；若积聚，则会影响轴封效果和机组真空。

低压轴封凝汽器的作用就是接收并处理这部分汽气混合物。其核心工作原理是表面式换热。混合物进入凝汽器的壳体后，流经由冷却水管组成的管束。冷却水管内通常流通着来自循环水系统的冷却水。当温度较高的汽气混合物与低温的冷却水管壁接触时，蒸汽会释放出汽化潜热，凝结成水。凝结下来的水（称为凝结水）被收集起来，通常汇入主凝结水系统进行回收利用。而未能凝结的空气和不凝结气体则被抽气设备（如射水抽气器或真空泵）持续抽出并排向大气。通过这一过程，实现了工质的回收和系统真空的维持。

2.设备的主要结构与组成部分

一台典型的低压轴封凝汽器通常包含以下几个关键部分：

*壳体：作为容器，为整个换热过程提供密闭空间，通常由钢板焊接而成，能够承受一定的真空压力。

*管板与冷却水管束：这是核心换热部件。管板固定在壳体两端，用于支撑和固定大量的冷却水管。冷却水管通常采用导热性能良好的金属材料（如铜合金或不锈钢）制成，其外表面是蒸汽凝结的场所。管束的排列方式对换热效率有重要影响。

*水室：位于凝汽器两端，连接冷却水进、出口管道。它将冷却水引导至冷却水管内，并确保冷却水在管束中均匀分布流动。

*凝结水集水箱（热井）：位于壳体底部，用于收集凝结下来的水。集水箱设有水位监测装置，以控制凝结水的正常排出。

*空气抽出口：位于蒸汽流动路径的末端（通常是在管束冷却效果最强的区域），连接抽气设备，用于连续排除不凝结气体。

*挡板或隔板：安装在壳体内，用于引导汽气混合物的流动路径，使其能充分与冷却水管束接触，避免短路，提高换热效率。

*安全阀与接口：包括必要的安全阀以防止超压，以及用于连接轴封蒸汽进口、凝结水出口、抽空气口等的各种接口。

3.设备在系统中的关键作用

低压轴封凝汽器在汽轮机热力系统中扮演着不可或缺的角色，其作用主要体现在以下几个方面：

*维持机组真空：高效地抽出轴封系统的不凝结气体是保持汽轮机排汽缸以及凝汽器高真空度的必要条件。真空度直接影响机组的出力和煤耗，真空下降会导致经济效益显著降低。

*回收工质和热量：将轴封蒸汽凝结成水并回收，减少了高品质凝结水的损失，同时也回收了这部分水的热量，提高了整个电厂的热经济性。

*保障轴封系统稳定工作：通过建立稳定的压力场和流动场，确保轴封供汽压力稳定，密封效果良好，既防止蒸汽外泄改善工作环境，又防止空气内漏影响真空。

*环境保护：避免了蒸汽直接排放到厂房内或大气中，减少了热污染和工质散失，符合清洁生产的要求。

4.设备的运行与维护要点

为了保证低压轴封凝汽器的长期可靠运行，需要在操作和维护中关注以下要点：

*启动与停机顺序：机组启动时，通常在汽轮机建立一定真高水平水平或同时投入轴封供汽系统，并启动抽气设备，使轴封凝汽器开始工作。停机时，则应在机组转速降至一定值、真空破坏后方可停止轴封系统和抽气设备。

*真空严密性监测：定期进行机组真空严密性试验，若真空下降速度过快，应检查包括轴封系统、凝汽器本身及相关管道阀门在内的所有真空系统的泄漏点。

*冷却水侧维护：保持冷却水水质，防止水管内壁结垢或堵塞，定期进行胶球清洗或化学清洗，以保证换热效果。检查水室是否有腐蚀或泄漏。

*汽侧清洁与检漏：停机检修时，检查冷却水管外表面是否清洁，有无污垢或腐蚀产物附着。进行水压试验或涡流检测，检查冷却水管是否有泄漏，因为单根水管泄漏会导致冷却水漏入汽侧，污染凝结水水质。

*抽气设备状态检查：确保射水抽气器的喷嘴、扩散管工作正常，或真空泵的转子、密封等部件状态良好，保证其抽吸能力。

*仪表与自动控制校验：定期校验与凝汽器相关的压力表、温度计、水位计等测量仪表，确保控制系统的动作准确可靠，如凝结水泵的自动启停控制。

5.常见故障分析与处理

在运行过程中，低压轴封凝汽器可能出现的典型问题包括：

*真空度下降：原因可能是冷却水量不足或水温过高、冷却水管表面脏污导致换热效果差、抽气设备故障或效率下降、系统存在空气泄漏点（如法兰、阀门、人孔门等）、凝结水水位过高等。需逐一排查并处理。

*凝结水水质恶化：最可能的原因是冷却水管发生泄漏，冷却水（通常是循环水）漏入汽侧污染了凝结水。需停机查漏并堵塞或更换泄漏的管子。

*凝结水水位异常：水位过高会淹没部分冷却水管，减少换热面积，影响真空；水位过低可能导致凝结水泵汽蚀。需检查水位控制装置和凝结水泵的运行状态。

*运行中振动或异音：可能是内部部件松动、冷却水管振动、或汽流冲击引起，需分析原因并采取加固或调整措施。

总结

汽轮机低压轴封凝汽器虽然是一个辅助设备，但其性能好坏直接关系到主机的安全经济运行。理解其工作原理，熟悉其结构特点，掌握正确的运行维护方法，并及时诊断排除故障，对于提高电厂运行可靠性、降低运行成本具有重要意义。随着机组向高参数、大容量发展，对轴封系统及其凝汽器的可靠性和效率也提出了更高的要求，持续的优化和改进是设备管理中的重要课题。