葛超

【摘 要】凝汽器抽真空系統(tǒng)CVI是汽輪機(jī)建立和保持真空的主要支持系統(tǒng)，它的正常運(yùn)行是汽輪機(jī)效率的保證。本論文就CVI系統(tǒng)的功能，設(shè)備的組成，原理做了簡(jiǎn)單的概述，同時(shí)列舉了秦山二期CVI系統(tǒng)運(yùn)行歷史上發(fā)生的一些事件及其處理過程，并對(duì)其進(jìn)行一些反饋，提出了自己的一些想法和解決思路。

【關(guān)鍵詞】水環(huán)式真空泵；效率； 解決措施

中圖分類號(hào)： TB752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0142-003

Operation Analysis of Qinshan Phase CVI Vacuum Evacuation System

GE Chao

（Nuclear Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd. runs three， Zhejiang Jiaxing 314300， China）

【Abstract】Condenser vacuum system CVI is the main support system for steam turbine to establish and maintain vacuum. Its normal operation is the guarantee of steam turbine efficiency. This paper gives a brief overview of the functions， equipment components and principles of the CVI system， and also lists some events and their handling processes in the operation history of Qinshan Phase II CVI system and gives some feedbacks on it. Some ideas and solutions.

【Key words】Water ring vacuum pump； Efficiency； Solution

1 CVI系統(tǒng)的功能

凝汽器真空系統(tǒng)（CVI）的功能是在汽輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)和正常運(yùn)行期間從凝汽器中抽除空氣和不凝結(jié)氣體，以建立凝汽器真空并保持凝汽器的設(shè)計(jì)真空度，從而為汽輪機(jī)提供一個(gè)合適背壓。具體地說：

（a）按照HEI表面式凝汽器標(biāo)準(zhǔn)，在向汽輪機(jī)送入蒸汽前，用三套真空泵抽氣成套設(shè)備在30分鐘內(nèi)將凝汽器（CEXl0lCS，102CS和103CS）的壓力從大氣壓力降低到33.86kPa（a）；

（b）按照真空泵抽氣成套設(shè)備供貨商的建議，在汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)用兩套真空泵抽氣成套設(shè)備保持凝汽器的壓力（設(shè)計(jì)值）5.4kPa（a）；

（c）凝汽器真空系統(tǒng)所設(shè)置的真空破壞裝置（即真空破壞閥）在汽輪機(jī)脫扣停機(jī)過程中投運(yùn)，讓汽輪發(fā)電機(jī)組較快地降速；

（d）凝汽器真空系統(tǒng)中還設(shè)有放射性監(jiān)測(cè)點(diǎn)，供利用輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)二回路系統(tǒng)進(jìn)行放射性監(jiān)測(cè)。

2 抽真空系統(tǒng)運(yùn)行原理

水環(huán)式真空泵的原理：秦山二期的真空泵是兩級(jí)泵，該泵的工作結(jié)構(gòu)及原理示意圖如圖1、圖2所示。

真空泵由轉(zhuǎn)子（葉片和軸）、殼體、進(jìn)口、出口、錐面及旋轉(zhuǎn)壓縮劑液（水環(huán)）等組成。轉(zhuǎn)子與外殼之間有一偏心距，當(dāng)轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在泵殼內(nèi)形成一個(gè)偏心的旋轉(zhuǎn)液環(huán)，對(duì)冷凝器內(nèi)的空氣進(jìn)行吸入、壓縮和排出等過程，達(dá)到從冷凝器內(nèi)排出空氣的目的。在圖2的圖（A）中，壓縮液從圖示位置注入葉輪艙；圖（B）段中，液環(huán)向外運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的空間體積增大，從進(jìn)口吸入空氣，所以圖（B）為吸入空氣過程；轉(zhuǎn)子在圖（C）段轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液環(huán)對(duì)葉片內(nèi)空間進(jìn)行壓縮（空間體積減?。?，空氣壓力升高，故圖（C）段為壓縮過程；圖（D）段是受壓空氣從出口處排出過程。由此可見，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)液環(huán)旋轉(zhuǎn)一周，完成了對(duì)空氣的吸入、壓縮和排出三個(gè)過程，并在吸入進(jìn)口處形成高度真空（即進(jìn)口處是整個(gè)冷凝器汽側(cè)空間壓力最低的）。

3 CVI系統(tǒng)的運(yùn)行事件及解決措施

3.1 真空泵逆止閥故障導(dǎo)致真空泵效率低下的處理

我廠曾經(jīng)出現(xiàn)過部分真空泵效率降低的現(xiàn)象，原因是兩級(jí)真空泵之間的逆止閥由于腐蝕造成內(nèi)漏引起的。我廠兩級(jí)真空泵是串聯(lián)關(guān)系，但在對(duì)凝汽器抽真空初始階段，由于真空度較低，導(dǎo)致一級(jí)真空泵的出口壓力大于汽水分離器壓力，此時(shí)位于一級(jí)真空泵出口的逆止閥就會(huì)自動(dòng)開啟，將一級(jí)真空泵的工質(zhì)通過逆止閥直接排入汽水分離器，此時(shí)二級(jí)真空泵被旁路。在真空度較高時(shí)，一級(jí)真空泵出口壓力將低于汽水分離器壓力，逆止閥自動(dòng)關(guān)閉，一級(jí)真空泵出口工質(zhì)將進(jìn)入二級(jí)真空泵，最終由二級(jí)真空泵排入汽水分離器。

解決措施：該閥由于腐蝕穿孔，已經(jīng)進(jìn)行更換。但目前更換后的逆止閥仍是銅質(zhì)閥芯，在氨的環(huán)境下易腐蝕。正常運(yùn)行時(shí)，如果該逆止閥不內(nèi)漏，測(cè)上下游溫度應(yīng)該是一致的，如果存在內(nèi)漏，則在逆止閥前后壓差下，工質(zhì)在低壓側(cè)膨脹，將導(dǎo)致兩端溫度不一致。因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)逆止閥上下游進(jìn)行測(cè)溫，結(jié)果逆止閥溫度明顯低于其它溫度，說明在逆止閥有反向內(nèi)漏，二級(jí)真空泵的高壓工質(zhì)經(jīng)逆止閥漏點(diǎn)進(jìn)入低壓的一級(jí)真空泵出口，進(jìn)行降壓膨脹，導(dǎo)致降溫。現(xiàn)場(chǎng)觀察逆止閥外殼有明顯的冷凝水情況，表明該逆止閥內(nèi)漏嚴(yán)重。因此現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注。

3.2 CVI系統(tǒng)入口逆止閥故障處理

長(zhǎng)期以來，真空泵實(shí)施定期切換后，凝結(jié)水的氧含量以及真空會(huì)出現(xiàn)較大變化，只要2CVI301PO停運(yùn)后，凝結(jié)水的氧含量會(huì)出現(xiàn)較大上漲，凝汽器的真空會(huì)變差，二回路的陽電導(dǎo)也會(huì)出現(xiàn)較大幅度的上漲。而只要2CVI301PO在運(yùn)行狀態(tài)，凝汽器的真空以及凝結(jié)水的氧含量、陽電導(dǎo)就會(huì)變好些。

為此主控和現(xiàn)場(chǎng)做了一些試驗(yàn)，試驗(yàn)之初2CVI101/301PO處于并列運(yùn)行狀態(tài)，隨后主控停運(yùn)了2CVI101PO，只保持2CVI301PO運(yùn)行。根據(jù)凝汽器真空的趨勢(shì)圖5可以看出：真空上漲幅度很小，從9.023-9.315，最后趨勢(shì)走平，調(diào)門開度和熱功率幾乎沒有影響。從這個(gè)現(xiàn)象來看，目前真空泵的出力主要是在于2CVI301PO，其余的泵在和2CVI301PO并列運(yùn)行時(shí)幾乎沒有出力，也可以判斷出2CVI101/201PO在運(yùn)行時(shí)逆止閥可能就沒有開啟。

為解決真空泵入口逆止閥無法開啟問題，聯(lián)系機(jī)械隊(duì)對(duì)逆止閥的選型工作進(jìn)行了討論，準(zhǔn)備對(duì)2CVI201PO逆止閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性更換，以確認(rèn)該問題是否真是由于逆止閥打不開所致，閥門更換完畢后，運(yùn)行對(duì)2CVI031VA更換后的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示：2CVI031VA重新?lián)Q型后出力明顯增加，且2CVI201PO與2CVI101PO并列運(yùn)行時(shí)比2CVI301PO與2CVI101PO并列運(yùn)行時(shí)真空更好，且凝結(jié)水的氧含量出現(xiàn)下降，從37.7ppb下降至30ppb左右。為驗(yàn)證2CVI031VA嚴(yán)密性，對(duì)2CVI201PO進(jìn)行了試驗(yàn)，將2CVI201PO停運(yùn)，泵停運(yùn)后凝泵出口氧含量由初始30.5ppb上升至60ppb，凝汽器真空開始上漲（幅度較大）。隨后運(yùn)行將2CVI201PO手動(dòng)隔離閥2CVI061VA關(guān)閉后，凝泵出口氧含量開始下降，由此可以判斷出2CVI031VA逆止閥回座不嚴(yán)，驗(yàn)證結(jié)束后，重新啟動(dòng)2CVI201PO。（見趨勢(shì)圖6）

解決措施：通過以上試驗(yàn)表明，真空泵入口逆止閥回座不嚴(yán)是導(dǎo)致真空變差的主要原因，（下轉(zhuǎn)第146頁）（上接第143頁）為提高真空泵運(yùn)行效率及穩(wěn)定性，對(duì)真空泵組進(jìn)行改造，建議在入口逆止閥下游增加與泵連鎖的氣動(dòng)閥，這樣泵啟動(dòng)該氣動(dòng)閥打開，泵停運(yùn)該氣動(dòng)閥關(guān)閉，這樣可以有效防止入口逆止閥回座不嚴(yán)導(dǎo)致真空變差，另外為了穩(wěn)妥起見，先在一臺(tái)真空泵組實(shí)施改造，根據(jù)改造效果決定后續(xù)行動(dòng)。

3.3 1CVI301PO汽水分離器液位持續(xù)走高的原因及分析

以往曾經(jīng)出現(xiàn)過1CVI301PO汽水分離器液位持續(xù)走高，而其它兩個(gè)泵的汽水分離器的液位正常，對(duì)補(bǔ)水電磁閥及其它設(shè)備檢查無異常，所以初步可以確定汽水分離器的水來自抽氣的冷凝水，而抽氣當(dāng)中的水分大也是因夏天海水潮濕溫度高，對(duì)汽機(jī)排氣冷凝效果差導(dǎo)致。另外前期我們?cè)?jīng)做過CVI系統(tǒng)效率試驗(yàn)，得出的結(jié)論是真空泵效率1CVI301PO>101PO>201PO，并且從現(xiàn)場(chǎng)管道布置上看1CVI301PO入口離抽氣母管最近，所以這就是1CVI301PO汽水風(fēng)離器液位持續(xù)走高的原因。

解決措施：一種是在抽氣母管上加裝冷凝罐，目前廣泛采用的方法是將溫度較低的除鹽水或者冷后的凝結(jié)水引入抽氣母管冷凝罐，混合氣體中的蒸汽凝結(jié)水與噴入的減溫水混合后回收，這樣可以將抽氣中的水分去除，不凝結(jié)的空氣由真空泵抽出。該方法具有布置簡(jiǎn)單、投資少的特點(diǎn)，且沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備， 免于維護(hù)，因此是最為經(jīng)濟(jì)、可靠的方法。典型流程如圖7所示。

另一種方法可以將抽氣母管到各個(gè)真空泵的管道距離進(jìn)行平均分配，如圖8所示，其次調(diào)整三個(gè)泵的效率，使其出力大致相同，這樣可以均衡汽水分離器液位，減少對(duì)系統(tǒng)的影響。

4 總結(jié)

CVI系統(tǒng)運(yùn)行是否良好對(duì)機(jī)組總的效率影響有很大作用。在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行期間作為現(xiàn)場(chǎng)人員要保證CVI系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)CVI系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行和參數(shù)關(guān)注。發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，避免或減少事故帶來的經(jīng)濟(jì)效益的損失，為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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