为什么真空降到一定数值时,要紧急停机

张南工业知识 2025-04-03 15:44:54
为什么真空降到一定数值时要紧急停机?

运行部学习交流

当真空降到一定数值时紧急停机主要有以下几个重要原因:

一、汽轮机安全方面

1、轴向推力增大

对于汽轮机来说,在正常运行时,蒸汽在汽轮机各级动叶和静叶之间膨胀做功。当真空下降时,排汽压力升高,汽轮机末级叶片前后的压差增大。根据轴向推力的计算公式,这种压差的增大将会导致轴向推力明显增加。轴向推力是作用在汽轮机转子上的一个力,过大的轴向推力会使推力轴承过负荷。

例如,正常运行时推力轴承能够承受一定范围内的轴向力来保证转子的稳定位置。当真空下降导致轴向推力超出设计极限时,就像在一个天平的一端放置了过重的物体,会破坏转子的平衡位置。这可能引起推力轴承磨损加剧,甚至可能导致轴承乌金熔化,使转子发生轴向位移。一旦转子的轴向位移过大,就会造成汽轮机内部动静部件之间的摩擦碰撞,如叶片与隔板、轴封与轴套等,这些部件在高速运转下相互碰撞会产生严重的损坏,使汽轮机无法正常运行。

2、叶片损坏风险增加

真空降低,排汽压力升高,会使末级叶片的工作环境恶化。末级叶片的蒸汽湿度会随着排汽压力的升高而增大,因为在较低的真空下,蒸汽的膨胀过程不能充分进行,导致蒸汽中含有较多的水分。

就好像在一个管道中,原本干燥的气流因为出口受阻而变得潮湿。当含有较多水分的蒸汽冲击末级叶片时,水滴对叶片的冲刷作用增强,就像小沙粒不断撞击叶片表面。同时,由于湿度增加,还会引起叶片的腐蚀。而且,排汽压力升高使得叶片承受的弯曲应力增大,这些因素综合作用,大大增加了叶片损坏的概率。叶片一旦损坏,其碎片可能会随着蒸汽流进入其他级叶片或者其他设备,引发一系列连锁反应,对整个汽轮机系统造成毁灭性的破坏。

二、冷凝器性能及设备完整性方面

1、冷凝器过载

真空下降意味着冷凝器内的压力升高。冷凝器的设计是在一定的压力和温度范围内工作的,当真空降低到一定程度,进入冷凝器的蒸汽量会超过其设计冷却能力。

这就好比一个冷却系统,原本设计是用来冷却一定量的高温物体,当高温物体的数量突然增多,冷却系统就会不堪重负。在冷凝器中,冷却水管中的冷却水来不及带走过多的蒸汽热量,使得冷凝器内的温度升高,压力进一步增大。这种恶性循环不仅会降低冷凝器的冷却效率,还可能导致冷凝器内部的部件,如冷却水管、管板等,因为长时间处于高温高压环境而发生变形、损坏。

2、管板泄漏风险

随着冷凝器内压力升高和温度变化,管板所承受的应力也会发生变化。管板是连接冷却水管和冷凝器外壳的重要部件,当它受到异常的压力和温度影响时,原本密封良好的管板与冷却水管之间的连接可能会出现松动。

例如,就像一个密封的容器,内部压力增大时,容器壁和连接部件的密封性会受到考验。管板处的密封一旦被破坏,就会导致冷却水和蒸汽混合,一方面会使冷凝效果进一步变差,另一方面,冷却水进入蒸汽侧可能会对汽轮机的其他设备造成腐蚀和损坏,如进入汽轮机本体,会引起叶片等部件的腐蚀。

三、经济运行方面

1、效率降低

汽轮机的工作原理是基于蒸汽的热能转化为机械能。真空度是影响汽轮机效率的关键因素之一,当真空下降时,蒸汽在汽轮机内的膨胀比减小。

可以简单理解为,蒸汽原本能够在较大的压力差下充分膨胀做功,但真空降低后,这个压力差变小了,就像一个弹簧被压缩的程度变小了。这样一来,蒸汽的热能转化为机械能的效率就会降低,导致汽轮机的输出功率下降。在发电企业中,这意味着在相同的蒸汽流量下,发电量会减少,机组的经济性变差。

2、能耗增加

为了维持汽轮机的输出功率,当真空下降导致效率降低时,就需要增加蒸汽流量。这就好比一辆汽车,原本在正常的路况下以一定的油耗可以达到一定的速度,当路况变差(相当于汽轮机真空下降),要想保持速度,就需要加大油门(增加蒸汽流量)。

增加蒸汽流量意味着要消耗更多的燃料,无论是煤炭、天然气还是其他能源。同时,由于真空下降使得冷凝器等设备的工作负荷增加,冷却水泵、循环水泵等辅助设备的能耗也会相应增加。这些因素综合起来,会使整个机组的运行成本大幅上升,从经济角度来看是非常不利的。

四、总结

综上所述,当真空降到一定数值时,从汽轮机安全、冷凝器性能和经济运行等多方面考虑,都需要紧急停机以避免设备的严重损坏和经济损失。

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