1、簡介
河津發電分公司華澤2x300MW燃煤發電機組，采用哈爾濱汽輪機廠制造的NZK-300-16.7/537/537型亞臨界、～次中間再熟、單軸、雙缸、雙排汽、反動式、直接空冷凝汽式汽輪機；其直接空冷系統(ACC)由哈蒙公司(HAMON THERMAL EUROPE)整島供貨。
直接空冷系統主要包括：排汽管道、抽真空管道、凝結水回水管道、空冷凝汽器管束、軸流風機組及高壓水沖洗系統。每臺機組的空冷凝汽器分為6個街區，每個街區由4個單元（3個順流單元，1個逆流單元）構成，共24個冷卻單元。
如圖1，汽輪機低壓缸排出的乏汽，經由一根直徑為6m的排汽管道引出廠房A列墻外，垂直上升到34m高度的空冷平臺后，由總管分出6根直徑為2,42m的蒸汽分配管，將低壓缸排汽引入空冷凝汽器項部的配汽聯箱，每組分配聯箱與一個街區的4個冷卻單元相連接，每個冷卻單元由12塊冷卻翅片管束和一個直徑為9.754m的軸流風機組成。12塊翅片管束以接近600角組成等腰三角形的“A”型結構，“A”型結構兩側分別有6個管束，其上端同蒸汽分配管聯接，下端與凝結水聯箱聯結。當乏汽通過聯箱自上而下流經空冷凝汽器的翅片管束時，由ACC下部的變頻式軸流風機吸入的大量冷空氣逆向流過翅片管的外表面，與管束內的蒸汽進行表面換熱，蒸汽在翅片管內被冷凝而凝結為水。在順流凝汽器翅片管束內，凝結水的流動方向與蒸汽流動方向相同，大約80%的蒸汽被冷凝，剩余的蒸汽和不凝氣體進入逆流凝結器。在逆流凝結器翅片管束內，水流和蒸汽方向相反，通過這種流動方式，凝結水可從蒸汽中獲得熱量，避免發生過冷卻現象而凍結。
在逆流管束的頂部有1個管箱，凝汽器中的不凝結氣體通過管箱上的抽空氣管被抽出，與抽真空設備相連，能夠比較暢通地將系統中空氣和不凝結氣體抽出，同時空冷凝汽器的管柬采用單排管（在目前運行的單排管中單機容量最大），有效地防止了冬季運行中因流量不均造成的凍結。凝結水聯箱匯集的凝結水通過回水管道自流至熱井，由凝結水泵升壓，送往汽機的熱力系統，去完成熱力循環。
2、空冷機組與濕冷機組的運行特性比較
濕冷機組的排汽經表面式凝汽器，通過循環冷卻水將其汽化潛熱帶走，受熱的循環水在水塔內通過淋水裝置與空氣接觸進行熱交換（蒸笈冷卻），冷卻水溫與大氣的濕球溫度相關。而空冷機組的排汽或是通過中間介質（循環冷卻水）經密閉的空冷散熱器（間接空冷，如海勒式間接空冷系統），或直接通過空冷凝汽器（直接空冷）與空氣進行熱交換，冷卻水溫或凝結水溫與大氣的干球溫度相關。大氣干球溫度不但高于濕球溫度，而且干球的晝夜溫差也高于濕球的晝夜溫差。使空冷汽輪機組的運行特性與濕冷汽輪機相比具有以下特點：
2.1 空冷機組額定背壓高
因空冷機組冷卻介質為空氣，其與濕冷機組采用的冷卻水相比冷卻效果要相差很多，其冷卻效果與環境溫度密切相關，在同容量機組相同工況及冷卻條件下，濕冷機組的背壓要明顯低于空冷機組。同容量濕冷機組的額定背壓為4.9kPa左右，而空冷汽輪機的額定背壓一般在13～18kPa之間。300MW直接空冷機組的額定背壓為16kPa。
2.2空冷機組背壓變幅大
由于大氣干球溫度的晝夜溫差變化大，且一年四季的溫度變化范圍更大，故空冷汽輪機的背壓晝夜變化大，一年四季的背壓變化范圍更大。濕冷汽輪機的運行背壓范圍為4.9～11.8kPa，而空冷汽輪機的運行背壓為9～50kPa，空冷汽輪機的背壓變化范圍是濕冷汽輪機的3～4倍。通常濕冷汽輪機夏季的浦發背壓為11.8kPa，而空冷汽輪機夏季的滿發背壓為30～35kPa左右，空冷機組夏季的運行背壓高出濕冷機組3倍左右。例如分析我公司#4號機在2009年6月21日0:00—6月22日0:00期間24h的機組出力，從中可以看出一天中機組背壓的變化在15—45kPa，達到了30kPa的變化量。由于在高氣溫、高背壓條件下，機組附加的排熱量及空冷凝汽器翅片管臟污和真空惡化等原因，機組的背壓超出設計數值。機組背壓在一定的風機轉速和一定的負荷情況下，還受到當時氣象條件（風向風速）的較大影響，使得滿發背壓達到45kPa。
3、影響真空嚴密性試驗的因素
汽輪機真空值是影響汽輪機經濟運行的主要指標，而真空系統嚴密性是影響汽輪機真空的重要原因之一。真空嚴密性下降，汽輪機的真空下降，會對運行機組造成的不利影響，一是其真空下降，機組效率下降；二是空氣漏入凝結水中會使凝結水溶氧升高，腐蝕汽輪機、鍋爐設備，影響機組的安全運行；三是機組在寒冷季節運行時，當環境溫度低于+2℃時將導致凝結水結冰，使空冷換熱管束損壞，加速空冷系統的漏空，所以在汽輪機運行過程中，真空是一項非常重要的參數，～直受到格外的關注。
因真空系統的漏空氣量與負荷有關，負荷不同，處于真空狀態的設備、系統范圍不同，凝汽器內的真空也不同，漏空氣量也不同，而且相同的空氣漏入量，在負荷不同時真空下降的速度也不一樣。
直接空冷系統真空系統體積龐大，300MW機組真空系統容積是相同容量濕冷機組真空容積的5-6倍，要保持與濕冷機組相同的空氣漏入量，對如此龐大的直接空冷凝汽器的嚴密性要求應嚴格得多。
除了上面所論述的負荷和系統范圍外，直接空冷機組還存在著受環境溫度、大氣壓力、冷卻風機轉速、當時的氣象條件（如風速、風向等）的影響。按照常規的濕冷機組的試驗方法，將負荷穩定維持在80%額定負荷下進行試驗時，直接空冷機組還要受到在試驗過程中上述條件變化的影響，直接影響了直接空冷機組的嚴密性試驗的結果，所以直接空冷機組真空嚴密性試驗不宜采用濕冷機組的驗收指標和試驗方法。
4試驗方法步驟和注意事項
1)因真空嚴密性試驗受外界室外氣象條件（如大風，雷陳雨等）影響較大，而且在進行真空嚴密性試驗時，機組背壓將大幅變化，所以在進行真空嚴密性試驗時盡量選擇室外氣象條件相對較好的情況下進行。
2)考慮到真空系統的漏空氣量與機組負荷有關，試驗時應保持機組有功負荷不低于240MW（80%額定負荷）且穩定。投入AGC控制的機組，在試驗過程中應解除AGC，同時將機爐協調控制(CCS)解除，將機組切換為DEH的“閥位”控制方式，穩定鍋爐燃燒工部及機前參數，保證汽輪機的進汽量不變。由于直接空冷系統的真空容積龐大，為真實反映空冷凝汽器的漏入空氣，建議在每次試驗時負荷應一致，主蒸汽流量保持不變，以便于進行后續的嚴密性分析和比較。
3)空冷機組運行背壓受到冷卻風機轉速變化的影響，為了減少空冷風機轉速變化對試驗結果的干擾，空冷風機必須根據當時負荷，解除轉速自動調整，在試驗期間應保持某一個固定轉速運行。如果在試驗過程中，風機始終處于“背壓”控制方式，則在試驗過程中隨著背壓的升高，風機轉速將自動加大，測量計算出的嚴密性試驗的結果將比實際值偏低，不能如實地反映真實系統的嚴密情況。
4)低壓軸封供汽壓力對真空嚴密性試驗的結果有直接影響，為了盡可能真實地反映嚴密性，建議在實驗前將低壓軸封的供汽壓力盡量提高至最高允許壓力，以便于最大限度地減少從汽輪機低壓軸封漏入空冷凝汽器的空氣量，這個壓力應根據不同機組的軸封系統特點決定。
5)在試驗期間，為了保證直接空冷機組的安全運行，應根據機組的背壓運行曲線將機組背壓控制在安全的范圍內，同時應留出足夠的安全裕量。
由于在試驗期間機組背壓總體趨勢是升高的，同時還受到在試驗期間環境氣象條件的干擾。在惡劣氣候條件下（如室外突然大風），機組在幾分鐘內背壓會突然直線上升幅值達到15kPa以上，所以在試驗時應對當時的氣象條件進行分析，盡可能在氣象條件好的時段進行試驗，同時應比汽機跳閘背壓留出至少25kPa的安全背壓裕量，一般進行空冷嚴密性試驗時機組背壓應不高于30KPa。
6)在試驗前，應檢查確認備用真空泵處于良好備用狀態，備用真空泵啟動試驗正常，然后進行試驗前的機組運行參數的記錄。
7)真空嚴密性試驗期間應記錄的參數有：當時的大氣壓力；環境溫度{當時的風向、風速：試驗期間的負荷；低壓軸封供汽壓力：新蒸汽及再蒸汽的壓力、溫度以及流量；空冷風機的轉速等。
8)試驗前的參數記錄完成后，停止運行真空泵。
9)由于直接空冷凝汽器內的真空體積相當大，所有真空泵停止運行后，機組背壓一般不會馬上變化，所以應等待一段時間，待背壓開始上升后正式開始試驗。嚴密性較好的機組從停止真空泵運行到背壓開始上升的時間一般有1—2min的延時；同時，在背壓升高的前幾分鐘，其下降速度往往不準確，所以建議記錄開始時間應從停止真空泵運行后的5min開始，每30秒記錄一次各相關參數。
10)試驗過程中應維持主汽溫度、汽壓穩定并嚴密監視各軸承振動、低壓缸排汽溫度、軸向位移、差脹等參數的變化。
11)濕冷機組嚴密性試驗的方法規定共做5min，以后3min的背壓平均上升速度作為試驗結果。我們建議，直接空冷機組在背壓允許的安全范圍內，進行試驗的時間應適當長一些，收集盡可能多的參數，以便于對其整理分析后得出修正后的試驗結果。同時，由于氣象條件等不確定因素的干擾，我們建議試驗一般進行15分鐘，以后10分鐘的背壓平均上升速度作為試驗結果，取較長時間的平均值作為原始的試驗依據。
5真空嚴密性試驗驗收標準
目前國內尚未制訂出直接空冷機組真空嚴密性試驗的相關標準。目前我國對濕冷機組真空嚴密性試驗的標準是“真空下降率小于400Pa/nun為合格”，真空系統在同樣的空氣漏入率（容積率）的情況下，濕冷機組真空嚴密性的影響要比直接空冷系統真空嚴密性的影響小得多。直接空冷機組的真空系統十分龐大，而且由于排汽管道和空冷散熱元件都是焊接結構，原則上不應漏氣，故機組容許的漏空氣量應與水冷機組大致相同，設計上抽真空設備通常也是按HEI標準的漏氣量配置。因此，作為真空嚴密性驗收標準的平均每分鐘真空下降值，對于直接空冷機組應按真空系統容積增大的比例相應縮小。一般直接空冷機組的真空系統容積約為水冷機組的3-4倍。據此，直接空冷機組真空嚴密性的驗收標準，建議為平均每分鐘真空下降值不大于100 Pa。如果真空下降值大于上述數值，說明真空系統有額外的漏量，應進行真空找漏，除檢查汽輪機組通常易漏的部位外，還須對空冷系統找漏，主要是各焊口、人孔門、爆破膜等接口。
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