對汽輪機真空系統查漏的相關探討

彭江志

引言：汽輪機真空是決定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主要因素之一。汽輪機組真空嚴密性不合格將嚴重影響機組的經濟性和帶負荷能力。文中對影響汽輪機真空嚴密性的原因進行了分析，同時提出解決措施。

一、機組真空對經濟性的影響

真空系統運行的好壞對汽輪機運行的經濟性有很大的影響。一方面由于真空降低，蒸汽的有效焓降將減少，在蒸汽流量不變的情況下發電機出力下降，在發電機出力不變的情況下，機組的蒸汽流量將增大，機組經濟性下降；另一方面機組真空降低，排汽溫度上升，機組冷源損失增大，循環熱效率降低。一般情況下，真空度每變化1%，可使熱耗率變化0.7～1%，煤耗變化約1g/kWh。

二、凝汽器真空形成機理

凝汽器中形成真空是由于汽輪機的排汽被冷卻成凝結水，比容急劇縮小。當排汽凝結成水后，體積就大為縮小，使凝汽器汽側形成高度真空，它是汽水系統完成循環的必要條件。正是因為凝汽器內部為極高的真空，所以所有與之相連接的設備都有可能因為不嚴而往凝汽器內部漏入空氣，加上汽輪機排汽中的不凝結氣體，如果不及時抽出，將會逐漸升高凝汽器內的壓力值，真空下降，導致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機蒸汽循環的效率下降。

三、嚴密性降低的原因及特征

嚴密性下降主要是由于真空系統存在泄漏，真空系統泄漏表現在外界空氣漏入凝汽器，直接引起汽輪機真空度降低?，F場運行情況表明，主要存在以下幾處泄漏。

（1）軸封供汽突然中斷或軸封供汽壓力過低。此時大量空氣將漏入凝汽器，真空急劇下降。故障特征為：凝汽器端差增加，凝結水過冷度增加，轉子因急劇冷卻而產生負差脹。

（2）真空系統的管路破裂，如凝汽器銅管、最后一級低加的銅管等發生部分破裂。主要故障特征為：凝汽器水位升高，端差增加，凝結水過冷度和導電度增加，凝結水泵出口壓力增加，凝結水泵電機電流增加，真空急劇下降。

（3）凝汽器的喉部伸縮節泄漏。運行中由于溫度、壓力和振動的影響，凝汽器喉部伸縮節焊縫常被拉裂而產生泄漏。此處漏點較隱蔽，采用氦質檢漏不易發現，此時應采用灌水查漏法。

（4）汽缸結合面及低壓缸安全門法蘭泄漏。主要原因有：汽缸制造、檢修、安裝質量有問題，汽缸法蘭結合面不嚴或有殘余應力存在等。

（5）高壓擴容器汽管進凝汽器喉部焊口泄漏。由于凝汽器內呈負壓狀態，外界空氣便通過高壓擴容器汽管進入凝汽器的喉部焊口漏入，引起凝汽器真空度下降。

（6）汽輪機軸封系統調節不當。因軸封供汽壓力不能隨負荷的變化而作相應的調整，造成空氣進入凝汽器汽側而降低其真空度。汽封間隙的大小、汽封的完好程度也是造成軸封漏泄的較重要因素。

（7）軸封系統結構不完善。單進、單出軸封系統軸封套上半部軸封無進、出汽管，只有下半部軸封套有進、出汽管，上半部軸封壓力低，下半部軸封壓力高，上、下軸封壓力不均勻，影響軸封密封效果。

（8）小汽機軸封送汽不合理。機組運行時，主機軸封通過高低壓差進行自密封和自動跟蹤，而小汽機的軸封送汽則由于前后軸封由同一根管道從輔汽直接引入，前后軸封阻力不等，導致了小機前后軸封漏空氣。

四、泄漏部位的查找

（一）泄漏點查找方法的選擇

凝汽器真空嚴密性差的問題是一個比較復雜的問題，目前在實際工作中已摸索出了幾種行之有效的查漏方法。它們是：灌水查漏、火燭法、鹵素查漏法、超聲法、氦質譜查漏儀?；馉T法和肥皂水沫法只能用來確定大量漏氣的漏點，且費時費力、準確性差，是通過觀察蠟燭火焰搖曳情況，來確定漏氣位置。另外，火燭法會威脅到氫冷發電機組的安全，不適合該類機組對凝汽器真空的查漏。鹵素檢漏法的不足之處是響應時間長，檢漏儀的敏感元件如長時間處于濃度較高的鹵素氣體中易產生中毒效應。超聲波檢漏法具有速度快、響應及時、檢測方便等優點，但要求檢測員具有豐富的經驗，排除復雜的背景超聲，且其精度只與泡沫檢漏法相當。雖然氦質譜檢漏儀可靠、靈敏度高，但是也有其局限性，在不明真空泄漏的情況下進行查漏，需將閥門套及法蘭保溫拆除，工作量很大，有時也難以取得預期的效果。

（二）在運行中采取灌水查漏

此法用于布置在地面以下的負壓管道，如低壓加熱器至凝汽器的疏水管，給水泵密封水的重力回水至凝汽器管道。

（三）停機后真空系統灌水查漏

真空系統查漏必須在機組停運后，高、中壓缸金屬溫度均低于150以下方可進行。循環泵、凝結水泵全部停運前，要確認低壓缸的排汽溫度低于50。凝汽器注水前，在凝汽器底部接出一根透明水管，用來觀察凝汽器內水位的高度，灌水高度一般在低壓軸封洼窩以下100mm處。另外，凝汽器注水查漏前，汽缸本體、抽汽管道、再熱蒸汽冷熱段等的疏水及其它進入凝汽器的疏水要暢通30min以上。凝汽器注水查漏時，關閉以上疏水門，防止冷水進入高溫管道及冷氣進入汽輪機造成汽缸上、下溫差超限。

五、進一步提高真空度的建議

（一）定期進行真空嚴密性試驗

對凝汽器真空嚴密性定期試驗，若嚴密性不合格時，應及時對真空系統查漏、堵漏，提高汽輪機運行效率，降低廠用電率。

（二）對經常泄漏的汽封或軸封系統進行改造

選用一些密封結構良好、長期運行后磨損輕微的汽封，如蜂窩式汽封、側齒汽封等更換梳齒式汽封塊等傳統汽封，可使密封效果有顯著提高。對供汽壓力不能協調匹配，在運行中出現顧此失彼的高、低壓軸封，可采用在軸封套上半部增加軸封進、出汽管，以提高軸封套上半部軸封壓力，進而提高了軸封密封效果，防止漏真空。根據壓力匹配原則，可對小汽機軸封送汽改為由主機的低壓軸封母管供汽，而原有的汽源作為備用。

六、結束語

凝汽器真空系統泄漏是一種比較常見難以解決的故障。凝汽器真空系統組成復雜結構龐大，導致凝汽器真空嚴密性降低的因素較多，并且泄漏原因與部位和嚴密性不足所引發的現象之間不是一一對應的確定關系。采用真空灌水試驗是查找泄漏點的一種簡潔而實用的檢漏方法。對于在地面以下的負壓管道，真空灌水查漏可在機組運行中進行，但凝汽器汽側真空系統的查漏必須在機組停運后進行。

參考文獻

[1]李建剛，閆振華.凝汽器真空下降的原因分析與處理[J].河南電力，2006，（3）.

[2]陳裕堂，龍新峰.汽輪機真空系統嚴密性下降診斷與防范措施探討[J].電廠電站設備，2006，（4）.

（作者單位：廣東粵電博賀煤電有限公司）