300MW發(fā)電機組凝汽器真空嚴密性不合格原因分析及處理

姚玄

摘 要：真空嚴密性不合格是威脅汽輪機安全經(jīng)濟運行的因素，文章對河北華電石家莊裕華熱電有限公司1號機組發(fā)生過的真空嚴密性不合格現(xiàn)象進行分析，制定了合理的解決方案，實施后取得了良好的效果，徹底解決了真空嚴密性不合格的缺陷，對同類設備的問題處理具有有價值的借鑒意義。

關鍵詞：汽輪機；真空嚴密性；不合格；原因；疏水；砂眼

引言

河北華電石家莊裕華熱電有限公司1號機組為C300/200-16.7/0.43/537/537亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，配套給水泵為2×50%B-MCR汽動給水泵及備用1×30%B-MCR電動調(diào)整給水泵。

根據(jù)《凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護導則DL/T932-2005》規(guī)定，機組容量≥100MW，真空嚴密性指標應≤0.27kPa/min。裕華熱電1號汽輪機組，于2014年6月份大修后啟動，真空嚴密性試驗在0.46kPa/min，不能達到合格水平。

經(jīng)過分析原因并進行了治理，最終解決了該問題，保證了汽輪機的安全經(jīng)濟運行。

1 真空嚴密性差對發(fā)電機組運行的影響

汽輪機凝汽器真空嚴密性是凝汽器工作性能的重要指標，是影響汽輪機經(jīng)濟運行的主要因素之一。嚴密性下降會造成汽輪機低壓缸排汽溫度上升，熱力系統(tǒng)循環(huán)效率降低，凝汽器真空度每下降1kPa，發(fā)電功率降低1%?？諝膺M入凝汽器也會導致凝結(jié)水含氧量升高，腐蝕鍋爐、汽輪機設備。因此，在機組運行過程中應密切監(jiān)視汽輪機凝汽器的真空值，當真空降低時，分析引起真空降低的原因，并選擇合理的處理方案，保證機組的安全、經(jīng)濟運行。

2 存在問題及現(xiàn)象

2009年1月裕華熱電1號機正式投產(chǎn)，真空嚴密性均為優(yōu)，2014年06月份1號機大修后啟動，真空嚴密性試驗在0.46kPa/min，再啟動一臺真空泵，真空值無變化，調(diào)整汽輪機汽封壓力及小機、軸加水封筒補水等手段，真空均無明顯改善。

3 原因分析

空氣泄漏入凝汽器是引起凝汽器真空下降的根本原因，影響凝汽器真空值變化有兩個方面的原因，凝汽器中蒸汽壓力p1和泄漏至凝汽器中不凝結(jié)氣體的份量p2，根據(jù)道爾頓定律，凝汽器中混合物的總壓力為構成混合物的所有氣體的分壓力之和，則凝汽器壓力p3為：

p3=p1+p2

凝汽器真空系統(tǒng)泄漏將使凝汽器中不能凝結(jié)氣體的分壓力增加，凝汽器中不能凝結(jié)氣體的份量增加將直接影響凝汽器真空的指標。

影響凝汽器真空的因素比較多，包括凝汽器真空系統(tǒng)的嚴密性、凝汽器物理特性、真空泵出力、疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏、循環(huán)水流量及溫度等，真空系統(tǒng)的嚴密性差僅是引起凝汽器真空下降的重要因素之一。凝汽器的嚴密性包括兩個方面：汽測和水側(cè)兩部分區(qū)域，文章就汽測真空嚴密性降低問題，結(jié)合裕華公司1號機組凝汽器泄漏診斷與處理工作實踐，對該類問題進行分析研究。

4 凝汽器真空嚴密性不合格常見原因

（1）低壓缸軸封間隙偏大是造成軸封系統(tǒng)漏泄的重要因素。（2）凝汽器的喉部伸縮節(jié)處泄漏。運行中由于壓力、振動和溫度的影響，凝汽器喉部伸縮節(jié)焊縫常被拉裂而產(chǎn)生泄漏。此處漏點較隱蔽，應采用注水查漏法，查找泄漏點。（3）各類疏水擴容器與凝汽器連接管路焊口泄漏。疏水擴容器由于連接疏水管道多，由于機組啟停時開啟疏水時局部應力大易造成裂紋，由于凝汽器汽側(cè)為負壓狀態(tài)，空氣通過疏水擴容器管路進入凝汽器系統(tǒng)，引起凝汽器真空度下降。（4）低壓缸上、下缸結(jié)合面泄漏。原因主要有：a.汽缸制造、安裝質(zhì)量、檢修問題，汽缸法蘭結(jié)合面不嚴，機組投運后出現(xiàn)漏空氣現(xiàn)象。b.機組停止、啟動過程中汽缸溫度變化過快，造成法蘭內(nèi)外壁和汽缸內(nèi)外壁溫差過大，致使上下缸結(jié)合面吻合度不好，結(jié)合面局部產(chǎn)生間隙，空氣進入凝汽器，造成真空度下降，真空下降速度過快時，嚴重影響汽輪機的安全、經(jīng)濟運行。（5）小汽機軸封送汽系統(tǒng)不合理。機組運行時，小汽機的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，所以前后送汽壓力難于調(diào)整，導致了小機前后軸封漏空氣。另外，若軸封供汽壓力太低或小汽機軸封回汽門開度過大，都會使空氣直接通過回汽總門進入凝汽器而影響凝汽器真空。（6）真空泵系統(tǒng)、低加抽汽系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)泄漏等，如中壓疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏、凝汽器汽側(cè)人孔及喉部焊縫泄漏、低壓缸防爆門泄漏、凝汽器汽側(cè)的液位計泄漏、軸加或小機水封被破壞等。

5 真空查漏方法介紹

目前真空系統(tǒng)的查漏方法有氦質(zhì)譜查漏儀、注水查漏、火燭法等。

（1）注水查漏法簡便易行，適用于機組檢修后凝汽器喉部以下部位查漏，但僅能在機組停運且汽缸溫度較低時方能進行，正常運行時無法進行。（2）火燭法是通過觀察蠟燭火焰擺動情況，來確定泄漏位置，另外還可用肥皂沫涂抹在可疑泄漏點上，根據(jù)肥皂沫是否被吸入來判斷是否泄漏。上述這兩種傳統(tǒng)的檢漏法只能用來確定泄漏量較大的位置，無法確定較小的泄漏位置，并且準確性差、費時費力且不適用氫冷發(fā)電機組，裕華公司兩臺機組不適合火燭法真空查漏。（3）氦質(zhì)譜查漏儀查漏，它具有反應時間快，靈敏度高，移動方便，對環(huán)境沒有影響等特點，是目前理想的查漏工具。氦質(zhì)譜檢漏是在質(zhì)譜室中將氣體電離，利用不同荷質(zhì)比的離子具有不同電磁特性的特點而將示蹤氣體分離、檢測并加以顯示的新技術。氦質(zhì)譜檢漏儀的使用方法是：將儀器的探頭連接在凝汽器真空泵的排氣出口處，根據(jù)機組運行情況及性能參數(shù)初步排查出真空系統(tǒng)中的可疑泄漏點；再對可疑泄漏點噴吹適量氦氣，如果存在泄漏點，氦氣則由此進入真空系統(tǒng)并從排氣口排出；然后通過探頭進入氦質(zhì)譜儀，儀器的響應直接反映漏點的泄漏狀況，并以儀器上所顯示的數(shù)據(jù)進行判斷。

6 1號機真空查漏目標的確定和具體措施

（1）大修時進行了凝汽器注水查漏，凝汽器汽側(cè)注高水位至凝汽器喉部上約300mm進行查漏，未見明顯滲漏點。（2）檢查真空破壞門處水封，水位無下降。（3）切換軸加風機運行，真空無好轉(zhuǎn)。（4）檢查凝結(jié)水溶氧在正常范圍，且僅隨補水量增大時有所上升。（5）機組軸封供汽為主機軸封供汽管分流來，將軸封壓力由15kpa升至30kpa，真空無好轉(zhuǎn)，將軸封壓力恢復，調(diào)整小機軸封回汽門無效果。（6）檢查低加的連續(xù)排汽門在開啟位，全關真空無影響；解列5、6號低加后，真空嚴密性不合格。（7）檢查A、B汽泵及軸加水封筒放空氣門，發(fā)現(xiàn)無吸氣現(xiàn)象；解列A、B汽泵水封筒后作真空嚴密性試驗仍不合格。（8）通過工作仍無效后，采用氦質(zhì)譜檢漏對系統(tǒng)進行全面檢查，尤其是凝汽器喉部以上未能壓到水的位置。本次采用德國萊寶有限公司生產(chǎn)的UL300型氦質(zhì)譜檢漏儀，是逆流原理的檢漏儀，氦氣逆向渦輪分子泵的氣流擴散進入上游的質(zhì)譜室中，主要是水蒸汽不能逆向通過。在A小機底部與疏水連接處，經(jīng)儀器確認漏率為8.5×10-4mbar·L/s，去掉部分底部保溫層，利用強光手電對1A小汽機的本體疏水管道進行查找，1A小汽機的本體疏水管道90度彎頭處腐蝕破損，聯(lián)系設備部處理正常后，真空嚴密性達到0.084kPa/min，達到優(yōu)的水平。

7 結(jié)束語

1號機真空嚴密性不合格的原因分析為：1A小汽機的本體疏水管道由于長時間使用，存在銹蝕，導致應力集中處有砂眼，由于在小機腹部且在保溫中不易發(fā)現(xiàn)，空氣通過小機排氣管進入凝汽器，進而影響真空嚴密性。