試析汽輪機真空系統出現泄漏的原因與防范手段

李志剛

摘 要：凝汽式汽輪機組在正常運行當中，一旦真空系統發生泄漏，必然會影響汽輪機組正常運行的安全性、穩定性、以及經濟性，嚴重的情況下可能導致安全事故的發生。所以真空系統泄漏原因的排查以及防范手段的制定，將對凝汽式汽輪機應用效益的提升產生影響。

關鍵詞：汽輪機；真空系統；泄漏原因；防范手段

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.038

0 前言

真空系統是凝汽式汽輪機附屬設備的重要組成部分，一旦出現泄漏現象就會導致機組設備的嚴密性大打折扣，對設備正常運行將帶來重大的安全隱患。本文將針對汽輪機真空系統泄漏的特點、原因進行分析，并制定相關防范手段，以提高凝汽式汽輪機組的安全經濟運行。

1 汽輪機真空系統出現泄漏的相關特征分析

汽輪機的真空系統如果出現了泄漏的現象，就會導致整臺汽輪機出現嚴密性下降的狀況，從而導致凝汽器汽測空間內存在的空氣總量出現持續的增加，進而導致空氣壓力不斷上升；在此過程中，凝汽器內部會進入大量的空氣，使冷卻水管受到凝結蒸汽的影響，讓冷卻水管壁放熱系數降低，引發導熱系數減小、熱量傳遞降低等一系列問題的發生。通過上述分析我們便可以對汽輪機真空系統出現泄漏的特征進行描述：即排出氣體溫度持續上升，引發背壓增大，真空度不斷降低，端差增加，引發凝結水溫度持續攀高，最終引發過冷度與凝結水含氧量數值的不斷變大。

2 汽輪機真空系統出現泄漏的原因

（1）軸封系統的結構以及徑向間隙存在問題。現在使用的單進、出油封系統的軸封套的上半部分基本都沒有進出油管，進出油管大部分都存在于油封系統的下半部分，所以這就導致了軸封系統壓力呈現上高下底的狀況，使得上下軸封壓力存在差異的不均勻現象，致使軸封系統的密封性能大打折扣。加之軸封氣封的間隙大小、封件完整度在長期使用中發生了變化，這也成為了引發軸封泄漏的重要原因。

（2）低壓缸的結合面部位出現泄漏狀況。在進行汽缸低壓缸的制造、檢修、質檢過程中一旦發生瑕疵，都容易造成低壓氣缸出現問題，這種現象極易導致氣缸的法蘭結合部的接觸出現活動或者讓應力留在里面，致使機組運行后開始漏汽；其次，機組在運行的過程中如果啟動與停止時的加減負荷過猛，也會讓汽缸出現快速的熱脹冷縮現象；第三，是機組停止運轉后，工作人員過早的祛除了保溫設施，讓機體外部的冷空氣在機組溫度還沒有完全降低的狀況下涌入汽缸當中，使汽缸內外管壁溫度溫差變化過大，引發上下缸結合面吻合度降低，讓汽缸局部位置產生縫隙，從而引發外部氣體快速進入，使汽缸內部的真空度快速降低。

（3）小汽機軸封在送氣過程中存在問題。當汽輪機組工作之后，通過高低壓差的變化主機軸封就可以完成自密封與自動跟蹤活動；但是，小汽機的軸封送氣方法則是通過在主機軸封供氣管道上直接引入其前后軸封進行完成的，這種方法會導致小汽機前后軸封所產生的阻力存在差異，這就使得送氣壓力在前后調節中過于困難，最終使小汽機的前后軸封發生泄漏現象。

（4）其他泄漏原因。由于汽輪機組內部系統繁多，所以中壓疏水系統內漏、低壓防爆門泄漏、排氣管輸水U型水封出現磨損等導致的泄漏現象也是造成汽輪機真空系統泄漏的重要原因之一。

3 汽輪機真空系統泄漏檢測及診斷

目前真空系統的查漏的方法有灌水查漏、火燭法、鹵素查漏法、超聲法、氦質譜查漏儀。前2種傳統的檢漏法只能用來確定大量漏氣的地點，無法確定較小的漏空位置。該方法需要消耗大量的時間、人力、物力，并且取得的準確性較低。當前，氦查譜查漏儀的應用比較廣泛，因為他的準確度高、靈敏性好、反應速度快、環保效益高等特點，正逐漸的被廣泛的應用于汽輪機真空系統泄漏檢查工作的開展當中。氦質譜檢漏是在質譜室中將氣體電離，利用不同荷質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。

4 汽輪機真空系統泄漏的防范手段

（1）應用新型結構的氣封。常規使用的梳齒式氣封塊已經不再適合現代汽輪機組設備，由于該汽封塊的密封間隙在較小的時候會使腔內氣流發生激振現象，并帶動機組產生較為強烈的震動，引發的危險嚴重；其常規解決辦法為將密封間隙增大、降低振動頻率，但是最終卻容易引發泄漏與嚴密性降低的危險。所以，應用密封性結構好、抗磨損的蜂窩式氣封等，將有效的避免上述問題的發生，提高經濟及社會效益，強化設備運行的安全可靠性。

（2）對軸封的系統結構進行更改。通過對高低壓軸封供壓系統進行重新設計與改進，將有效的解決高低壓軸封供汽壓力差異過大的問題。在改進的過程中，可以在原有軸封系統的基礎之上添加一套新的軸封供氣壓力調節穩定裝置，從而使高低壓軸封供氣的控制分離。提高高低壓軸封系統在控制壓力過程中的自動化程度與獨立性，進而將高壓冒汽的問題徹底的解決。通過該方法的使用，還可以有效的對汽輪機組的在啟動時出現的脹差進行控制、管理。

（3）將排空氣門與部分放水門去除。機組真空系統直接與凝汽器相連的補水系統、低壓加熱器系統、事故疏水系統的管道上排空氣門很多，系統復雜，操作檢查步驟十分繁瑣。運行實踐表明，真空系統管路和閥門越多泄漏點也就越多，這些排空氣門、排空氣管路大都帶有泄漏之處，在進行此類設備部件的嚴密性檢查以及問題消除中也存在較大的難度，從而使汽輪機組運行的安全可靠性大打折扣，提高了危險系數；所以，將整套汽輪機組的凝汽器真空系統直接連接的排空氣門及部分放水門去除，將有效的提高凝汽器真空系統的真空度，降低危險系數、避免安全事故的發生。

（4）保障U型水封在軸封系統中的穩定工作狀態。一旦U型水封出現磨損、破裂，就會影響到水泵的密封效果，引起外界空氣大量進入到汽輪機組的內部。不僅如此，若軸封加熱器輸水水封出現損壞，必然會將軸封加熱器水位拉低，從而使本身在軸封系統加熱器內的氣體被快速的吸入到凝氣器當中，影響了機組的正常運轉。所以，保證U型水封的完整性與質量，將有助于軸封系統的正常運轉，避免問題的發生。

5 結語

總之，做好汽輪機真空系統檢查工作，針對相關問題積極的制定防范措施，并更新現有設備部件，做好監督、檢查管理工作，強化泄漏監測、維修能力，必然能夠有效的避免汽輪機真空系統泄漏問題的發生，提高汽輪機運行的經濟及社會效益。

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