凝汽器真空系統嚴密性降低排查及治理

劉 浩，王希平

0 引言

凝汽器真空是汽輪機運行中重要的監視參數和主要經濟指標之一[1]。由于各種原因，使凝汽器真空系統漏入空氣，造成真空系統嚴密性試驗不合格，對機組的安全性和經濟性產生較大的影響。從安全性而言，當凝汽器汽側漏入空氣后，凝結水的溶解氧增大，對凝結水系統管道、設備引起的低溫氧腐蝕，影響其使用壽命；另外，真空下降后，低壓缸排汽壓力下對應的飽和溫度上升，引起低壓缸兩側軸承座膨脹量發生變化，導致中、低壓轉子軸系的中心位置改變，導致機組振動增大，嚴重時造成動、靜部分摩擦，引起設備損壞。從經濟性而言，當凝汽器真空下降后，機組的有效焓降減少，冷端損失增加，熱耗率上升[2]。因此，加大對凝汽器真空系統的治理力度，制定切實可行的解決方案，使凝汽器真空嚴密性符合設計要求。

1 設備概況

某熱電公司2×350 MW汽輪機為東方汽輪機廠引進日立技術生產制造的C350-24.2/1.35/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、高中壓分缸、三缸雙排汽、一次可調整供熱，抽汽凝汽式汽輪機。抽汽回熱系統采用3臺高壓加熱器，1臺除氧器和4臺低壓加熱器組成八級回熱系統，汽封為自密封系統。凝汽器為單流程、單背壓、表面式、單殼體、橫向布置，由喉部、殼體、及底部滑動、固定支座等組成的全焊結構，凝汽器與低壓缸排氣口的連接方式采用不銹鋼膨脹節撓性連接，底部采用剛性支撐；凝汽器接受主機排汽、小汽機排汽、本體疏水，還具有接受旁路排汽、高、低加事故疏水、除氧器溢流水及鍋爐啟動疏水等。凝汽器喉部除2臺小機排汽管外，還設置有7、8號低壓加熱器、三級減溫減壓裝置。6、7、8段抽汽管道及軸封回汽、送汽管道從喉部頂部引入。循環水系統采用帶自然通風冷卻塔的擴大單元制二次循環供水系統，循環水泵配置采用一機二泵型式，每臺機組設置2臺100%容量水環式真空泵。

2號機組自投產以來，凝汽器真空系統嚴密性一直不合格；嚴密性試驗結果，平均值在350 Pa/min左右，遠高于《中國國電集團公司火電機組達標投產考核辦法》（2010年版）的規定值，即：機組在80%額定負荷以上，真空嚴密性下降速度＜200 Pa/min。

2 原因排查

2.1 調整運行方式

為解決機組凝汽器真空系統嚴密性不合格問題，首先通過運行方式調整，對以下幾處系統進行了逐一排查。

1）主機汽封系統：當低壓缸的軸端汽封供汽壓力低于設計值時，低壓缸兩側的軸端汽封起不到密封作用，將吸入少量的空氣，將引起凝汽器真空下降。為此，通過提高主機軸封供汽壓力的方法，觀察凝汽器真空及低壓缸排汽溫度未有變化。在低壓缸軸端的軸封供回汽管道上安裝有進回汽手動門，為進一步檢驗低壓缸軸封處是否漏入空氣，通過節流低壓缸兩端軸封回汽門開度，使低壓缸兩端軸封有微量的蒸汽冒出，檢查凝汽器真空及排汽溫度未變化，說明低壓缸軸端的軸封供汽壓力能夠滿足設計要求。

2）2臺小汽輪機軸封系統：為檢驗2臺小汽輪機的低壓軸封系統是否存漏空氣現象，運行中通過調整A、B小機低壓軸封的回汽門開度，直至小機低壓軸封處有微量蒸汽冒出為止，經過一段時間的觀察，主機凝汽器真空及排汽溫度未變化。

3）軸封加熱器及多級水封系統：為檢驗軸封加熱器運行中是否存在水位過低對機組真空的影響，節流多級水封出口至凝汽器的回水手動門，保持軸封加熱器的高水位運行，觀察凝汽器真空及排汽溫度未有變化，排除了軸封加熱器及多級水封系統對凝汽器真空的影響。

4）主機抽真空系統：機組配置了2臺100%容量的水環式真空泵，每臺真空泵吸入口管道上設有手動關斷閥和入口氣動閥，機組正常運行時，兩臺真空泵的入口手動關斷閥在開啟位置，運行真空泵的入口氣動閥處于開啟位置，備用真空泵入口氣動閥處于關閉位置，兩臺真空泵采用一運一備運行方式。運行中，加關備用真空泵入口手動關斷閥后，凝汽器真空及排汽溫度未見明顯變化，因此，可判斷備用真空泵入口氣動門關閉嚴密，不存在漏空氣現象。為檢驗運行真空泵入口氣動閥是否嚴密，在進行凝汽器真空嚴密性試驗時，加關運行真空泵入口關斷閥；經檢驗，該真空泵入口氣動門關閉嚴密，不存在漏空氣現象。

2.2 開展真空查漏

當凝汽器真空系統嚴密性試驗不合格時，電廠通常采用凝汽器灌水查漏法和肥皂水查漏法對凝汽器真空系統進行查漏。

1）利用機組調停和臨修機會，多次對凝汽器真空系統進行高水位灌水查漏（灌水至低壓缸軸封瓦窩處），先后發現并消除了幾處小的滲漏點。為檢驗幾個滲漏點是否完全消除，對凝汽器真空系統重新灌水檢查，確認發現的幾處漏點予以消除。機組啟動正常后，進行了凝汽器真空嚴密性試驗，試驗結果與修前試驗數據對比，收效甚微。

2）為排查低壓缸人孔法蘭、低壓缸排汽安全閥、低壓缸進汽導管與低壓缸連接法蘭等不適于灌水檢漏的部位是否存在漏點，在機組啟動后，通過肥皂水查漏對這些部位的法蘭接合面進行逐一排查；在發現低壓缸人孔法蘭、安全閥、中低壓缸導氣管連接處存在微量滲漏后，采用密封膠對上述漏點進行了密封。

3）采用“氦質譜查漏儀”查漏法[3]對2號機凝汽器真空系統所涉及的凝汽器本體、主機及小機低壓缸本體部分、軸封、真空系統的閥門、法蘭、結合面、焊口等進行排查，未查出明顯的漏點。

經過對2號機凝汽器真空系統持續近半年的排查治理，取得了一定的進展，機組真空嚴密性平均維持在250 Pa/min左右。

2.3 完善查漏方向

從以往對機組凝汽器真空系統治理情況分析來看，凝汽器真空系統自身泄漏情況基本排除，與凝汽器真空系統相連接的其他系統管閥是否存在內漏，還未查明。經過深入排查，發現#2機組三臺高壓加熱器、四臺低壓加熱器的事故疏水通向凝汽器的事故疏水閥前、后管道上，分別設計有放水管（見圖1），其主要作用是高、低加的事故疏水氣閥檢修時，將事故疏水管道內的積水放盡，便于閥門檢修，在該放水管上安裝有一手動放水閥，放水排至凝汽器下部的排水總管上。同樣，在除鹽水至凝汽器第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ路補水管的氣動補水閥前后的管道上，均設有放水管并裝有放水門，放水管接在凝汽器下部的一個排水總管上。另外，在凝汽器底部的排水總管上，接有其他的疏放水，如：凝汽器的熱井放水、機組供熱管道上疏水管道，高加的正常疏水管道的排水等。排水總管內匯聚的各路疏放水，排至凝汽器下部的排污井內，總管的排口插入排污井內（水面以下）。機組正常運行時，上述所有的放水閥處于關閉位置。經分析，高、低壓加熱器的事故疏水閥后管道以及凝汽器三路補水氣動閥后的管道與凝汽器相連接，屬于負壓部分，當高、低加加熱器事故疏水閥后的管道上放水門以及凝汽器三路補水氣動閥后的管道上放水門不嚴時，將影響到凝汽器的真空。因此，無論采用凝汽器“灌水查漏法”、“肥皂水查漏法”、還是采用“氦質譜查漏儀”查漏方法，均未檢查到上述閥門微量內漏情況。再者，對凝汽器進行灌水查漏時，凝汽器所接的臨時水位計的水位指示未發現明顯變化。

圖1 改造前疏放水系統

3 改造效果對比

為進一步改善2號機組真空系統嚴密性，對上述系統進行了技術改造，即：將高、低壓加熱器的事故疏水閥后管道上放水管和凝汽器三路補水氣動閥后的管道上的放水取消（見圖2）；當上述閥門檢修時，可通過氣動閥前的放水門將管道內的存水排掉，不影響設備的檢修和維護。

圖2 改造后疏放水系統

同時，為防止凝汽器真空系統在C修期間有新的漏點，在機組啟動前，對凝汽器汽側再次進行灌水查漏，當凝汽器灌至規定水位后，對凝汽器真空系統全面的排查，未發現漏點。2號機組啟動后，為檢驗機組利用C修期間針對凝汽器真空系統的治理效果，機組在80%額定工況下，進行了凝汽器真空嚴密性試驗，5 min平均下降48 Pa/min。

表1 治理前后真空嚴密性試驗結果對比

通過近一年來堅持不懈的治理，機組凝汽器真空系統嚴密性取得明顯的效果。

4 結語

火力發電廠的凝汽器真空系統，是電廠整個熱力系統中，結構龐大、系統最為復雜，因制造質量、安裝工藝和日常維護不當等，使凝汽器真空系統漏入空氣，造成真空系統嚴密性不合格。在采取調整運行方式、凝汽器汽側灌水查漏、肥皂水查漏、氦質譜檢漏等方法查漏無果的情況下，通過對2號機組凝汽器真空系統相連接的其他系統管閥的深入排查及技術改造，徹底排除了導致凝汽器真空嚴密性試驗不合格的主要漏點。經過真空系統綜合治理整改，機組凝汽器真空嚴密性由投產初期的350 Pa/min降低至50 Pa/min左右，達到集團公司的技術管理要求，提高了機組運行的安全性、經濟性。

[1]剪天聰.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1992.

[2]王濱.某電廠#3機組真空系統的檢漏及處理措施[J].華電技術，2011，33（4）∶35-36，76．

[3]張皓純.氦質譜檢漏技術在火電廠中的應用[J].能源技術，2004，25（6）∶257-258，260．