俄制500 MW汽輪機運行中凝汽器循環水單側隔離查漏方法

鄭 金

(華能伊敏電廠，內蒙古 呼倫貝爾 021008)

凝汽設備是凝汽式汽輪機組的一個重要組成部分，其工作性能的好壞直接影響著汽輪機的排汽壓力，而排汽壓力又直接影響汽輪機組的循環熱效率，即影響著整個機組的經濟性和安全性。凝汽器較普遍存在著泄漏問題，而且隨著機組長周期運行，即凝汽器運行時間的延長，泄漏問題越來越突出。特別在超臨界直流鍋爐中對爐水需求品質高的背景下，凝汽器泄漏問題已經嚴重影響機組的安全經濟運行。由于凝汽器回收疏水種類較多，在沒有徹底排除回收疏水水質異常影響外，還存在一旦冒著低真空的風險凝汽器循環水單側停運后未出現泄漏點的擔憂[1-2]。

華能伊敏電廠一期裝機兩臺500 MW超臨界燃煤機組，1998年11月9日和1999年9月14日1號、2號機組先后投產發電。機組投產運行后伴隨系統的優化加之熱耗高，于2014—2016年先后進行了1號、2號機組通流部分改造。自2017年以來，1號機組凝汽器曾三次發生泄漏而且泄漏點均出現在相同區域。為此，在機組運行中實施凝汽器單側循環水隔離查漏，并積累了一些較為完善的查漏操作方法。

1 計及諧波的逆變器并網模型

1號、2號機組原為俄羅斯波道爾斯克奧爾忠尼啟澤機械制造廠與列寧格勒金屬制造廠早期生產的500 MW超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽沖動凝汽器式K-500-240-4型汽輪機。由于設計水平及加工制造工藝的限制，機組的效率較低、熱耗率較高，在2014—2016年間，由南京汽輪機制造廠對1號、2號機組的高、中壓缸進行通流部分增容改造?，F機組型號為N550-23.54/540/540型汽輪機為超臨界壓力單軸、四缸、四排汽、凝汽式汽輪機。但冷端凝汽器仍為原俄羅斯設計生產。

2 凝汽器的運行監督

對凝汽器的運行監督措施主要有：真空接近最有利真空程度；凝結水過冷度；凝結水水質合格程度。凝結水水質主要是指硬度、電導率、PH值、含氧量等指標。由于凝汽器冷卻水管脹接口不嚴或冷卻水管被腐蝕損壞等原因，循環水從凝汽器冷卻水側泄漏至汽側，使凝結水水質惡化，將導致凝結水處理的運行費用的增加[3]。若泄漏比較嚴重影響凝結水的品質，將會使鍋爐的受熱面甚至汽輪機通流部分產生結垢、腐蝕等，從而影響機爐設備的安全經濟運行。因此，凝汽器運行中必須加強對凝結水水質的監督，一旦發現凝結水水質惡化必須跟蹤監視變化趨勢，并及時排查惡化原因，迅速采取措施消除缺陷。

3 凝汽器泄漏原因

從實踐來看，造成凝汽器冷卻水管泄漏的原因大致有以下幾方面。

(1)在低壓缸檢修期間，防護板布置安裝不到位，使工器具、零部件不慎掉入凝汽器中，從而導致冷去水管被嚴重砸傷。

(2)在機組運行中，因凝汽器冷卻水管上部位置布設了很多的管道以及疏水防護板等，如果這些裝置安裝焊接出現了問題就可能發生脫落、斷裂，進而掉入凝汽器中將冷卻水管砸傷。

(3)凝汽器冷卻水管，尤其是靠近疏水口位置，因疏水消能器失效，導致大量高能疏水蒸汽沖刷管子，造成冷卻水管嚴重減薄而發生穿漏。此外，高壓清洗冷卻水管過程中，局部清洗過度時，很容易沖蝕冷卻水管內壁，使局部冷去水管減薄泄漏。

4 凝汽器主要故障

(1)凝汽器冷卻水管泄漏、凝結水質超標，使凝汽器循環水膠球清洗系統無法定期投運，凝汽器端差增大，嚴重影響機組真空，被迫對凝汽器循環水在機組運行中一、二流道依次停運進行單側查漏。俄制500 MW機組由于循環水系統設計復雜、閥門嚴密性很差，凝汽器在運行中單側循環水隔離非常困難，當單元除鹽處理能力不足導致給水品質惡化時被迫停機。

(2)循環水系統閥門多為蝶閥，閥體閥芯尺寸較大，運行中操作次數少、結垢銹蝕嚴重，凝汽器單側停運隔離過程中經常出現卡澀掉電、傳動機構與閥芯脫離、閥芯脫落。

(3)伊敏電廠機組長周期運行因冬季水塔填料破損，經常使凝汽器單側循環水停運時機組真空無法維持，甚至因凝汽器入口水室端蓋填料、膠球堵塞致使單側停運時凝汽器端部人孔法蘭嚴重漏水，特別表現在給水泵汽輪機凝汽器更為顯著。主機凝汽器進口水室端蓋堵塞情況見圖1。

圖1 主機凝汽器進口水室端蓋堵塞情況

(4)循環水泵出口蝶閥動作不穩定，有時對凝汽器的沖擊很大，甚至造成凝汽器、發電機氫冷器以及勵磁機空冷器的端蓋泄漏，甚至在循環水出口管道未完全注滿水情況下啟動循環泵開出口門時，對凝汽器的沖擊泄漏造成加劇影響。

5 機組運行中凝汽器循環水單側隔離方法

5.1 大規模排查

在汽機專業帶領下，對1號機進行了大規模排查，先后將1號、2號機熱網尖峰、基本加熱器，一期新、老全廠加熱器，三期首站疏水，11號、12號小機凝結水，機爐疏水箱，這些可能影響水質的系統隔離，并跟蹤進行化驗分析。

依次采取了提高一級凝泵出口壓力至0.8 MPa，降低冷卻水泵壓力至0.5 MPa，防止循環水竄入凝結水；凝泵密封水至疏水箱檢查門開啟化驗水質；汽泵密封水回水開啟檢查門化驗水質；電泵組密封水回水取樣監測等措施。

在外圍系統徹底排查且水質無明顯變化后，在廠部、發電領導的要求下，冒著低真空的風險，首先給水泵汽輪機凝汽器進行單側清掃滿足停運后，對主機成功的進行了單側循環水停運。

5.2 泄漏查找

伊敏電廠1號機自2017年3月23日機組B級檢修后啟動并網截止至今連續長周期運行365天，先后分別在2017年4月12日和2017年11月20日、2018年3月7日發生凝汽器冷卻水管泄漏。

針對伊敏電廠一期機組循環水系統的設計實際特點，主機凝汽器循環水一、二流道分別接帶11、12號給水泵汽輪機凝汽器循環水的一、二流道。若要將主機凝汽器循環水一或二流道停運隔離，必須使給水泵汽輪機凝汽器循環水一、二流道具備停運條件，否則無法對主機凝汽器循環水實現單側隔離查漏或清掃。

2017年的兩次泄漏隔離安全措施，首先對給水泵汽輪機凝汽器一、二流道進行由循環水入口門后的反沖洗排水進行反沖洗(因給水泵汽輪機凝汽器循環水進、出口門不嚴無法單側清掃)，直至給水泵汽輪機一、二流道均滿足單側停運后，方可對主機凝汽器循環水進行單側隔離停運進行清掃或查漏。

本次泄漏時間是2018年3月7日，利用同前兩次的給水泵汽輪機凝汽器循環水反沖洗后，小機(給水泵汽輪機)凝汽器單獨停運二流道循環水真空勉強維持，而單獨停運小機凝汽器一流道循環水，12號小機凝汽器真空無法維持停運10 min，真空達52.9 kPa，保護動作值為60 kPa，對機組安全運行直接構成威脅。2018年3月14日利用環境溫度低、機組負荷低時段對1號機組凝汽器循環水二流道進行單側停運隔離，化學水質無變化，表明排除凝汽器二流道循環水存在泄漏的可能。

2018年3月16日前后夜班，經伊敏電廠技術人員探究將12號小機凝汽器循環水入口門后反沖洗管加裝連通管，在停運凝汽器一流道循環水前將聯通門開啟，即讓12號小機凝汽器循環水二流道分帶部分一流道循環水，維持12號小機凝汽器循環水一流道回水門開啟位，使在主小機一流道循環水單側停運期間，12號小機部分一流道回水至主機一流道凝汽器循環水出口門前，再由主機凝汽器一流道膠球泵排向一流道凝汽器循環水入口管，將11號循環水泵出口門開啟倒回前池的方式再次成功的進行一流道凝汽器循環水單側停運隔離措施。

5.3 凝汽器冷卻水管在線快速查漏方法

凝汽器在線查漏過程中采用的方法一般有充氦法和泡沫法、塑料薄膜覆蓋法、聽診器檢測法等。以下將對充氦法在凝汽器冷卻水管快速查漏過程中的應用進行具體分析。本文介紹一種充氦檢漏方法，所選用的德國萊寶UL200+氦檢漏儀具有快速易用等特點，而且具有高靈敏度以及實用性。對于UL200+氦檢漏設備而言，其最小查漏率為1×10-8， 可對較小泄漏點進行檢測。

由于凝汽器汽側、抽真空聯接管以及冷卻水管外壁部件處于高真空狀態下，氦氣在凝汽器真空負壓的作用下經漏點迅速進入真空系統，隨真空系統的不凝結氣體經真空泵排向大氣，利用高精度的氦氣檢漏儀在真空泵汽水分離器排氣口收集取樣，根據氦氣檢漏儀檢漏量，判定被測區域是否存在漏點及漏點大小。

在進行充氦查漏法之前，需要將凝汽器水室的循環水放干凈后，只需打開其中一側的人孔門，用噴槍向水室內噴射入適量的氦氣，如果該側冷卻水管無漏點，真空泵終端的氦氣檢漏儀就監測不到數據，說明泄漏點在另外一個水室。相反，如果該側冷卻水管有漏點，氦氣就會通過漏點被吸入真空系統，再通過真空泵排氣口排出，最后被探頭采集并送至氦質譜儀檢測。

氦氣查漏可以和泡沫查漏法結合使用，具體流程是先用氦氣查漏法，判斷具體是那側凝汽器泄漏(本機組為單軸四缸四排結構，排汽對應6個凝汽器水室)，然后再用泡沫查漏法對懷疑泄漏的水室里的所有冷卻水管涂抹泡沫，查出具體是哪幾根冷卻水管泄漏，然后打進用塑料的堵頭。在此過程中，適當降低機組負荷至250 MW左右，停運需真空查漏的一側凝汽器，將前、后水室內的水放凈，打開人孔門，清掃端管板表面附著的雜物；啟動在線泡沫檢漏機，將泡沫檢漏劑均勻的噴涂在前、后水室的端管板表面；用刮板刮平端管板表面的泡沫，使管口形成一層豐厚平整的白色泡沫層；管口處泡沫層向內凹陷的地方，則為泄漏的冷卻水管。凝汽器冷卻水管堵漏堵設備見圖2。

機組冷態啟動前真空系統高水位注水查漏時，將凝汽器水側進出口一、二流道人孔打開檢查冷卻水管是否存在泄漏。

6 凝汽器循環水單側停運查漏注意事項

(1)發現水質異常必須對凝汽器回收的所有疏水水質徹底可靠排除后方可考慮單側清掃。

圖2 凝汽器冷卻水管堵漏設備

(2)12號小機竄軸在單側停運前后竄軸由-0.33 mm增大至-0.45 mm；小機排汽室溫度最高達156℃。

(3)小機真空由7.1 kPa高至54.7 kPa，主機真空4.0 kPa下降至6.4 kPa。

(4)檢修人員在凝汽器進出口水室防止出現水淹。

(5)主機一流道膠球保證連續運行。

(6)檢修人員在凝汽器水室查漏應間斷進行防止出現窒息。

(7)治漏后恢復循環水運行過程中防止出現掉真空。

(8)主、小機振動。

(9)加堵時不能過度。

(10)必須保證查漏的全面徹底性。

(11)時刻監視凝汽器進出口水室下方管道水位變化趨勢。

(12)循環水泵出口門開位防突關支撐。

7 預防凝汽器冷卻水管泄漏方法

(1)機組檢修時對凝汽器回收疏水口處消能器檢查。主、小機凝汽器循環水系統進、出口門定期檢修確保閥門能關閉嚴密。

(2)建議加強對地處寒冷地區機組的水塔填料破損治理。

(3)循環水濃縮倍率的合理控制，循環水補水水質的穩定。

(4)凝汽器循環水膠球清洗系統的定期投運，進而減少循環水對凝汽器冷卻水管的腐蝕，

(5)凝結水質指標監督在線儀表可靠投運并加強監視。

(6)對于涉及兩臺循環機組而單循環泵運行方式時，盡量使每臺循環泵運行小時數相同，避免出現某流道堵塞嚴重。

(7)主小機凝汽器循環水進出口門具有開關過程中實現中停功能。

(8)涉及循環水系統操作應緩慢進行防止系統存在大量空氣導致水錘現象發生，確保機組長周期安全穩定運行。

8 結語

凝汽器冷卻水管在機組運行過程中通常會出現泄漏現象，為了能夠有效檢查和防范泄漏，建議充氦查漏法與塑料薄膜覆蓋查漏法結合使用，而且在具體的應用過程中，應當對其進行不斷的創新和改進，以此來防范凝汽器泄漏。