氦質譜檢漏技術在電廠凝汽器真空治理上的應用

陳煒

華電國際鄒縣發電廠生產技術部 山東鄒城 273500

本文介紹了某綜合利用電廠凝汽器抽真空系統改造的背景和實施方案，選擇了羅茨泵+水環真空泵組凝汽器抽真空裝置，在機組啟動快速建立真空期間，使用原抽真空系統運行；在正常運行期間，切換到羅茨水環真空泵組而將原有的兩臺水環真空泵作備用，提高了運行的可靠性和經濟性。

1 真空檢漏設備工作原理

本次低壓側凝汽器真空檢漏所使用的設備是由安徽皖儀科技股份有限公司生產的SFJ-271型氦質譜檢漏儀，該設備可以對密閉容器焊縫、管道法蘭密封面、閥門盤根等負壓位置泄漏進行迅速定位和精確測量，儀器檢測精度可達5×10-12Pa·m3/s。氦質譜檢漏儀根據質譜學原理（圖1）設計，是一種用氦氣作為檢漏氣體制成的密閉性檢測儀器。該儀器具有靈敏度高、操作容易、檢測快速等優點。因為氦氣是一種無毒、質量輕的惰性氣體，所以氦氣作為檢漏氣體安全、可靠，非常適合發電企業等對現場管控要求較高的生產單位。

燈絲發射出來的電子在電離室內來回振蕩，與電離室內的氣體和經被檢件漏孔進入電離室的氦氣相互碰撞電離成正離子，這些離子在加速電場作用下進入磁場，由于洛倫茲力作用產生偏轉，形成圓弧形軌道，軌道半徑為：式中：R為離子偏轉軌道半徑（cm）；B為磁場強度（T）；M／Z為離子的質量／電荷比（正整數）；U為離子加速電壓（V）。由上式可得，當離子偏轉軌道半徑R、磁場強度B為定值時，如果加速電壓發生改變，不同質量的離子通過磁場和接收縫到達接收極，從而被接收器檢測到[1]。

2 氦質譜檢漏技術在電廠凝汽器真空治理上的應用

2.1 判斷泄漏點位置的方法

（1）凝結水溶氧含量的大小。真空系統不嚴，泄漏點主要分水側和汽側兩類。如泄漏點在水側，則對真空值影響較小，對凝結水溶氧影響較大；如泄漏點在汽側，則對真空值影響較大，對凝結水溶氧影響較小；（2）凝汽器兩側傳熱端差的比較。不同壓力等級的疏水排入疏水擴容器，與擴容器相連的負壓系統發生泄漏，則凝汽器傳熱端差將會增大；（3）凝汽器真空和排汽溫度的比較。發生泄漏的一側凝汽器真空值低，排汽溫度高；（4）手動開啟本體、抽汽及其他與凝結器連通的疏水閥。維持閥后正壓，檢查就地管道及真空值和真空泵電流變化情況，如有泄漏，可在正壓情況下檢查閥門冒汽情況或觀察真空的變化[2]。對于壓力較高的閥門，開啟時應慎重，防止開關后出現內漏；（5）停機機組凝汽器灌水查漏。真空系統包含大量的設備及系統，連接的動靜密封點多，輕微漏空的情況下很難發現漏點，常用的方法是在機組停機后對真空系統進行灌水查漏。這種方法比較直觀，缺點是灌水高度最高只能到汽缸的最低軸封洼窩處，高于軸封洼窩處因為灌不到水不易發現；（6）運行機組氦質譜檢漏儀查漏。使用氦質譜檢漏儀檢測真空泵排出的混合氣體中氦氣的濃度，根據這一濃度來衡量被檢測部位泄露的程度。

2.2 循環水系統運行異常

由于循環水流速過低或循環水雜質過多，在低流速下，循環水中的懸浮物會沉積在鈦管內壁，造成鈦管內部結垢，持續時間越久，結垢面積越大，就會使流過鈦管面的冷卻水量緩慢減小，從而逐步影響換熱，造成真空緩慢下降。

2.3 裝置的功能實現

本裝置增加了羅茨泵作為前級泵，提高了整個裝置的極限真空值。原來的抽真空設備的極限真空值是3.3KPa，本裝置的最低吸入絕對壓力是0.3KPa。抽吸能力提高，抽吸流量增加，使漏入凝汽器的空氣及時被抽出，保證了水蒸汽的對流換熱效果增強，減少傳熱溫差，降低水蒸汽的溫度，提高真空值。羅茨泵作為前級泵，和水環泵一塊承擔整個裝置的壓差，這樣把由單一水環泵產生的最低吸入絕對壓力進一步提高，完全滿足了凝汽器抽真空的需要。本裝置抽吸能力提高，抽吸流量增加[3]。

3 電廠真空系統漏點分析

真空系統中分布在水側和汽側的管道焊縫、法蘭結合面、活接密封面、閥門盤根、汽輪機軸封等動靜密封點發生泄漏，是系統嚴密性差的主要原因。其分為汽側泄漏和水側泄漏兩部分。當水側發生泄漏時，尤其是凝汽器內凝結水位下方發生泄漏時，該漏點不但影響真空數值，同時凝結水內溶氧量必然增大。當汽側泄漏時，漏點僅影響真空數值，溶氧量基本不變。#2機組C+等級檢修期間，已對凝汽器8.6m以下灌水查漏，現場沒有發現漏點且凝結水溶氧量始終保持在合格范圍內，故基本排除真空系統水側泄漏的可能。汽機專業把重點排查方向集中在8.6m以上低壓凝汽器汽側真空系統。

4 結語

在真空系統嚴密性檢漏工作中，影響真空因素眾多，牽扯管道系統面較廣，最重要的是準確判斷真空系統泄漏點的大體位置和范圍。要盡量利用排除法進行分系統、分區域、分設備的查找，做到不漏項。因為真空檢漏工作要求人員技術水平高，需要通過縝密的分析判斷漏點所在位置，所以歷來是電廠比較棘手、需要耗費大量人力和資金的工作。