330 MW機組真空嚴密性不合格的原因分析及處理

李 勇

江蘇華電揚州發電有限公司運行部

0 概述

某廠2×330 MW 機組，汽輪機是由哈爾濱汽輪機有限公司生產的C300/N330-16.67/538/538型亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓缸合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機。每臺機組配置三臺給水泵，其中兩臺為汽動給水泵，采用NGZ84.6/83.5/06 型小汽輪機驅動，一臺為電動給水泵，機組正常運行時兩臺汽動給水泵運行，電動給水泵備用。凝汽器型式為單背壓、單殼體、對分雙流程、表面式凝汽器，額定背壓4.9 kPa。每臺機組分別配置兩臺功率為110 kW 的TC-11E 型水環式真空泵，單臺真空泵抽氣量為61 kg/h～90 kg/h[1]。

兩臺機組自2005 年投產以來真空嚴密性一直保持在良好的水平。根據運行規程規定，真空嚴密性合格標準（每分鐘下降值）＜0.27 kPa/min。2017 年5 月，#7 機組在真空嚴密性試驗過程中，發現真空泵進口蝶閥關閉后，真空下降速度較快，真空嚴密性試驗不合格，試驗數據結果遠超合格值，對機組的經濟性和安全性造成了一定的影響。

1 真空嚴密性降低的危害[2]

1）真空嚴密性降低，漏入真空系統的空氣較多，水環式真空泵如果不能及時將漏入的空氣抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度會隨之上升，將導致汽輪機發電機組的效率降低，增加供電煤耗，嚴重時可能威脅汽輪機的安全運行。由于空氣的存在，汽輪機排汽與循環水的換熱系數降低，導致凝汽器端差增大。

2）漏入真空系統的空氣雖然能夠及時被真空泵抽出，但是需要增加真空泵的負荷，增加廠用電率。

3）由于空氣的漏入，將導致凝結水過冷度增大，熱力系統熱經濟性下降，還會導致凝結水溶氧增加，可能造成低壓設備的氧腐蝕。

2 真空嚴密性試驗方法及標準[3]

真空嚴密性是凝汽式汽輪機組的一項重要指標，它代表機組負壓系統的嚴密程度，用真空下降速度來表示。真空嚴密性試驗時，應維持機組負荷在額定負荷的80%穩定運行，確認機組及各輔機運行正常，關閉真空泵入口蝶閥，每分鐘記錄一次真空和排汽溫度數據，連續記錄8 min，取后5 min 內真空下降值，計算每分鐘真空平均下降值，真空嚴密性試驗合格標準為真空下降速率＜0.27 kPa/min。其計算公式見式（1）。

3 影響真空嚴密性的主要因素

空氣漏入凝汽器負壓系統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和漏入凝汽器中不凝結氣體分壓力P2，根據道爾頓定律，凝汽器中混合氣體的總壓力為凝汽器內所有氣體分壓力之和P，公式為式（2）

凝汽器真空系統泄漏將使凝汽器中不能凝結的氣體分壓力增加，這些不凝結氣體所占的比例增加，將使凝汽器真空度下降[4]。

影響機組真空系統嚴密性的主要原因是負壓系統進入了過量空氣, 而空氣的漏入通過兩條途徑: 一是通過機組真空系統的漏點漏入, 二是蒸汽中的其它氣體隨同蒸汽一起排入凝汽器。因此,空氣主要是通過機組負壓狀態部件的不嚴密處漏入。通過分析，得出可能造成負壓系統漏入空氣的主要原因如下：

1）主機及小機軸封系統異常。汽機軸封系統的主要作用是防止高壓部分蒸汽外漏，低壓部分的空氣漏入系統。運行中，由于主機低壓缸及小機排汽端處于真空狀態，因此，低壓軸封的工作壓力是否正常，對整個真空系統的嚴密性有著重要的影響，當低壓軸封工作壓力過低時，外界的空氣將通過低壓軸封漏入真空系統，造成真空嚴密性下降。另外，主機和小機低壓軸封間隙的調整、軸封齒的磨損程度對真空有著重要影響。軸封間隙過大或軸封齒在運行過程中磨損嚴重,也會使空氣從低壓軸封處漏入真空系統[5]。

2）真空破壞門內漏。真空破壞門作用是機組在緊急停機和過臨界轉速時快速停機防止機組造成損壞，所謂破壞是打開該閥門讓空氣進入凝汽器。如果運行中真空破壞門存在內漏的現象，將導致凝汽器真空嚴密性下降。

3）備用真空泵入口閥內漏、真空系統管道疏水或者放地溝閥門關閉不嚴密或者內漏，將造成空氣漏入真空系統，導致凝汽器真空嚴密性下降。

4）汽泵單級水封破壞。運行中汽泵密封水回水通過單級水封回至凝汽器，如果運行中單級水封被破壞，將導致空氣通過單級水封漏入凝汽器，影響機組真空。

5）軸加水位異常。軸加疏水至凝汽器多級水封破壞，運行中如果軸加水位過低，造成軸封加熱器疏水多級水封破壞，將導致凝汽器真空嚴密性下降。

6）凝結水補水箱水位過低。當除鹽水箱水位過低，空氣將通過凝汽器補水管道漏入凝汽器，造成真空下降。

7）主機及小機防爆門和低壓缸防爆門不嚴密造成空氣漏入凝汽器。

8）凝泵入口管道、空氣門、濾網、汽側放水門有泄漏點。

9）凝汽器、低壓缸結合面、高壓加熱器事故疏水至事故擴容器管道、低加疏水系統管道、本體疏水擴容器及與之連接的相關管道閥門、小機排汽管道以及負壓系統其他管道法蘭、測點等存在泄漏點。

4 真空嚴密性不合格的原因分析及處理

4.1 汽機軸封系統檢查

軸封壓力過低會導致軸封低壓缸軸端漏入空氣，影響真空嚴密性，通過檢查發現軸封母管供汽壓力參數正常，始終控制在45 kPa～55 kPa 之間，基本正常。就地檢查兩臺小機軸封供汽各手動閥門開啟位置正確，小機軸封壓力正常。檢查低壓軸封溫度為149 ℃，小機軸封溫度為123 ℃，基本正常。運行人員將軸封母管壓力適當提高至60 kPa，觀察一段時間后，未見真空變化，排除了軸封壓力低導致汽機真空嚴密性不合格的因素。為防止軸封壓力過高造成軸封冒汽引起油中進水，運行人員將軸封壓力調回至正常值。

4.2 軸封加熱器檢查

就地檢查軸封加熱器水位在200 mm～300 mm之間，基本正常，軸抽風機運行正常。檢查軸加多級水封后放水閥在關閉狀態，對軸封加熱器多級水封進行適當的注水，未見真空變化，因此，排除了因軸封加熱器水位低，軸封多級水封破壞導致真空嚴密性不合格的因素。

4.3 真空破壞門內漏檢查

機場檢查真空破壞門關閉嚴密，未發現真空破壞門漏真空的異聲，閥體溫度正常，真空破壞門U型水封水位正常，再次將真空破壞門注水至溢流，真空未見變化，排除了真空破壞門內漏的可能。

4.4 檢查軸封及真空系統相關閥門開關位置是否正確

就地檢查主機及小機軸封各疏水門、多級水封后放水門關閉嚴密。

4.5 備用真空泵入口蝶閥內漏檢查

檢查備用真空泵入口蝶閥在全關位置，備用真空泵入口蝶閥后真空表顯示真空數值為零，閥體溫度正常，說明備用真空泵入口蝶閥嚴密。

4.6 汽泵密封水回水至凝汽器單級水封檢查

檢查#71、#72 汽泵密封水回水溫度分別為36℃、36.7℃，溫度正常，排除因汽泵密封水回水溫度過高造成單級水封中水汽化，導致單級水封破壞漏空氣的現象。為確認單級水封工作正常，運行人員將單級水封注水至溢流，真空未見變化。

4.7 凝泵入口管道、空氣門、濾網、汽側放水門泄漏點檢查

檢查系統相關閥門在關閉位置，凝結水泵電流正常指針無晃動，凝泵密封水壓力正常，密封水回水正常，檢查凝結水溶氧指標正常，說明凝泵入口管道、空氣門、濾網、汽側放水門泄漏的可能性不大。

4.8 灌水捉漏

凝汽器、低壓缸、低加疏水系統管道、小機排汽管道以及負壓系統其他管道法蘭、測點等可能存在細微的泄漏點。對于這些細微的漏點，運行中很難發現，需要通過灌水捉漏的方法發現漏點。為了消除漏點，利用機組小修對真空系統進行了一次灌水捉漏。

灌水捉漏須在汽輪機處于冷態下進行，確認高中壓缸溫度＜100 ℃后，在凝汽器汽側外接臨時水位計，通過外接臨時水位計觀察凝汽器實際水位，啟動凝結水輸送泵向凝汽器灌水，在補水過程中運行人員需加強巡查，密切監控凝汽器水位，灌水水位不得超過汽封洼窩，處于低壓軸下100 mm 為佳[6]。防止因水位過高，使水沿軸承油檔進入主油箱事故發生，當水位上升至12 m 時，停止上水，維持水位,進行全面檢查。

通過灌水捉漏檢查，在#7機組凝汽器東側喉部膨脹節處發現了漏點，膨脹節裂紋長達1.5 m。將凝汽器放水后對漏點進行了焊接處理，消除了漏點。機組啟動后，再次進行真空嚴密性試驗，真空下降速率為0.15 kPa/min，試驗合格，真空嚴密性試驗不合格的問題得到了解決。

5 結論

本文介紹了真空嚴密性降低的危害，并以某廠330 MW 機組汽輪機真空嚴密性試驗不合格為例，對造成機組真空嚴密性不合格的原因進行了分析，針對性地進行排查，最終通過灌水捉漏的方法找到并消除了漏點，真空嚴密性得到了保障，機組經濟性和安全性得到了提高。