抽凝汽輪機組真空嚴密性綜合治理實踐

付媛媛 徐 俊 習 鵬 盧艷雙 侯建平

(中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部(以下簡稱熱電部)汽機聯合裝置有4臺抽汽凝結式汽輪機，冷卻排汽使用N-2800-1型對分雙流程表面式凝汽器，該凝汽器用海水冷卻，并且在凝汽器底部設有鼓泡除氧器。每臺機組設置兩臺真空泵，一用一備。中國石油化工集團有限公司對電站凝汽系統真空嚴密性的指標要求為真空度下降速度不高于0.4 kPa/min。

按照凝汽器達標的要求，熱電部4號機組每月進行一次真空嚴密性試驗，2017年6月26日，4號機真空嚴密性試驗數據為0.228 kPa/min，真空嚴密性合格；2017年7月5日，真空嚴密性試驗數據為0.580 kPa/min，不合格。自2017年7月以后，該機組的真空嚴密性試驗一直不合格，有幾次甚至試驗暫停無法繼續進行。期間，4號機共有6次停機次，其中3次為消缺性檢修，利用這3次檢修機會對真空系統進行了分析及處理。

1 真空系統介紹

真空系統由抽真空系統和密封蒸汽系統組成(見圖1)，其作用是通過建立凝汽器的高真空來建立汽輪機組的低背壓，使蒸汽能夠最大限度地

圖1 真空系統示意

把熱焓轉變為汽輪機的動能。所以汽輪機抽真空系統性能的優劣將直接影響抽凝汽輪機組的經濟性和安全性，真空嚴密性是檢驗真空系統性能優劣的重要指標。

汽輪機真空嚴密性差的危害主要包括：一是真空嚴密性差時，漏入真空系統的空氣較多，真空泵若不能將漏入的空氣及時抽走，將導致機組的排汽壓力和排汽溫度上升，汽輪機組的效率降低，增加供電煤耗，也可能威脅汽輪機的安全運行，并且由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數降低，也會導致排汽溫度上升；二是為了將漏入真空系統的空氣及時地抽出，需增加真空泵的負荷，會導致用電的上升，經濟性差；三是由于漏入了空氣，導致凝汽器過冷度過大，系統熱經濟性降低，凝結水溶氧增加，可能造成低壓設備氧腐蝕。

2 影響真空嚴密性的因素分析

汽輪機真空嚴密性差的主要原因是真空系統存在漏點，根據現場實際情況分析及資料查找，總結了影響4號機組真空嚴密性的主要原因。

2.1 低壓缸結合面泄漏

在檢修過程中，發現汽缸的檢修和安裝質量存在問題，如汽缸夾層和法蘭加熱裝置使用不當，汽缸保溫拆除過早或檢修后保溫恢復不當會導致汽缸法蘭結合面不嚴或有殘余應力存在；同時機組啟動、停止過程中加減負荷過快會產生較大的交變應力，在應力作用下，隨著運行時間增加，上下缸的結合面吻合度差，局部產生間隙。

2.2 真空泵、低加進汽門、疏水門泄漏以及其他閥門管道等泄漏

因機組已運行20多年，管道及焊口等位置易出現腐蝕、失效問題。經過分析，主要有低加疏水系統內漏、凝汽器汽側人孔門及喉部焊縫泄漏、低壓防爆門泄漏、凝結水管道泄漏、抽空氣系統閥門泄漏、排汽管疏水U形水封被破壞、疏擴焊口或伸縮節漏等。

3 漏點排查及處理

3.1 塑料紙吸力試驗法

運行中用塑料紙對真空系統進行排摸，特別是對真空泵及其閥門、低加進汽門、疏水門、凝汽器汽側人孔門及喉部焊縫、低壓防爆門、凝結水管道泄漏、抽空氣系統閥門、排汽管疏水U形水封、疏擴焊口進行檢查，均未找到明顯漏點。

3.2 燭火分析法

檢修時通過干拉真空，用蠟燭火對低壓缸平面、垂直中分面進行查漏，未查到明顯漏點。

3.3 真空系統管道漏點的檢查和處理

利用停機消缺機會，對真空系統老舊管道進行檢查，發現凝結水泵進水管道底部腐蝕爛穿，有兩處明顯漏點，隨后進行了更換。

檢修結束進行真空嚴密性試驗(見表1)，均不合格，第二次下降速度明顯減少，但仍存在低壓部分漏空氣現象。

表1 檢修后不同工況下的嚴密性試驗

3.4 高位灌水捉漏

為避免在高位灌水捉漏中微小滲漏不易在保溫鐵皮中滲出和察覺的情況，此次檢修嚴格按照《汽機聯合裝置真空系統檢修捉漏標準化工作流程》對真空系統的管道保溫進行拆除，如疏水膨脹箱本體、疏水至凝汽器管道、1#和2#低壓加熱器疏水口與本體之間的焊縫，低加疏水管、五段、六段抽汽口、1#和2#低壓加熱器進汽門等保溫全部拆除。通過高位灌水發現下列漏點：疏擴上下焊口滲水，凝汽器底部放水門漏水，五段抽汽逆止門閥桿泄漏，低壓抽汽安全門甲組后法蘭泄漏，門桿漏氣逆止門閥桿泄漏，高低壓門桿泄漏，汽聯通門汽38漏水，鼓泡人孔門滴水，凝汽器底部放水門內漏，并且目視檢查灌水高度以上部位無明顯漏點。機組運行后做真空嚴密性試驗，真空度下降速度為0.60 kPa/min，仍不合格。

3.5 氦氣捉漏

通過幾次檢修，先后采用了灌水捉漏、塑料紙吸力試驗、燭火試驗對多點進行排查和維修，真空嚴密性試驗仍不合格。因采用傳統的捉漏方式未能解決真空嚴密性問題，決定采用氦氣檢漏儀對4號機組真空系統進行徹底檢查。

3.5.1 氦質譜檢漏儀真空查漏法

凝汽器真空系統壓力低主要是由于系統內有管道或儀表接口松動，墊片破損或焊口裂縫造成空氣被吸入產生的。漏入真空系統的空氣需通過真空泵抽出，排到大氣中。試驗中，將高靈敏度氦質譜檢漏儀的吸槍架在真空泵排氣口，將氦氣噴灑到真空系統各個可能發生泄漏的區域。若有漏點，氦氣將被負壓吸入到凝汽器中，由真空泵抽出，通過排氣口排到大氣中，吸槍會吸入部分帶有氦氣分子的氣體，檢漏儀便會顯示出檢測到的氦氣含量。漏點越大，被吸入的氦氣量就越多，被檢漏儀捕捉到的氦氣分子也越多，這樣就能準確鎖定漏點的位置和大小。

3.5.2 氦氣捉漏實踐

在運行中，運用氦氣捉漏的方式對可疑點進行逐一排查，最終發現五段抽汽小母管和軸封汽回汽管匯合處存在漏點，由于該處位置狹小，操作困難，機組運行中拆除保溫檢查處理可能會導致漏點增大機組快速甩真空，故將記錄處理結果記錄備案，待機組停機時處理。

3.6 工藝數據分析判斷

對工藝參數進行檢查時，發現五抽溫度為110 ℃，而正常應該為70 ℃左右。由于機組軸封回汽至五段抽汽，分析在這個部位由于漏空氣無法維持負壓，使機組軸封回汽無法進入五段抽汽，而是被吸入低壓汽缸，引起五段抽汽溫度異常升高。從氦氣捉漏情況和五段抽汽溫度的異常升高綜合分析基本確定重點部位。

2020年利用停機機會，待汽缸溫度下降后，將五段抽汽口處保溫全部拆除，然后進行凝汽器灌水，凝汽器灌水水位按規定要灌到汽封洼窩20 cm以下。由于上次灌水捉漏未徹底解決問題，此次灌水時將水位控制到汽封洼窩以上，使連接汽缸的管道全部有水。重點檢查了氦氣檢漏和工藝數據分析懷疑部位，發現汽缸下面接近五段抽汽口的汽缸疏水管道腐蝕有洞，并對此段管道進行全部更換。

4 治理效果

通過此次治理，真空嚴密性試驗從檢修前平均每分鐘下降0.66 kPa(不合格)到檢修后平均每分鐘下降0.24 kPa(合格)，機組真空度同比上升了2.2 kPa，端差也下降了6.5 K(見表2)。按50 MW機組真空每升高1 kPa，對發電煤耗的影響3 g/kWh計算，機組真空提高2.2 kPa，煤耗共下降6.6 g/kWh。按照4號機組年耗電34.48 GWh計算，每年可節約發電燃煤2.275 kt，以煤的平均價格768元/t計算，可節約發電成本174.7萬元。

表2 4號機背壓及端差數據對比

5 結語

汽輪機組的真空系統嚴密性差是一個長期困擾電廠的老大難問題，不僅會造成汽輪機排汽溫度上升，有效焓降減小，汽輪機效率降低，循環效率降低，而且還會導致排汽缸變形和振動?？諝膺M入凝汽器也會導致凝結水含氧量不合格，腐蝕鍋爐、汽輪機設備，長時間會對設備帶來嚴重影響。因此，在機組運行過程中應密切監視真空系統真空度，當真空度較低時，分析引起真空度下降的原因、確定泄漏的部位，并選擇合理的治理方案對提高真空系統的嚴密性具有重要意義。