600MW超臨界機組真空系統的檢漏及處理對策

汪杰斌，林建軍，章遐林，張建鋒，侯世保，閔 建，王 雷

（國投宣城發電有限責任公司，宣城242052）

1 機組概況

某發電公司1號機組汽輪機為600MW超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機，型號為 CLN600－24．2／566／566。機組采用復合變壓運行方式，汽輪機具有八級非調整回熱抽汽，汽輪機的額定轉速為3 000r／min，設有高、低壓兩個凝汽器，型式為雙殼體、雙背壓、雙進雙出、雙流程、橫向布置結構，額定排汽壓力4．4kPa／5．4kPa，平均4．9kPa，銘牌工況滿發時凝汽器平均背壓為11．8kPa。汽輪機真空是決定汽輪機經濟運行的主要指標，而真空系統嚴密性是影響汽輪機真空的主要因素之一。汽輪機正常運行時，一旦真空系統有泄漏，泄漏的空氣量大于抽氣器的抽出量，凝汽器真空將會受到影響，造成汽輪機低壓缸排汽壓力升高。低壓缸蒸汽焓降減少，在同樣蒸汽流量下汽輪機做功減少，熱耗增加，機組煤耗升高。因此提高真空系統嚴密性已成為火電廠節能降耗的有效途徑。

該發電公司1號機組自2011年11月小修后，機組真空系統嚴密性試驗一直很差，真空嚴密試驗結果均維持在Δp＝480Pa／min左右，造成因煤質差使機組帶負荷帶不上去。真空泵工作正常，循環水系統運行正常，汽輪機軸封系統調整也無效。對相關負壓系統進行人工查漏效果不明顯，經研究決定采用氦質譜檢漏儀對1號機組進行全面查漏和處理。

2 氦質譜檢測技術

真空系統灌水找漏必須在機組停運后、汽輪機缸溫降下來才能進行。氦質譜檢漏技術是一種應用于國內外的真空容器檢漏先進技術，與電廠普遍采用的灌水找漏法優勢明顯。該技術主要特點是：氦氣對系統設備無腐蝕，不溶解于水和蒸汽，對大氣無污染；儀器接收靈敏度高，漏點判斷準確，對真空系統細小的漏點也能檢測到，可不停機檢測，且容易掌握，成本費用低。氦氣是一種無毒、無味、對大氣無污染、性質穩定的惰性氣體。在特定溫度下，氦分子比除氫外的任何其他氣體都具有更高的粒子速度，因此氦比大多數其他探索氣體都能更快地穿過漏孔。利用氦氣作為汽輪機真空系統檢漏示蹤氣體，用噴射器逐一對真空系統設備每個部位釋放氦氣，如果該部位存在漏點，氦氣將被吸入，最終從抽氣器排出，通過氦氣檢測儀在抽氣器出口檢測示蹤氣體，從而可判斷真空系統的泄漏點位置和泄漏空氣量相對大小。近幾年此項新技術已在火電廠中推廣應用［1］。

3 汽輪機真空系統嚴密性的檢測范圍

在機組運行中檢查真空系統嚴密性的儀器是氦氣檢漏儀。該儀器可以檢測真空系統中焊縫、管接頭、法蘭和閥門接合處及軸封等的泄漏。使用時，將氦氣接近真空系統中可能泄漏的地方，經真空泵后取樣，由檢漏儀指示出試樣中含有的氦氣度，并發出報警聲響，從而分析確定泄漏的位置和泄漏的嚴重程度。檢漏前，首先要進行真空嚴密性試驗或采取分系統隔離真空嚴密性試驗對比，初步判斷真空泄漏可能發生的設備和系統管道的位置，并根據分析結果、超標程度制定試驗檢測方案。分系統、逐個部件地檢查，一般情況下主要檢測如下范圍：

（1）凝汽器及相連的負壓系統。凝汽器在真空系統中占主要部分，與汽側相聯的設備管道有二級旁路、三級減溫器、疏水擴容器、低加疏水、軸加疏水、空氣管道、真空破壞門、水位計等。與負壓系統有關的設備缺陷，如凝汽器底部熱井焊縫、三級減溫器焊縫和突變區應力集中部位裂紋，疏水擴容器長期沖刷、腐蝕造成泄漏，與負壓系統有關的閥門、管道、聯箱等老化，頻繁操作造成閥門格蘭、法蘭密封不嚴而影響真空嚴密性的情況也較為多見；汽輪機組的一些微正壓部位，如中低壓連通管法蘭由于剛度差，易變形造成法蘭泄漏，當低負荷時此處呈負壓而漏入空氣的情況也時有發生。

（2）汽輪機低壓缸及軸封。機組在正常運行時，低壓排汽、末級抽汽管道和加熱器部分處于負壓，機組在80%額定負荷以下運行時，次末級抽汽管道和加熱器部分也出現負壓（負壓區擴大），大、小機低壓缸防爆膜、低壓缸汽封以及接合面等常常是漏入空氣的重點部位。

（3）凝結水泵及入口。凝結水泵入口負壓部分；凝結水泵盤根損壞或密封水不投入（密封水壓過低等）都會造成真空系統泄漏，凝結水溶氧質量分數超標。

（4）其他負壓部分。低壓缸防爆門結合面法蘭，由于紙墊面積較大，且位置高，灌水找漏時水位達不到，一般不進行檢修，當法蘭不平整或紙墊裂紋時，空氣會經防爆門進入真空系統。蒸汽聯箱通過聯箱疏水與疏水擴容器相聯，當安全門閥芯密封面損壞或安全門起座后回座不到位時，空氣會經安全門進入真空系統。機組長期運行中，真空壓力表頭松動、排汽缸溫度計套管磨穿、電接點水位計接點松動等原因，亦造成真空系統泄漏。

4 處理對策

圖1為真空泵及排氣管布置，圖2為檢漏設備布置。

圖1 真空泵及排氣管布置圖

圖2 檢漏設備

4．1 現場真空系統檢漏

4．1．1 查漏方法

機組正常運行時采用SFJ－261型氦質譜檢漏儀對該公司1號機組負壓系統全面檢漏。空氣泄漏點的查尋主要技術指標：最小可檢泄漏率5×10－12Pa·m3／s，泄漏率顯示范圍1×10－3～1×10－12Pa·m3／s，啟動時間≤3min ，響應時間＜1s，檢漏口最高壓力1kPa，極限真空度5×10－4Pa。

檢漏方法如下：采用負壓采樣法，即將取樣吸槍安放在真空泵出口處的排氣管上方，對負壓系統的可疑泄漏處噴放氦氣，在取樣器連接的檢漏儀上顯示泄漏率的大小，將直接反映負壓系統中該點的泄漏程度。依據部頒電廠熱力試驗規程，其檢漏標準為：泄漏率≥1×10－6Pa·m3／s為大漏點；2．0×10－7Pa·m3／s≤泄漏率＜1×10－6Pa·m3／s為中漏點；泄漏率＜2．0×10－7Pa·m3／s為小漏點［2］。

4．1．2 現場檢漏數據

現場檢漏數據見表1。

表1 真空系統檢漏數據表

4．1．3 各點泄漏程度及治理重點

經分析，各點泄漏程度見表2。

表2 各泄漏點泄漏程度

經過分析得出：真空嚴密性差的治理重點為主汽輪機及給水泵汽輪機低壓缸防爆膜和中低壓缸汽側連通管。

4．2 對漏點的處理

對于以上大、中漏點，以主汽輪機及給水泵汽輪機低壓缸防爆膜和中低缸汽側連通管為重點，用專業密封膠予以封堵；對于小漏點用黃油予以涂抹。

4．3 存在問題及措施

機組負荷升降和機組啟、停機冷熱交換會引起密封膠軟化、開裂等，應定期做真空嚴密性試驗，確定泄漏量，可以兩周做一次，根據實際情況重新用檢漏儀查漏后予以再次封堵，確保機組真空系統嚴密性結果達國家標準（＜130Pa／min）。

5 真空系統治理前后數據對比

5．1 真空嚴密性試驗對比分析

圖3為真空系統治理前后真空嚴密性試驗數據（真空度的變化）。

圖3 真空嚴密性試驗數據對比

從圖3可以得出：采用氦質譜檢漏儀找出真空系統漏點，并進行治理后真空系統嚴密性有巨大差別，治理前為Δp＝480Pa／min，治理后為Δp＝110Pa／min，達到國家優秀標準（＜130Pa／min）。

5．2 真空度及排汽溫度對比分析

表3為真空系統治理前后真空度及排汽溫度對比。

采用真空度或采用排汽溫度對應的排汽壓力進行對比可知：本次對真空系統漏點的治理后真空度上升1kPa左右。

6 效益分析

600MW超臨界機組真空度對發電煤耗的影響試驗數據表明：當真空度每升高1kPa，煤耗約降低2．045g／（kW·h）［3］。按發電煤耗降低約2g／（kW·h），該 公 司 2011 年 度 發 電 量 37 億kW·h，標煤價 1 000 元／t，全年可節 約標煤（3 700 000 000×2）÷1 000 000＝7400t，折價7 400×1 000×10－4＝740萬元。

另外冬季12月和1月，循環水溫度較低，原采取單臺循環水泵高速運行，經過真空治理后可以單臺循環水泵低速運行。循環水泵高速運行電流為414．4A，低速運行電流為329．2A，電功率節省

式中：ΔP為循環水泵運行方式改變后節省的電功率，kW；U 為廠用電母線電壓，kV；I高速為循環水泵高速運行電流，A；I低速為循環水泵低速運行電流，A；cosφ1為循環水泵電機高速功率因數；cosφ2為循環水泵電機低速功率因數。

兩個月共節省電量：992．062×24×62＝1 476 188．26kW·h，按電價0．40元／（kW·h）計算，折合人民幣約1 476 188．26×0．4＝59萬元。

1號機組經過這次真空治理后，總計節約資金：740＋59＝799萬元，取得顯著的經濟效益。

7 結語

通過利用氦質譜檢漏儀對機組正常運行中真空系統進行檢漏工作，使該公司600MW機組的真空嚴密性由不合格狀態達到優秀水平，降低了發電煤耗和發電成本。充分利用現代科技手段查找機組運行中真空系統出現的問題，并采取解決措施，保證機組在最佳真空度下運行，并減少了廠用電，對于火電廠節能減排工作具有非常重要的意義。

［1］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．

［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］中國電力投資集團公司．600MW火電機組節能對標指導手冊［M］．1版．北京：中國電力出版社，2008．