300MW發(fā)電機(jī)組凝汽器真空嚴(yán)密性不合格原因分析及處理

姚玄

摘 要：真空嚴(yán)密性不合格是威脅汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素，文章對(duì)河北華電石家莊裕華熱電有限公司1號(hào)機(jī)組發(fā)生過(guò)的真空嚴(yán)密性不合格現(xiàn)象進(jìn)行分析，制定了合理的解決方案，實(shí)施后取得了良好的效果，徹底解決了真空嚴(yán)密性不合格的缺陷，對(duì)同類(lèi)設(shè)備的問(wèn)題處理具有有價(jià)值的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；真空嚴(yán)密性；不合格；原因；疏水；砂眼

引言

河北華電石家莊裕華熱電有限公司1號(hào)機(jī)組為C300/200-16.7/0.43/537/537亞臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，配套給水泵為2×50%B-MCR汽動(dòng)給水泵及備用1×30%B-MCR電動(dòng)調(diào)整給水泵。

根據(jù)《凝汽器與真空系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則DL/T932-2005》規(guī)定，機(jī)組容量≥100MW，真空嚴(yán)密性指標(biāo)應(yīng)≤0.27kPa/min。裕華熱電1號(hào)汽輪機(jī)組，于2014年6月份大修后啟動(dòng)，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)在0.46kPa/min，不能達(dá)到合格水平。

經(jīng)過(guò)分析原因并進(jìn)行了治理，最終解決了該問(wèn)題，保證了汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 真空嚴(yán)密性差對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的影響

汽輪機(jī)凝汽器真空嚴(yán)密性是凝汽器工作性能的重要指標(biāo)，是影響汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素之一。嚴(yán)密性下降會(huì)造成汽輪機(jī)低壓缸排汽溫度上升，熱力系統(tǒng)循環(huán)效率降低，凝汽器真空度每下降1kPa，發(fā)電功率降低1%?？諝膺M(jìn)入凝汽器也會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水含氧量升高，腐蝕鍋爐、汽輪機(jī)設(shè)備。因此，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)密切監(jiān)視汽輪機(jī)凝汽器的真空值，當(dāng)真空降低時(shí)，分析引起真空降低的原因，并選擇合理的處理方案，保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 存在問(wèn)題及現(xiàn)象

2009年1月裕華熱電1號(hào)機(jī)正式投產(chǎn)，真空嚴(yán)密性均為優(yōu)，2014年06月份1號(hào)機(jī)大修后啟動(dòng)，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)在0.46kPa/min，再啟動(dòng)一臺(tái)真空泵，真空值無(wú)變化，調(diào)整汽輪機(jī)汽封壓力及小機(jī)、軸加水封筒補(bǔ)水等手段，真空均無(wú)明顯改善。

3 原因分析

空氣泄漏入凝汽器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(gè)方面的原因，凝汽器中蒸汽壓力p1和泄漏至凝汽器中不凝結(jié)氣體的份量p2，根據(jù)道爾頓定律，凝汽器中混合物的總壓力為構(gòu)成混合物的所有氣體的分壓力之和，則凝汽器壓力p3為：

p3=p1+p2

凝汽器真空系統(tǒng)泄漏將使凝汽器中不能凝結(jié)氣體的分壓力增加，凝汽器中不能凝結(jié)氣體的份量增加將直接影響凝汽器真空的指標(biāo)。

影響凝汽器真空的因素比較多，包括凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性、凝汽器物理特性、真空泵出力、疏水系統(tǒng)閥門(mén)內(nèi)漏、循環(huán)水流量及溫度等，真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性差僅是引起凝汽器真空下降的重要因素之一。凝汽器的嚴(yán)密性包括兩個(gè)方面：汽測(cè)和水側(cè)兩部分區(qū)域，文章就汽測(cè)真空嚴(yán)密性降低問(wèn)題，結(jié)合裕華公司1號(hào)機(jī)組凝汽器泄漏診斷與處理工作實(shí)踐，對(duì)該類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。

4 凝汽器真空嚴(yán)密性不合格常見(jiàn)原因

（1）低壓缸軸封間隙偏大是造成軸封系統(tǒng)漏泄的重要因素。（2）凝汽器的喉部伸縮節(jié)處泄漏。運(yùn)行中由于壓力、振動(dòng)和溫度的影響，凝汽器喉部伸縮節(jié)焊縫常被拉裂而產(chǎn)生泄漏。此處漏點(diǎn)較隱蔽，應(yīng)采用注水查漏法，查找泄漏點(diǎn)。（3）各類(lèi)疏水?dāng)U容器與凝汽器連接管路焊口泄漏。疏水?dāng)U容器由于連接疏水管道多，由于機(jī)組啟停時(shí)開(kāi)啟疏水時(shí)局部應(yīng)力大易造成裂紋，由于凝汽器汽側(cè)為負(fù)壓狀態(tài)，空氣通過(guò)疏水?dāng)U容器管路進(jìn)入凝汽器系統(tǒng)，引起凝汽器真空度下降。（4）低壓缸上、下缸結(jié)合面泄漏。原因主要有：a.汽缸制造、安裝質(zhì)量、檢修問(wèn)題，汽缸法蘭結(jié)合面不嚴(yán)，機(jī)組投運(yùn)后出現(xiàn)漏空氣現(xiàn)象。b.機(jī)組停止、啟動(dòng)過(guò)程中汽缸溫度變化過(guò)快，造成法蘭內(nèi)外壁和汽缸內(nèi)外壁溫差過(guò)大，致使上下缸結(jié)合面吻合度不好，結(jié)合面局部產(chǎn)生間隙，空氣進(jìn)入凝汽器，造成真空度下降，真空下降速度過(guò)快時(shí)，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。（5）小汽機(jī)軸封送汽系統(tǒng)不合理。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，小汽機(jī)的前后軸封由同一根管道從輔汽直接引入，前后軸封阻力不等，所以前后送汽壓力難于調(diào)整，導(dǎo)致了小機(jī)前后軸封漏空氣。另外，若軸封供汽壓力太低或小汽機(jī)軸封回汽門(mén)開(kāi)度過(guò)大，都會(huì)使空氣直接通過(guò)回汽總門(mén)進(jìn)入凝汽器而影響凝汽器真空。（6）真空泵系統(tǒng)、低加抽汽系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)泄漏等，如中壓疏水系統(tǒng)閥門(mén)內(nèi)漏、凝汽器汽側(cè)人孔及喉部焊縫泄漏、低壓缸防爆門(mén)泄漏、凝汽器汽側(cè)的液位計(jì)泄漏、軸加或小機(jī)水封被破壞等。

5 真空查漏方法介紹

目前真空系統(tǒng)的查漏方法有氦質(zhì)譜查漏儀、注水查漏、火燭法等。

（1）注水查漏法簡(jiǎn)便易行，適用于機(jī)組檢修后凝汽器喉部以下部位查漏，但僅能在機(jī)組停運(yùn)且汽缸溫度較低時(shí)方能進(jìn)行，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)法進(jìn)行。（2）火燭法是通過(guò)觀察蠟燭火焰擺動(dòng)情況，來(lái)確定泄漏位置，另外還可用肥皂沫涂抹在可疑泄漏點(diǎn)上，根據(jù)肥皂沫是否被吸入來(lái)判斷是否泄漏。上述這兩種傳統(tǒng)的檢漏法只能用來(lái)確定泄漏量較大的位置，無(wú)法確定較小的泄漏位置，并且準(zhǔn)確性差、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不適用氫冷發(fā)電機(jī)組，裕華公司兩臺(tái)機(jī)組不適合火燭法真空查漏。（3）氦質(zhì)譜查漏儀查漏，它具有反應(yīng)時(shí)間快，靈敏度高，移動(dòng)方便，對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響等特點(diǎn)，是目前理想的查漏工具。氦質(zhì)譜檢漏是在質(zhì)譜室中將氣體電離，利用不同荷質(zhì)比的離子具有不同電磁特性的特點(diǎn)而將示蹤氣體分離、檢測(cè)并加以顯示的新技術(shù)。氦質(zhì)譜檢漏儀的使用方法是：將儀器的探頭連接在凝汽器真空泵的排氣出口處，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況及性能參數(shù)初步排查出真空系統(tǒng)中的可疑泄漏點(diǎn)；再對(duì)可疑泄漏點(diǎn)噴吹適量氦氣，如果存在泄漏點(diǎn)，氦氣則由此進(jìn)入真空系統(tǒng)并從排氣口排出；然后通過(guò)探頭進(jìn)入氦質(zhì)譜儀，儀器的響應(yīng)直接反映漏點(diǎn)的泄漏狀況，并以儀器上所顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。

6 1號(hào)機(jī)真空查漏目標(biāo)的確定和具體措施

（1）大修時(shí)進(jìn)行了凝汽器注水查漏，凝汽器汽側(cè)注高水位至凝汽器喉部上約300mm進(jìn)行查漏，未見(jiàn)明顯滲漏點(diǎn)。（2）檢查真空破壞門(mén)處水封，水位無(wú)下降。（3）切換軸加風(fēng)機(jī)運(yùn)行，真空無(wú)好轉(zhuǎn)。（4）檢查凝結(jié)水溶氧在正常范圍，且僅隨補(bǔ)水量增大時(shí)有所上升。（5）機(jī)組軸封供汽為主機(jī)軸封供汽管分流來(lái)，將軸封壓力由15kpa升至30kpa，真空無(wú)好轉(zhuǎn)，將軸封壓力恢復(fù)，調(diào)整小機(jī)軸封回汽門(mén)無(wú)效果。（6）檢查低加的連續(xù)排汽門(mén)在開(kāi)啟位，全關(guān)真空無(wú)影響；解列5、6號(hào)低加后，真空嚴(yán)密性不合格。（7）檢查A、B汽泵及軸加水封筒放空氣門(mén)，發(fā)現(xiàn)無(wú)吸氣現(xiàn)象；解列A、B汽泵水封筒后作真空嚴(yán)密性試驗(yàn)仍不合格。（8）通過(guò)工作仍無(wú)效后，采用氦質(zhì)譜檢漏對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，尤其是凝汽器喉部以上未能壓到水的位置。本次采用德國(guó)萊寶有限公司生產(chǎn)的UL300型氦質(zhì)譜檢漏儀，是逆流原理的檢漏儀，氦氣逆向渦輪分子泵的氣流擴(kuò)散進(jìn)入上游的質(zhì)譜室中，主要是水蒸汽不能逆向通過(guò)。在A小機(jī)底部與疏水連接處，經(jīng)儀器確認(rèn)漏率為8.5×10-4mbar·L/s，去掉部分底部保溫層，利用強(qiáng)光手電對(duì)1A小汽機(jī)的本體疏水管道進(jìn)行查找，1A小汽機(jī)的本體疏水管道90度彎頭處腐蝕破損，聯(lián)系設(shè)備部處理正常后，真空嚴(yán)密性達(dá)到0.084kPa/min，達(dá)到優(yōu)的水平。

7 結(jié)束語(yǔ)

1號(hào)機(jī)真空嚴(yán)密性不合格的原因分析為：1A小汽機(jī)的本體疏水管道由于長(zhǎng)時(shí)間使用，存在銹蝕，導(dǎo)致應(yīng)力集中處有砂眼，由于在小機(jī)腹部且在保溫中不易發(fā)現(xiàn)，空氣通過(guò)小機(jī)排氣管進(jìn)入凝汽器，進(jìn)而影響真空嚴(yán)密性。