直接空冷機組真空查漏方法分析

李文彬

（神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

直接空冷機組真空查漏方法分析

李文彬

（神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

機組運行過程中，處于真空條件下的汽輪機排汽缸、凝汽器以及低壓加熱器系統等，若有空氣漏入造成凝汽器內不凝結氣體增加，使凝汽器傳熱效果降低，端差增大，同時造成過冷度超標，機組冷源損失空增大，熱經濟性降低。由于真空系統范圍廣，涉及的設備、閥門、管道較多，查找漏點非常困難。與純凝汽式機組相比，空冷機組真空系統的空間更為龐大，不宜采用整體灌水的方法進行查漏，且灌水找漏只能在機組檢修時進行，超聲波檢漏儀進行檢查，但由于現場干擾源多，噪聲較大，沒有一定的使用經驗根本無法判斷。在停機過程采用微正壓找漏的方式，在機組正常運行時采用氦質譜查漏的方法效率較其他方式高出很多。本文介紹了氦質譜及微正壓查漏方式及對電廠生產的影響。

節能；汽機；真空嚴密性；氦質譜；微正壓

1 直接空冷機組的運行原理及真空嚴密性對其影響

汽輪機的乏汽通過蒸汽管道被送到空冷凝汽器的冷凝單元，冷凝單元由許多并排組合的翅片管組成，冷卻空氣橫掠過管外將管內的熱量帶走，從而使蒸汽在管內冷凝。冷凝單元排列成A形，上部與蒸汽分配管道相聯形成屋脊，冷凝單元的下部通過管箱和接管與凝結水回水聯箱相連。由排列在A型冷卻單元下部的軸流風機提供冷卻空氣。由于空冷凝汽器設備龐大，相應容積也很大，真空排汽冷凝所普遍存在的問題是總有不凝氣體（空氣）含在冷凝系統中。如果不凝結氣體未能被及時排除，它們就會不斷聚集，從而占據冷凝器越來越大的空間。一般的直接空冷機組都在逆流單元設置空氣抽出區并與抽真空系統相連接，專門用來抽出冷卻單元的不凝結氣體。如果真空嚴密性較差，不凝氣聚集在冷凝器中占據了冷凝表面會導致冷卻能力下降。同時不凝結氣體的聚集可導致凝結水不能通過不凝氣聚集區與蒸汽接觸在管壁造成嚴重的過冷并使氧氣富集，增加了管束結冰和腐蝕的危險。電廠生產中空冷島任務就是：一要確保向所有管束提供蒸汽，二要使不凝氣最佳地方被及時排出，三要使蒸汽能隨著其體積的減小而自動找到它在冷凝器中的合適的流通路徑。不凝結氣體大部分是由于真空嚴密性差造成。真空嚴密性差時，漏入真空系統的空氣較多，射水抽氣器或水環真空泵不能夠將漏入的空氣及時抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，這無疑要降低汽輪機組的效率，增加供電煤耗。如空氣雖然能夠被及時地抽出，但需增加射水抽氣器或真空泵的負荷，浪費廠用電。直接空冷系統擁有龐大的真空系統，真空系統的嚴密性是保證機組安全經濟運行的關鍵。但是由于空冷島龐大復雜的系統，查找漏點的工作量巨大。目前廣泛應用的方法主要有氦質譜檢漏儀查漏、超聲波檢漏以及平時的巡回檢查聽聲、測溫等。

2 機組運行時的查漏方法

空冷島比較龐雜，排汽管道均為大法蘭連接，散熱器鰭片管焊口連接多，容易出現滲漏，造成機組掉真空，影響供電煤耗。由于結構特點，空冷島一旦發生滲漏，不容易找到漏點，所以對機組真空的維護，要經常組織檢查。一是定期進行空冷嚴密性試驗，發現其嚴密性超100Pa/min時，盡快查找漏點并處理，使真空嚴密性合格。目前各電科院及找漏公司多用氦質譜檢漏儀對運行機組進行查漏工作。氮質譜檢漏原理是在質譜室中將氣體電離，利用不同荷質比的離子具有不同的電磁(偏轉)特性，將示蹤氣體氦分離檢測。氦質譜檢漏技術具有很高的檢測靈敏度，能檢測到泄漏到汽機排汽中的微量氦氣，測定的漏率大小即反映了泄漏點的大小。由于氦氣是惰性氣體，化學性能穩定，提高了檢測安全性。氦質譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規組成的質譜室和抽氣系統及電氣部分等組成。

以直接空冷機組為例介紹使用方法：必要的設備：一臺氦檢漏儀，例如： VARIAN Helitest，一些氦氣瓶，醫用氧氣袋。實施：檢驗儀器，少量的氦可直接噴灑進檢測噴頭，在空氣出口處檢測。在抽真空系統排空氣處安裝氦質譜檢測儀探頭。在實際使用中，探頭不能距排空氣口過近，濕度過大會損傷檢測儀。在真空系統噴少量的氦氣,觀察氦質譜檢測儀的顯示器；噴灑和檢測之間的時間差約10～20秒，20ppm及一下的顯示可忽略，幾百ppm的顯示就證明有泄漏，1000ppm或更多就證明有大的泄漏。每次顯示后，一般5～10分鐘，噴灑應停止，直到沒有氦被檢測到。相關部位：一般來講，真空系統內的所有管道都可能泄漏。根據經驗，下列部位均應優先檢查：汽輪機排氣裝置下部的膨脹節；汽輪機低壓缸接合面、大氣排放閥、低壓軸封處；真空系統的法蘭、人孔、溫度/壓力儀表及儀表接管；疏水至排氣裝置的閥門、接口；凝結水箱；補水箱；抽真空系統；空冷島系統。利用氦質譜檢漏可以在不停機情況下進行，并且響應速度快，可實現連續檢漏，為可靠的查漏方法。

超聲波采用的是對分子摩擦所產生特殊信號進行提取、分析、跟蹤和處理的技術。真空或負壓管道泄漏時，氣體分子在泄漏點的擁擠摩擦會產生特殊分子摩擦信號（閥門內泄漏，有損壞征兆的軸承也會產生這種信號），系統通過對這種信號的分析，并對周邊環境的噪聲做屏蔽處理，達到探測故障源的目的。超聲波檢漏儀主要針對空冷島系統，原因是帶有保溫的設備及管道沒辦法檢測故而采用氦質譜及超聲波結合檢漏法檢測為最好。

3 機組停運條件下的查漏方法

在機組檢修時可以使用排氣管道加裝堵板進行空冷島打壓，徹底消除空冷系統漏點。此方法的缺點為工作量較大，且停機時間短的情況下無法實施，其次空氣無顏色，視覺無法直接判定還需刷肥皂水確定漏點。目前通過直接空冷機組的檢修運行經驗總結出現了微正壓找漏方法。

方法如下：機組停運后投入盤車、軸加風機運行，破壞真空；利用鍋爐產生的余熱，通過汽輪機旁路系統使蒸汽進入空冷島，通過目測空冷島是否漏汽、漏水，從而確定漏點。

（1）空冷島微正壓查漏的步驟方法：①停機后破壞真空并投入盤車連續運行；②軸加風機保持運行，但需避免軸封漏汽進入汽機軸承；③停運全部軸流風機；④開啟汽輪機旁路系統，使排汽裝置進汽；⑤控制排汽壓力及溫度 (具體實施各個廠可根據當地大氣壓及汽輪機說明書確定，目的為防止大氣排放閥破裂及照顧低壓部分材質不超限)；⑥檢查空冷島各位置有無水汽冒出，重點為各單元蒸汽分配管及A型散熱器下部；⑦根據機組狀態可以適當增加蒸汽流量；⑧通過目測漏水漏汽情況確定漏點。

（2）微正壓找漏的注意事項。①必須保證盤車連續運行，通過TSI監視偏心、盤車電流、缸溫、脹差等主要參數，發現異常應立即停止操作；②就地檢查測量主排汽管道膨脹節的膨脹情況， 防止造成設備損壞；③嚴格控制進入空冷島的蒸汽參數，不能超過空冷和汽機廠家提供最高限制參數；④需同時安排多人做好漏點記錄，以備后期處理；⑤查漏工作不能時間過長，一般控制在20～40分鐘；⑥盡量避免在環境溫度低于0℃時進行，防止空冷島結凍。用微正壓法進行查漏后，可以確定漏點的大概位置，為進一步處理漏點還需確定準確泄漏點位置。對于排汽裝置發現的法蘭、管道可以采取更換密封墊、清理打磨的方式消除。如空冷島上方蒸汽管道存在漏點，可以打開蒸汽分配管人孔門，在漏點的大概位置引入較清潔的水源，在空冷單元下面可觀查到具體泄漏位置，利用測量工具或者記步的方式記錄下漏點的確切位置。如停機時間允許可以根據漏點位置進行簡單的補膠處理或者進入蒸汽分配管內部對大致缺陷部位進行著色檢查，明確缺陷位置后將缺陷（沙眼、裂紋）鏟除干凈，然后可進行打止裂孔、挖補施焊等處理措施。每次停機都可以組織微正壓查漏工作，及時發現漏點以便及時處理，保證機組真空嚴密性處于合格范圍內。

此外空冷島的泄漏除了閥門、管道以外出現較多的是密封板裂紋等缺陷，此類缺陷的產生一方面時由于焊接質量造成的；另一方面大多由于蒸汽分配管膨脹不暢造成過大拉應力造成密封板的裂紋產生或者直接被拉斷。產生以上第二個問題的主要原因是在基建安裝時，管束起吊安裝時管束與臨時支座的固定螺栓在安裝完成后未予以拆除，直接造成膨脹受阻現象，基建電廠應引起重視。

4 結論

氦質譜檢漏技術具有很高的檢測靈敏度，測定的漏率大小即反映了泄漏點的大小。氦氣是惰性氣體，化學性能穩定，提高了檢測安全性。此外，利用氦質譜檢漏還可以在不停機情況下進行，并且響應速度快，可實現連續檢漏，為機組運行時真空系統找漏的有效便捷方法，結合超聲波檢漏儀的使用可以提高漏查效率。微正壓查漏方法利用機組停機過程進行，需要運行、維護人員把握其中細節，查漏過程時間短既滿足停機檢修時進行，也可機組臨停時進行。用此方法，漏點直觀可見，操作性強，可滿足直接空冷機組龐大系統的查漏需求。

[1]鄭體寬 .熱力發電廠.中國電力出版社.

[2]發電企業設備檢修導則.

[3]DL/T 1052-2007.節能技術監督導則.

TM621

A

1671-0711（2016）11（上）-0051-02