凝汽器真空系統泄漏的原因分析及處理

袁捷，錢衛武，施曉煒，韓競一

(江蘇華電戚墅堰發電有限公司，江蘇 常州 213000)

0 引言

某公司#1機組為燃氣-蒸汽聯合循環機組，該機組的凝汽器真空系統發生泄漏，真空系統受到破壞[1]，可造成循環水的冷卻效果降低，進而造成排汽溫度上升，排汽壓力增大，同等流量的蒸汽熱耗增加，汽輪機的效率明顯下降，對機組的運行經濟性產生影響。此外，發生泄漏時凝結水富氧程度將明顯提升，加速汽機低壓設備的吸氧腐蝕，對機組的運行安全性造成威脅。因此一旦機組凝汽器真空系統發生泄漏，應迅速查明原因并及時處理解決，以保證機組運行的經濟性與安全性。

1 事故現象

2018年3月28日，#1機組正常運行過程中凝汽器真空突然下降至-85 kPa,低于運行允許最小真空-88 kPa，運行人員依據運行規程啟用備用真空泵并開始減負荷，從而真空得以穩定下來，穩定于-87 kPa。待機組切換備用時，運行人員配合檢修人員進行真空嚴密性試驗，得到的真空泄漏率為0.5 kPa/min，遠大于所允許的0.4 kPa/min。從而說明機組的凝汽器真空系統存在泄漏。

2 凝汽器真空系統泄漏的原因分析

2.1 位置特點

凝汽器真空系統泄漏根據位置應分為兩種情況，一種是發生在凝汽器喉部以下，一般表現為凝汽器不銹鋼管發生泄漏[2]，循環水從不銹鋼管漏入凝結水系統中，由于循環水中溶有空氣成分，同時循環水在凝汽器中實際是加熱過程，循環水中的空氣成分由于受熱揮發進入凝汽器真空系統。

另一種是發生在凝汽器喉部以上，一般表現為凝汽器喉部至低壓缸上部之間的負壓系統存在泄漏，主要包含低壓缸結合面、低壓缸防爆門、低壓缸軸封位置、凝汽器汽側人孔門、軸封加熱器以及其他相關法蘭焊接處和管道等，外界空氣通過這些地方漏入凝汽器真空系統中。

2.2 理論分析

假設凝汽器在運行過程中，凝汽器水面之上總存在蒸汽與空氣的混合物，pb為凝汽器中蒸汽與空氣混合物總壓力，可以根據混合氣體的道爾頓分壓定律得到

pb=ps+pa，

(1)

式中：ps為凝汽器中蒸汽分壓力，kPa；pa為凝汽器中空氣分壓力，kPa。

當發生上述兩種情況時，由于穩定負荷下ps可看作為定值，當凝汽器真空系統中漏入空氣，pa增大，從而pb明顯增大。

同時考慮到真空計算公式

pk=pb-p0，

(2)

式中：pk為凝汽器真空，kPa；p0為大氣壓力，kPa。

由于式(1)中pb增大，式(2)中p0為定值，且大于pb，因而pk增大，且pk<0，即說明凝汽器真空系統的真空下降。

3 凝汽器真空系統泄漏的處理方案選擇

目前凝汽器真空系統泄漏的查漏方法普遍使用的有以下6種：薄膜查漏[3]；超聲波查漏[4]；泡沫查漏[5]；鹵素查漏法；壓水查漏；氦質譜查漏儀查漏。為了更好地進行凝汽器真空系統泄漏的處理方案選擇，繪制表格見表1，主要從查漏時所需機組狀態、響應時間、最小檢漏率、查漏缺點等方面對這6種查漏方法進行比較。

表1 6種真空系統查漏方法技術指標比較

通過表1很容易地進行凝汽器真空系統泄漏的處理方案的選擇，主要依據機組的不同狀態進行選擇，當機組處于運行狀態時，凝汽器真空系統查漏的最優方案為使用氦質譜查漏儀查漏[6]，主要原理是從疑似泄漏處(凝汽器喉部至低壓缸上部之間區域)噴吹的為氦氣，噴出的氦氣經泄漏處流入真空系統內通過管道被收集槍部分收集入質譜室內，以氦氣濃度顯示，響應時間快，靈敏度高，對環境無影響，操作使用方便。同時查漏過程中應注意削弱氦氣流動性產生的影響。

而當機組處于停機狀態時，真空系統查漏的最優方案為使用壓水查漏，主要原理為通過將水灌滿凝汽器至凝汽器喉部，并保證在正常運行時負壓范圍內的設備及管道充滿水，利用水位產生的水壓使水從凝汽器真空系統泄漏處噴出，現象明顯容易判斷并進行處理解決。

為了在最短時間內查明凝汽器真空系統泄漏原因，最終選擇借助氦質譜查漏儀對該公司#1機組凝汽器真空系統進行在線查漏這一處理方案。

4 凝汽器真空系統泄漏的現場解決及效果

2018年3月30日，檢修人員借助氦質譜查漏儀進行查漏，共發現5處明顯漏點，見表2。

表2 漏點統計表

針對檢查所得到的漏點進行處理：(1)凝汽器汽側人孔門邊緣涂抹密封膠；(2)待停機間歇，凝汽器喉部焊縫打磨后重新焊接；(3)低壓缸頂缸螺栓孔利用防火泥進行密封；(4)低壓缸前軸封外部涂抹密封膠；(5)待停機間歇，低壓缸北側防爆門進行更換并涂抹密封膠。

處理解決后，對#1機組重新進行真空嚴密性試驗，真空從-85 kPa提升至-92 kPa，且真空泄漏率由0.5 kPa/min下降至0.2 kPa/min，很明顯凝汽器真空已滿足高效運行及安全運行的要求。

5 預防措施

(1)加強巡檢，由于影響凝汽器真空系統所涉及系統與設備數量較多，運行人員應定期對循環水系統、凝結水系統、軸封系統、旁路系統以及真空泵相關設備及管路進行檢查。

(2)定期試驗，定期對凝汽器進行真空嚴密性試驗，一旦發現真空不符合要求，應及時進行氦質譜查漏儀查漏，及時解決凝汽器真空系統泄漏問題。

(3)加強維護，充分利用機組停機時間，加強對凝汽器內部的清理、清洗和防腐處理，并進行壓水查漏，對凝汽器不銹鋼管泄漏處及時處理，以減少凝汽器運行過程中真空系統泄漏的可能性。

6 結束語

針對某公司#1機組凝汽器真空系統泄漏的事故現象，對真空系統泄漏原因進行理論分析，并選擇合適的處理方案最短時間解決凝汽器真空系統泄漏，最后提出凝汽器真空系統泄漏的預防措施，為其他公司機組凝汽器真空系統泄漏的處理解決提供了參考。