直接空冷機(jī)組真空查漏方法分析

李文彬

（神華國(guó)能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

直接空冷機(jī)組真空查漏方法分析

李文彬

（神華國(guó)能哈密電廠，新疆 哈密 839000）

機(jī)組運(yùn)行過程中，處于真空條件下的汽輪機(jī)排汽缸、凝汽器以及低壓加熱器系統(tǒng)等，若有空氣漏入造成凝汽器內(nèi)不凝結(jié)氣體增加，使凝汽器傳熱效果降低，端差增大，同時(shí)造成過冷度超標(biāo)，機(jī)組冷源損失空增大，熱經(jīng)濟(jì)性降低。由于真空系統(tǒng)范圍廣，涉及的設(shè)備、閥門、管道較多，查找漏點(diǎn)非常困難。與純凝汽式機(jī)組相比，空冷機(jī)組真空系統(tǒng)的空間更為龐大，不宜采用整體灌水的方法進(jìn)行查漏，且灌水找漏只能在機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)行，超聲波檢漏儀進(jìn)行檢查，但由于現(xiàn)場(chǎng)干擾源多，噪聲較大，沒有一定的使用經(jīng)驗(yàn)根本無(wú)法判斷。在停機(jī)過程采用微正壓找漏的方式，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)采用氦質(zhì)譜查漏的方法效率較其他方式高出很多。本文介紹了氦質(zhì)譜及微正壓查漏方式及對(duì)電廠生產(chǎn)的影響。

節(jié)能；汽機(jī)；真空嚴(yán)密性；氦質(zhì)譜；微正壓

1 直接空冷機(jī)組的運(yùn)行原理及真空嚴(yán)密性對(duì)其影響

汽輪機(jī)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(nèi)的熱量帶走，從而使蒸汽在管內(nèi)冷凝。冷凝單元排列成A形，上部與蒸汽分配管道相聯(lián)形成屋脊，冷凝單元的下部通過管箱和接管與凝結(jié)水回水聯(lián)箱相連。由排列在A型冷卻單元下部的軸流風(fēng)機(jī)提供冷卻空氣。由于空冷凝汽器設(shè)備龐大，相應(yīng)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(tǒng)中。如果不凝結(jié)氣體未能被及時(shí)排除，它們就會(huì)不斷聚集，從而占據(jù)冷凝器越來越大的空間。一般的直接空冷機(jī)組都在逆流單元設(shè)置空氣抽出區(qū)并與抽真空系統(tǒng)相連接，專門用來抽出冷卻單元的不凝結(jié)氣體。如果真空嚴(yán)密性較差，不凝氣聚集在冷凝器中占據(jù)了冷凝表面會(huì)導(dǎo)致冷卻能力下降。同時(shí)不凝結(jié)氣體的聚集可導(dǎo)致凝結(jié)水不能通過不凝氣聚集區(qū)與蒸汽接觸在管壁造成嚴(yán)重的過冷并使氧氣富集，增加了管束結(jié)冰和腐蝕的危險(xiǎn)。電廠生產(chǎn)中空冷島任務(wù)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(shí)排出，三要使蒸汽能隨著其體積的減小而自動(dòng)找到它在冷凝器中的合適的流通路徑。不凝結(jié)氣體大部分是由于真空嚴(yán)密性差造成。真空嚴(yán)密性差時(shí)，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，射水抽氣器或水環(huán)真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r(shí)抽走，機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度就會(huì)上升，這無(wú)疑要降低汽輪機(jī)組的效率，增加供電煤耗。如空氣雖然能夠被及時(shí)地抽出，但需增加射水抽氣器或真空泵的負(fù)荷，浪費(fèi)廠用電。直接空冷系統(tǒng)擁有龐大的真空系統(tǒng)，真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性是保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。但是由于空冷島龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，查找漏點(diǎn)的工作量巨大。目前廣泛應(yīng)用的方法主要有氦質(zhì)譜檢漏儀查漏、超聲波檢漏以及平時(shí)的巡回檢查聽聲、測(cè)溫等。

2 機(jī)組運(yùn)行時(shí)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(xiàn)滲漏，造成機(jī)組掉真空，影響供電煤耗。由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，空冷島一旦發(fā)生滲漏，不容易找到漏點(diǎn)，所以對(duì)機(jī)組真空的維護(hù)，要經(jīng)常組織檢查。一是定期進(jìn)行空冷嚴(yán)密性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其嚴(yán)密性超100Pa/min時(shí)，盡快查找漏點(diǎn)并處理，使真空嚴(yán)密性合格。目前各電科院及找漏公司多用氦質(zhì)譜檢漏儀對(duì)運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行查漏工作。氮質(zhì)譜檢漏原理是在質(zhì)譜室中將氣體電離，利用不同荷質(zhì)比的離子具有不同的電磁(偏轉(zhuǎn))特性，將示蹤氣體氦分離檢測(cè)。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)具有很高的檢測(cè)靈敏度，能檢測(cè)到泄漏到汽機(jī)排汽中的微量氦氣，測(cè)定的漏率大小即反映了泄漏點(diǎn)的大小。由于氦氣是惰性氣體，化學(xué)性能穩(wěn)定，提高了檢測(cè)安全性。氦質(zhì)譜檢漏儀由離子源、分析器、收集器、冷陰極電離規(guī)組成的質(zhì)譜室和抽氣系統(tǒng)及電氣部分等組成。

以直接空冷機(jī)組為例介紹使用方法：必要的設(shè)備：一臺(tái)氦檢漏儀，例如： VARIAN Helitest，一些氦氣瓶，醫(yī)用氧氣袋。實(shí)施：檢驗(yàn)儀器，少量的氦可直接噴灑進(jìn)檢測(cè)噴頭，在空氣出口處檢測(cè)。在抽真空系統(tǒng)排空氣處安裝氦質(zhì)譜檢測(cè)儀探頭。在實(shí)際使用中，探頭不能距排空氣口過近，濕度過大會(huì)損傷檢測(cè)儀。在真空系統(tǒng)噴少量的氦氣,觀察氦質(zhì)譜檢測(cè)儀的顯示器；噴灑和檢測(cè)之間的時(shí)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(yīng)停止，直到?jīng)]有氦被檢測(cè)到。相關(guān)部位：一般來講，真空系統(tǒng)內(nèi)的所有管道都可能泄漏。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，下列部位均應(yīng)優(yōu)先檢查：汽輪機(jī)排氣裝置下部的膨脹節(jié)；汽輪機(jī)低壓缸接合面、大氣排放閥、低壓軸封處；真空系統(tǒng)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(jié)水箱；補(bǔ)水箱；抽真空系統(tǒng)；空冷島系統(tǒng)。利用氦質(zhì)譜檢漏可以在不停機(jī)情況下進(jìn)行，并且響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢漏，為可靠的查漏方法。

超聲波采用的是對(duì)分子摩擦所產(chǎn)生特殊信號(hào)進(jìn)行提取、分析、跟蹤和處理的技術(shù)。真空或負(fù)壓管道泄漏時(shí)，氣體分子在泄漏點(diǎn)的擁擠摩擦?xí)a(chǎn)生特殊分子摩擦信號(hào)（閥門內(nèi)泄漏，有損壞征兆的軸承也會(huì)產(chǎn)生這種信號(hào)），系統(tǒng)通過對(duì)這種信號(hào)的分析，并對(duì)周邊環(huán)境的噪聲做屏蔽處理，達(dá)到探測(cè)故障源的目的。超聲波檢漏儀主要針對(duì)空冷島系統(tǒng)，原因是帶有保溫的設(shè)備及管道沒辦法檢測(cè)故而采用氦質(zhì)譜及超聲波結(jié)合檢漏法檢測(cè)為最好。

3 機(jī)組停運(yùn)條件下的查漏方法

在機(jī)組檢修時(shí)可以使用排氣管道加裝堵板進(jìn)行空冷島打壓，徹底消除空冷系統(tǒng)漏點(diǎn)。此方法的缺點(diǎn)為工作量較大，且停機(jī)時(shí)間短的情況下無(wú)法實(shí)施，其次空氣無(wú)顏色，視覺無(wú)法直接判定還需刷肥皂水確定漏點(diǎn)。目前通過直接空冷機(jī)組的檢修運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出現(xiàn)了微正壓找漏方法。

方法如下：機(jī)組停運(yùn)后投入盤車、軸加風(fēng)機(jī)運(yùn)行，破壞真空；利用鍋爐產(chǎn)生的余熱，通過汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)使蒸汽進(jìn)入空冷島，通過目測(cè)空冷島是否漏汽、漏水，從而確定漏點(diǎn)。

（1）空冷島微正壓查漏的步驟方法：①停機(jī)后破壞真空并投入盤車連續(xù)運(yùn)行；②軸加風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行，但需避免軸封漏汽進(jìn)入汽機(jī)軸承；③停運(yùn)全部軸流風(fēng)機(jī)；④開啟汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)，使排汽裝置進(jìn)汽；⑤控制排汽壓力及溫度 (具體實(shí)施各個(gè)廠可根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮杭捌啓C(jī)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(zhì)不超限)；⑥檢查空冷島各位置有無(wú)水汽冒出，重點(diǎn)為各單元蒸汽分配管及A型散熱器下部；⑦根據(jù)機(jī)組狀態(tài)可以適當(dāng)增加蒸汽流量；⑧通過目測(cè)漏水漏汽情況確定漏點(diǎn)。

（2）微正壓找漏的注意事項(xiàng)。①必須保證盤車連續(xù)運(yùn)行，通過TSI監(jiān)視偏心、盤車電流、缸溫、脹差等主要參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止操作；②就地檢查測(cè)量主排汽管道膨脹節(jié)的膨脹情況， 防止造成設(shè)備損壞；③嚴(yán)格控制進(jìn)入空冷島的蒸汽參數(shù)，不能超過空冷和汽機(jī)廠家提供最高限制參數(shù)；④需同時(shí)安排多人做好漏點(diǎn)記錄，以備后期處理；⑤查漏工作不能時(shí)間過長(zhǎng)，一般控制在20～40分鐘；⑥盡量避免在環(huán)境溫度低于0℃時(shí)進(jìn)行，防止空冷島結(jié)凍。用微正壓法進(jìn)行查漏后，可以確定漏點(diǎn)的大概位置，為進(jìn)一步處理漏點(diǎn)還需確定準(zhǔn)確泄漏點(diǎn)位置。對(duì)于排汽裝置發(fā)現(xiàn)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(diǎn)，可以打開蒸汽分配管人孔門，在漏點(diǎn)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(cè)量工具或者記步的方式記錄下漏點(diǎn)的確切位置。如停機(jī)時(shí)間允許可以根據(jù)漏點(diǎn)位置進(jìn)行簡(jiǎn)單的補(bǔ)膠處理或者進(jìn)入蒸汽分配管內(nèi)部對(duì)大致缺陷部位進(jìn)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(jìn)行打止裂孔、挖補(bǔ)施焊等處理措施。每次停機(jī)都可以組織微正壓查漏工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)以便及時(shí)處理，保證機(jī)組真空嚴(yán)密性處于合格范圍內(nèi)。

此外空冷島的泄漏除了閥門、管道以外出現(xiàn)較多的是密封板裂紋等缺陷，此類缺陷的產(chǎn)生一方面時(shí)由于焊接質(zhì)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(yīng)力造成密封板的裂紋產(chǎn)生或者直接被拉斷。產(chǎn)生以上第二個(gè)問題的主要原因是在基建安裝時(shí)，管束起吊安裝時(shí)管束與臨時(shí)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(xiàn)象，基建電廠應(yīng)引起重視。

4 結(jié)論

氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)具有很高的檢測(cè)靈敏度，測(cè)定的漏率大小即反映了泄漏點(diǎn)的大小。氦氣是惰性氣體，化學(xué)性能穩(wěn)定，提高了檢測(cè)安全性。此外，利用氦質(zhì)譜檢漏還可以在不停機(jī)情況下進(jìn)行，并且響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢漏，為機(jī)組運(yùn)行時(shí)真空系統(tǒng)找漏的有效便捷方法，結(jié)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(jī)組停機(jī)過程進(jìn)行，需要運(yùn)行、維護(hù)人員把握其中細(xì)節(jié)，查漏過程時(shí)間短既滿足停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行，也可機(jī)組臨停時(shí)進(jìn)行。用此方法，漏點(diǎn)直觀可見，操作性強(qiáng)，可滿足直接空冷機(jī)組龐大系統(tǒng)的查漏需求。

[1]鄭體寬 .熱力發(fā)電廠.中國(guó)電力出版社.

[2]發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修導(dǎo)則.

[3]DL/T 1052-2007.節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則.

TM621

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1671-0711（2016）11（上）-0051-02