汽輪機(jī)真空系統(tǒng)漏點(diǎn)分析及改造

梁俊毅，陸 荃

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西柳州 545006）

引言

真空系統(tǒng)漏空氣，容易引起冷凝器傳熱端差增大，真空降低，機(jī)組運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性降低，汽耗率大。目前，真空系統(tǒng)的查漏方法主要有灌水法、火燭法、泡沫法、鹵素法、超聲波法以及用氦質(zhì)譜查漏儀檢測(cè)等方法，其中，應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)的查漏技術(shù)是氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)[1]。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)通過(guò)查漏儀可以較為精確找到系統(tǒng)中的泄漏點(diǎn)，特別是8 m 平臺(tái)以上灌水查漏無(wú)法涉及到的部位[2]。采用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏，分析各個(gè)漏點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)機(jī)組真空嚴(yán)密性進(jìn)行改造。

1 機(jī)組真空系統(tǒng)查漏分析

柳鋼熱電車間有多臺(tái)汽輪機(jī)出現(xiàn)真空嚴(yán)密性不好導(dǎo)致真空偏低的現(xiàn)象，期間組織作真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，因泄漏量較大，無(wú)法正常做氣密性試驗(yàn)。運(yùn)行過(guò)程多次停機(jī)，對(duì)真空系統(tǒng)管道、設(shè)備采用灌水查漏的方法，通過(guò)堵漏試圖處理真空問(wèn)題，但是每次查到的都是一些微小的漏點(diǎn)，比如盤根，墊片等部位的漏氣，開機(jī)后真空值依然沒(méi)有改善。長(zhǎng)期的低真空運(yùn)行已經(jīng)影響了汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，機(jī)組只能按照規(guī)程降負(fù)荷運(yùn)行。因此決定運(yùn)用PhoeniXL300 氦氣質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行汽機(jī)真空系統(tǒng)查漏工作。以熱電某50 MW 汽輪機(jī)為例，通過(guò)對(duì)真空系統(tǒng)設(shè)備及管道進(jìn)行噴放氦氣，氦氣質(zhì)譜儀吸入口放在射水泵抽氣器回水口位置來(lái)檢測(cè)是否存在漏點(diǎn)。查漏情況如表1所列。

表1 某50 MW汽輪機(jī)真空泄漏檢測(cè)表

通過(guò)氦氣質(zhì)譜檢漏儀的檢測(cè)分析，造成真空下降的漏點(diǎn)有：汽輪機(jī)低壓端軸封有一定程度的泄漏；低壓缸結(jié)合面有泄漏；抽汽和漏氣管道泄漏。

2 機(jī)組真空嚴(yán)密性改造

結(jié)合氦氣質(zhì)譜檢漏儀查到的漏點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行改造和消缺：

（1）為了處理低壓缸泄漏缺陷。利用停機(jī)大修的時(shí)候，對(duì)一般大修不做檢查的低壓缸垂直結(jié)合面進(jìn)行清掃并涂抹耐高溫的密封膠，同時(shí)對(duì)低壓缸結(jié)合面重新鑲嵌密封膠條，徹底消除低壓缸的缺陷。

（2）該機(jī)組后汽封原安裝為迷宮梳齒式密封，該汽封的結(jié)構(gòu)是齒與齒之間為環(huán)帶型，在一定程度上渦流速度降得不多，所以阻汽效果較差，隨著機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，磨損量變大，泄漏量也變大，機(jī)組啟停過(guò)程中，由于彈簧片彈性減弱，間隙變大。此次改造將前后汽封的大汽側(cè)采用蜂窩式汽封，使得梳齒間的腔室變成蜂窩狀，大大降低流速，使渦流阻尼作用凸顯，從而降低軸端泄漏量，基本上避免了因調(diào)整不當(dāng)從軸封處漏入空氣而影響機(jī)組真空。如圖1所示。

圖1 低壓端軸封改造

（3）其他汽封的檢查以及更換修復(fù)。根據(jù)氦質(zhì)分析的結(jié)果，加之該機(jī)組是2010 年安裝投產(chǎn)，對(duì)端部汽封進(jìn)行間隙測(cè)量。在機(jī)組大修期間測(cè)量數(shù)據(jù)如表2所列。

表2 某50MW汽輪機(jī)端部間隙測(cè)量結(jié)果

由表2 數(shù)據(jù)可知，第1 級(jí)汽封套的汽封間隙偏大且不可修復(fù)，第1 級(jí)汽封套的汽封塊全部換新。第1 級(jí)汽封套與缸結(jié)合處的汽缸密封脂已老化，此級(jí)汽封套是直接套裝在缸內(nèi)軸向定位槽中，拆出重新涂抹汽缸密封脂，同時(shí)解開軸封供汽、抽汽管，調(diào)出重新涂抹汽缸密封脂后再行裝配。其余第2、3、4級(jí)汽封套的汽封塊進(jìn)行清理和修復(fù)，并重新裝配。

（4）處理六抽管道與低壓缸接口以及前汽封至2 抽漏氣管道裂紋兩處缺陷。由于六抽管道與低壓缸接口是法連連接，當(dāng)機(jī)組工況改變時(shí)容易出現(xiàn)法蘭墊變形泄漏，故取消法蘭連接形式，改為焊接并在低壓缸接口處進(jìn)行打磨施焊，對(duì)接焊縫采用V型坡口，施焊后對(duì)焊道加一拉筋進(jìn)行加固；對(duì)前汽封至2 抽漏氣管道的裂紋，通過(guò)光譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道材質(zhì)為普通碳鋼，而設(shè)計(jì)要求是合金材質(zhì)，故對(duì)管道進(jìn)行了更換。

（5）軸封加熱器是用軸封和閥桿漏氣加熱凝結(jié)水后，蒸汽冷卻后形成疏水通過(guò)U 型水封引入凝汽器熱井。在機(jī)組運(yùn)行中，由于負(fù)荷波動(dòng)大，加之現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)不準(zhǔn)確，會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期軸加無(wú)水位或者水位較低運(yùn)行，導(dǎo)致空氣通過(guò)水封進(jìn)入凝汽器，使得機(jī)組嚴(yán)密性降低。在停運(yùn)檢修中，為避免此類現(xiàn)象發(fā)生和增加調(diào)控辦法，在多級(jí)水封入口加裝凝結(jié)水注水管路，當(dāng)機(jī)組開機(jī)啟動(dòng)時(shí)，用凝結(jié)水向多級(jí)水封注水，確保軸加的正常投入。同時(shí)除了保留原有現(xiàn)場(chǎng)水位計(jì)外，新增了一套電接點(diǎn)水位計(jì)引入DCS 系統(tǒng)，確保在主控室的值班人員也能看到軸加水位的變化，便于值班人員在機(jī)組運(yùn)行中通過(guò)觀察水位和真空度來(lái)調(diào)整軸加疏水門開度大小，以此來(lái)控制軸加水位，使軸加始終處于有水位運(yùn)行，保持系統(tǒng)壓力平衡。

（6）在機(jī)組運(yùn)行中，低壓加熱器的排汽閥及其與凝汽器相連的疏水閥和汽輪機(jī)低壓缸安全門漏都會(huì)導(dǎo)致真空嚴(yán)密性低。通過(guò)氦氣質(zhì)譜檢漏儀對(duì)上述可疑漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，汽缸底部疏水等經(jīng)常操作且蒸汽沖刷較為嚴(yán)重的閥門以及管路，有計(jì)劃地進(jìn)行了整體更換，基本消除了閥門的泄漏現(xiàn)象。

3 真空系統(tǒng)改造效果

50 MW 機(jī)組檢修前無(wú)法正常做真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)，通過(guò)氦氣質(zhì)譜檢漏方法，查出造成真空系統(tǒng)泄漏的缺陷及部位，實(shí)施真空系統(tǒng)嚴(yán)密性整改方案，取得了很好的效果（見表3）。真空穩(wěn)定在-89 kPa 以上，且只開一臺(tái)射水抽氣器。真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)合格率達(dá)到100%。

表3 某50 MW汽輪機(jī)真空改造前后數(shù)據(jù)比對(duì)

4 結(jié)論

通過(guò)氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏，進(jìn)一步開展真空嚴(yán)密性改造，改造后機(jī)組端差下降，熱效率也得到明顯提升，機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性得到了有力保障，大幅度提高了機(jī)組全年運(yùn)行臺(tái)時(shí)，發(fā)電量創(chuàng)新高，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。