引言

凝汽器是大型凝汽式汽輪機組的重要組成部分,而凝汽器真空度是汽輪機運行的重要指標。據資料顯示,真空下降1kPa,機組熱耗將上升70kJ/kw,熱效率降低1.1%,凝汽器真空水平直接影響整個汽輪機組運行的安全性、穩(wěn)定性和經濟性。真空嚴密性試驗是確定汽輪機真空系統(tǒng)是否泄漏的重要方法,盡管真空嚴密性試驗與機組負荷、軸封壓力、排汽溫度、凝結水溫度、凝結水過冷度等機組運行參數密切相關,但真空系統(tǒng)的安裝質量也是真空系統(tǒng)嚴密的重要保障,真空嚴密性試驗結果作為基建期機組達標投產和合同考核的重要指標,也反映了施工單位的安裝水平。

1案例概述

1.1設備概況

某電廠汽輪機為超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機,給水泵汽輪機為單缸、雙流、凝汽式,排汽向下直接排入主機凝汽器。凝汽器采用雙殼體、雙流程、單背壓、表面冷卻式,凝汽器喉部與低壓缸排氣口之間采用剛性連接。凝汽器汽側抽真空系統(tǒng)設置3套50%容量的水環(huán)真空泵,真空泵與凝汽器汽側連接。

1.2事件經過

2017年,在該電廠1號機組整套啟動試運階段的機組汽輪機真空嚴密性試驗期間,凝汽器A側為551Pa/min,B側為549Pa/min,后經過多次查漏封堵,試驗結果仍不合格。

1.3原因分析

安裝調試人員經過大范圍排查后,懷疑泄漏點位于低壓缸軸封補償器與低壓缸接合面處(兩個低壓缸共8處),采用膠水、橡皮膠條外加膠帶的方式對低壓外缸中分面進行臨時封堵后,真空嚴密性試驗合格,證實了上述懷疑泄漏部位的正確性。

經專業(yè)技術人員討論后確認:低壓缸軸封補償器與低壓缸接合面制造及安裝過程中均未進行密封槽加工和加裝密封膠條工作,雖然冷態(tài)壓縮空氣氣密性檢查合格,但機組熱態(tài)工況下由于軸封蒸汽熱傳導作用,致使此部位低壓缸上蓋輕微變形,翹邊產生縫隙,影響了真空嚴密性。

2真空系統(tǒng)主要泄漏部位

汽輪機真空系統(tǒng)嚴密性差的主要原因在于機組運行中外界空氣進入凝汽器。外界空氣主要來源于兩方面:一是新蒸汽帶入汽輪機,此項漏量極少:二是真空狀態(tài)下的低壓各級與相應的回熱系統(tǒng),由排汽缸、凝汽設備等的不嚴密處漏入空氣。真空系統(tǒng)包含大量設備及管道,動靜密封點多,主要泄漏部位有:(1）主機低壓缸和給水泵汽輪機軸封:(2）主機低壓缸和給水泵汽輪機汽缸中分面:(3）主機低壓缸防爆門:(4）低壓缸與凝汽器喉部連接處:(5）本體疏水擴容器:(6）與凝汽器負壓段連接的法蘭、閥門、管道、焊口、水位計、熱工表計等:(7）軸封加熱器水封:(8）凝結水泵盤根或機械密封:

(9）低加疏水泵盤根或機械密封。

3真空系統(tǒng)安裝質量控制

真空系統(tǒng)除凝汽器本身外,還包括低壓缸、給水加熱器、箱罐、軸封、向空排氣管道及所有蒸汽、汽水等排往凝汽器的疏水管道等。真空系統(tǒng)的安裝主要控制點包括:

(1）汽輪機本體疏水管應嚴格按設計施工,不得隨意更改:本體疏水系統(tǒng)不得與其他疏水系統(tǒng)串接在一起。（2）主汽疏放水及排氣管道應選用合適的管座,不得將疏放水管直接插入蒸汽管道。(3）設計院不出圖的疏水系統(tǒng)應進行二次設計,符合設計規(guī)程要求,保證走向合理、排水暢通。疏水箱(罐）的底部標高應高于凝汽器熱井最高點。（4）真空系統(tǒng)所有閥門安裝前應進行閥門嚴密性試驗,確保閥門合格。處于負壓狀態(tài)的閥門應選用真空型或水封型閥門。（5）真空系統(tǒng)管道焊接應采用氬弧焊打底工藝。（6）主機低壓缸和給水泵汽輪機軸封間隙應按照廠家設計要求的間隙下限值進行調整,不得以安全為借口放大間隙。（7）主機低壓缸和給水泵汽輪機排汽缸法蘭結合面緊固螺栓的緊力應按照廠家設計要求的上限調整,防止汽缸變形時該位置變形量過大。

4真空系統(tǒng)嚴密性檢查

真空系統(tǒng)涉及的設備、管道范圍廣,排查困難,需要花費大量精力,常見的真空系統(tǒng)檢漏方法有:灌水法、火燭法、鹵素法和氦質譜儀檢漏法。其中,火燭法觀察不直觀且不適用于氫冷發(fā)電機組:鹵素法響應時間長,易中毒,現已基本淘汰使用。

4.1灌水試驗檢查

灌水試驗是水冷凝汽器安裝和運維階段檢驗真空嚴密性最有效和最直接的方法。灌水試驗的主要控制要點如下:

（1）提前編制真空系統(tǒng)的灌水查漏卡,檢查部位包括凝汽器汽側及其他空負荷時處于真空狀態(tài)的容器、管道、閥門、法蘭結合面、焊縫和堵頭等,確保無遺漏。（2）讓盡可能多的系統(tǒng)參與到灌水試驗中,包括各抽汽管道、疏水管道、低壓加熱器罐體本身等。對于布置在地面以下的管道,應打開蓋板進行檢查。（3）灌水試驗的水位高度在低壓缸汽封洼窩下100mm處。灌水前要加裝臨時水位計以監(jiān)視水位高度。（4）灌水到規(guī)定高度后,應至少維持24h不泄漏。漏點處理完畢后應重新灌水檢查,必須經過二次確認。（5）灌水試驗應在全部真空系統(tǒng)管道安裝完成后、保溫工作未開始之前進行。

4.2壓縮空氣氣密性試驗檢查

灌水試驗對汽缸以下的真空系統(tǒng)靜態(tài)嚴密性進行了檢查,但汽缸上部,如低壓缸中分面、安全防爆門及中低壓連通管等設備和管道法蘭結合面、焊縫等處,無法通過灌水試驗進行嚴密性檢查,因此在灌水試驗基礎上,應增加低壓缸壓縮空氣氣密性試驗檢查。其檢查方法和要點如下:保持凝汽器灌水狀態(tài)不變,用臨時壓縮空氣管道將壓縮空氣充入低壓缸。在低壓缸水位線上部或熱工儀表管接口等處加裝壓力表,對低壓缸內壓縮空氣壓力進行監(jiān)視。壓縮空氣壓力不得超過5kPa,并不得超過安全防爆門的動作限值。

4.3氦質譜儀檢漏法

氦質譜儀檢漏法作為一種新型檢漏方法,具有快速、準確、靈敏,可在機組運行狀態(tài)下使用等優(yōu)點。氦質譜儀檢漏法是將檢漏儀的測試口配接的探頭連接在凝汽器真空泵的排大氣出口處,根據機組運行狀況及性能參數初步排查真空系統(tǒng)的可疑漏點,再對可疑點噴吹適量氦氣,氦氣由漏點處進入真空系統(tǒng),并從真空泵排氣口排出,然后通過探頭吸入氦質譜儀,氦質譜儀將以數值的形式直接反映漏點的泄漏情況。

5真空嚴密性試驗要點

5.1試驗要求

（1）試驗時,機組負荷應穩(wěn)定在80%額定負荷以上。

（2）試驗時,應確保真空破壞閥等各處水封處于有水狀態(tài)。

（3）試驗時,軸封母管及各處軸封壓力正常,軸封加熱器及低壓加熱器運行水位正常。

（4）抽真空到零前不能退出軸封供汽,否則會造成軸封處轉子急劇冷卻,造成動靜摩擦。

5.2試驗合格標準

真空穩(wěn)定后,關閉凝汽器出口抽氣閥,并停用真空泵,30s后開始每0.5min記錄機組真空值一次,記錄8min,取其中后5min內的真空下降值,計算每分鐘真空平均下降值,濕冷機組真空嚴密性合格值為≤0.3kPa/min。

6結語

安裝階段真空系統(tǒng)的安裝質量將直接影響汽輪機真空系統(tǒng)的嚴密性,在安裝調試階段將真空系統(tǒng)泄漏量盡可能降低,將為機組的安全穩(wěn)定運行創(chuàng)造良好條件,可為運行階段減少大量繁雜的查漏工作。