对汽轮机真空系统查漏的相关探讨

彭江志

引言：汽轮机真空是决定汽轮机经济运行的主要指标， 而真空系统严密性是影响汽轮机真空的主要因素之一。汽轮机组真空严密性不合格将严重影响机组的经济性和带负荷能力。文中对影响汽轮机真空严密性的原因进行了分析，同时提出解决措施。

一、机组真空对经济性的影响

真空系统运行的好坏对汽轮机运行的经济性有很大的影响。一方面由于真空降低，蒸汽的有效焓降将减少，在蒸汽流量不变的情况下发电机出力下降，在发电机出力不变的情况下，机组的蒸汽流量将增大，机组经济性下降；另一方面机组真空降低，排汽温度上升，机组冷源损失增大，循环热效率降低。一般情况下，真空度每变化1%，可使热耗率变化0.7～1%，煤耗变化约1g/kWh。

二、凝汽器真空形成机理

凝汽器中形成真空是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，比容急剧缩小。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。正是因为凝汽器内部为极高的真空，所以所有与之相连接的设备都有可能因为不严而往凝汽器内部漏入空气，加上汽轮机排汽中的不凝结气体，如果不及时抽出，将会逐渐升高凝汽器内的压力值，真空下降，导致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽轮机蒸汽循环的效率下降。

三、严密性降低的原因及特征

严密性下降主要是由于真空系统存在泄漏，真空系统泄漏表现在外界空气漏入凝汽器，直接引起汽轮机真空度降低。现场运行情况表明，主要存在以下几处泄漏。

（1）轴封供汽突然中断或轴封供汽压力过低。此时大量空气将漏入凝汽器，真空急剧下降。故障特征为：凝汽器端差增加，凝结水过冷度增加，转子因急剧冷却而产生负差胀。

（2）真空系统的管路破裂，如凝汽器铜管、最后一级低加的铜管等发生部分破裂。主要故障特征为：凝汽器水位升高，端差增加，凝结水过冷度和导电度增加，凝结水泵出口压力增加，凝结水泵电机电流增加，真空急剧下降。

（3）凝汽器的喉部伸缩节泄漏。运行中由于温度、压力和振动的影响，凝汽器喉部伸缩节焊缝常被拉裂而产生泄漏。此处漏点较隐蔽，采用氦质检漏不易发现，此时应采用灌水查漏法。

（4）汽缸结合面及低压缸安全门法兰泄漏。主要原因有：汽缸制造、检修、安装质量有问题，汽缸法兰结合面不严或有残余应力存在等。

（5）高压扩容器汽管进凝汽器喉部焊口泄漏。由于凝汽器内呈负压状态，外界空气便通过高压扩容器汽管进入凝汽器的喉部焊口漏入，引起凝汽器真空度下降。

（6）汽轮机轴封系统调节不当。因轴封供汽压力不能随负荷的变化而作相应的调整，造成空气进入凝汽器汽侧而降低其真空度。汽封间隙的大小、汽封的完好程度也是造成轴封漏泄的较重要因素。

（7）轴封系统结构不完善。单进、单出轴封系统轴封套上半部轴封无进、出汽管，只有下半部轴封套有进、出汽管，上半部轴封压力低，下半部轴封压力高，上、下轴封压力不均匀，影响轴封密封效果。

（8）小汽机轴封送汽不合理。机组运行时，主机轴封通过高低压差进行自密封和自动跟踪，而小汽机的轴封送汽则由于前后轴封由同一根管道从辅汽直接引入，前后轴封阻力不等，导致了小机前后轴封漏空气。

四、泄漏部位的查找

（一）泄漏点查找方法的选择

凝汽器真空严密性差的问题是一个比较复杂的问题，目前在实际工作中已摸索出了几种行之有效的查漏方法。它们是：灌水查漏、火烛法、卤素查漏法、超声法、氦质谱查漏仪。火烛法和肥皂水沫法只能用来确定大量漏气的漏点，且费时费力、准确性差，是通过观察蜡烛火焰摇曳情况，来确定漏气位置。另外，火烛法会威胁到氢冷发电机组的安全，不适合该类机组对凝汽器真空的查漏。卤素检漏法的不足之处是响应时间长，检漏仪的敏感元件如长时间处于浓度较高的卤素气体中易产生中毒效应。超声波检漏法具有速度快、响应及时、检测方便等优点，但要求检测员具有丰富的经验，排除复杂的背景超声，且其精度只与泡沫检漏法相当。虽然氦质谱检漏仪可靠、灵敏度高，但是也有其局限性，在不明真空泄漏的情况下进行查漏，需将阀门套及法兰保温拆除，工作量很大，有时也难以取得预期的效果。

（二）在运行中采取灌水查漏

此法用于布置在地面以下的负压管道，如低压加热器至凝汽器的疏水管，给水泵密封水的重力回水至凝汽器管道。

（三）停机后真空系统灌水查漏

真空系统查漏必须在机组停运后，高、中压缸金属温度均低于150以下方可进行。循环泵、凝结水泵全部停运前，要确认低压缸的排汽温度低于50。凝汽器注水前，在凝汽器底部接出一根透明水管，用来观察凝汽器内水位的高度，灌水高度一般在低压轴封洼窝以下100mm处。另外，凝汽器注水查漏前，汽缸本体、抽汽管道、再热蒸汽冷热段等的疏水及其它进入凝汽器的疏水要畅通30min以上。凝汽器注水查漏时，关闭以上疏水门，防止冷水进入高温管道及冷气进入汽轮机造成汽缸上、下温差超限。

五、进一步提高真空度的建议

（一）定期进行真空严密性试验

对凝汽器真空严密性定期试验，若严密性不合格时，应及时对真空系统查漏、堵漏，提高汽轮机运行效率，降低厂用电率。

（二）对经常泄漏的汽封或轴封系统进行改造

选用一些密封结构良好、长期运行后磨损轻微的汽封，如蜂窝式汽封、侧齿汽封等更换梳齿式汽封块等传统汽封，可使密封效果有显著提高。对供汽压力不能协调匹配，在运行中出现顾此失彼的高、低压轴封，可采用在轴封套上半部增加轴封进、出汽管，以提高轴封套上半部轴封压力，进而提高了轴封密封效果，防止漏真空。根据压力匹配原则，可对小汽机轴封送汽改为由主机的低压轴封母管供汽，而原有的汽源作为备用。

六、结束语

凝汽器真空系统泄漏是一种比较常见难以解决的故障。凝汽器真空系统组成复杂结构庞大，导致凝汽器真空严密性降低的因素较多，并且泄漏原因与部位和严密性不足所引发的现象之间不是一一对应的确定关系。采用真空灌水试验是查找泄漏点的一种简洁而实用的检漏方法。对于在地面以下的负压管道，真空灌水查漏可在机组运行中进行，但凝汽器汽侧真空系统的查漏必须在机组停运后进行。

参考文献

[1]李建刚，闫振华.凝汽器真空下降的原因分析与处理[J].河南电力，2006，（3）.

[2]陈裕堂，龙新峰.汽轮机真空系统严密性下降诊断与防范措施探讨[J].电厂电站设备，2006，（4）.

（作者单位：广东粤电博贺煤电有限公司）