300MW发电机组凝汽器真空严密性不合格原因分析及处理

姚玄

摘 要：真空严密性不合格是威胁汽轮机安全经济运行的因素，文章对河北华电石家庄裕华热电有限公司1号机组发生过的真空严密性不合格现象进行分析，制定了合理的解决方案，实施后取得了良好的效果，彻底解决了真空严密性不合格的缺陷，对同类设备的问题处理具有有价值的借鉴意义。

关键词：汽轮机；真空严密性；不合格；原因；疏水；砂眼

引言

河北华电石家庄裕华热电有限公司1号机组为C300/200-16.7/0.43/537/537亚临界、一次中间再热、凝汽式汽轮机，配套给水泵为2×50%B-MCR汽动给水泵及备用1×30%B-MCR电动调整给水泵。

根据《凝汽器与真空系统运行维护导则DL/T932-2005》规定，机组容量≥100MW，真空严密性指标应≤0.27kPa/min。裕华热电1号汽轮机组，于2014年6月份大修后启动，真空严密性试验在0.46kPa/min，不能达到合格水平。

经过分析原因并进行了治理，最终解决了该问题，保证了汽轮机的安全经济运行。

1 真空严密性差对发电机组运行的影响

汽轮机凝汽器真空严密性是凝汽器工作性能的重要指标，是影响汽轮机经济运行的主要因素之一。严密性下降会造成汽轮机低压缸排汽温度上升，热力系统循环效率降低，凝汽器真空度每下降1kPa，发电功率降低1%。空气进入凝汽器也会导致凝结水含氧量升高，腐蚀锅炉、汽轮机设备。因此，在机组运行过程中应密切监视汽轮机凝汽器的真空值，当真空降低时，分析引起真空降低的原因，并选择合理的处理方案，保证机组的安全、经济运行。

2 存在问题及现象

2009年1月裕华热电1号机正式投产，真空严密性均为优，2014年06月份1号机大修后启动，真空严密性试验在0.46kPa/min，再启动一台真空泵，真空值无变化，调整汽轮机汽封压力及小机、轴加水封筒补水等手段，真空均无明显改善。

3 原因分析

空气泄漏入凝汽器是引起凝汽器真空下降的根本原因，影响凝汽器真空值变化有两个方面的原因，凝汽器中蒸汽压力p1和泄漏至凝汽器中不凝结气体的份量p2，根据道尔顿定律，凝汽器中混合物的总压力为构成混合物的所有气体的分压力之和，则凝汽器压力p3为：

p3=p1+p2

凝汽器真空系统泄漏将使凝汽器中不能凝结气体的分压力增加，凝汽器中不能凝结气体的份量增加将直接影响凝汽器真空的指标。

影响凝汽器真空的因素比较多，包括凝汽器真空系统的严密性、凝汽器物理特性、真空泵出力、疏水系统阀门内漏、循环水流量及温度等，真空系统的严密性差仅是引起凝汽器真空下降的重要因素之一。凝汽器的严密性包括两个方面：汽测和水侧两部分区域，文章就汽测真空严密性降低问题，结合裕华公司1号机组凝汽器泄漏诊断与处理工作实践，对该类问题进行分析研究。

4 凝汽器真空严密性不合格常见原因

（1）低压缸轴封间隙偏大是造成轴封系统漏泄的重要因素。（2）凝汽器的喉部伸缩节处泄漏。运行中由于压力、振动和温度的影响，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，应采用注水查漏法，查找泄漏点。（3）各类疏水扩容器与凝汽器连接管路焊口泄漏。疏水扩容器由于连接疏水管道多，由于机组启停时开启疏水时局部应力大易造成裂纹，由于凝汽器汽侧为负压状态，空气通过疏水扩容器管路进入凝汽器系统，引起凝汽器真空度下降。（4）低压缸上、下缸结合面泄漏。原因主要有：a.汽缸制造、安装质量、检修问题，汽缸法兰结合面不严，机组投运后出现漏空气现象。b.机组停止、启动过程中汽缸温度变化过快，造成法兰内外壁和汽缸内外壁温差过大，致使上下缸结合面吻合度不好，结合面局部产生间隙，空气进入凝汽器，造成真空度下降，真空下降速度过快时，严重影响汽轮机的安全、经济运行。（5）小汽机轴封送汽系统不合理。机组运行时，小汽机的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，所以前后送汽压力难于调整，导致了小机前后轴封漏空气。另外，若轴封供汽压力太低或小汽机轴封回汽门开度过大，都会使空气直接通过回汽总门进入凝汽器而影响凝汽器真空。（6）真空泵系统、低加抽汽系统、疏水系统泄漏等，如中压疏水系统阀门内漏、凝汽器汽侧人孔及喉部焊缝泄漏、低压缸防爆门泄漏、凝汽器汽侧的液位计泄漏、轴加或小机水封被破坏等。

5 真空查漏方法介绍

目前真空系统的查漏方法有氦质谱查漏仪、注水查漏、火烛法等。

（1）注水查漏法简便易行，适用于机组检修后凝汽器喉部以下部位查漏，但仅能在机组停运且汽缸温度较低时方能进行，正常运行时无法进行。（2）火烛法是通过观察蜡烛火焰摆动情况，来确定泄漏位置，另外还可用肥皂沫涂抹在可疑泄漏点上，根据肥皂沫是否被吸入来判断是否泄漏。上述这两种传统的检漏法只能用来确定泄漏量较大的位置，无法确定较小的泄漏位置，并且准确性差、费时费力且不适用氢冷发电机组，裕华公司两台机组不适合火烛法真空查漏。（3）氦质谱查漏仪查漏，它具有反应时间快，灵敏度高，移动方便，对环境没有影响等特点，是目前理想的查漏工具。氦质谱检漏是在质谱室中将气体电离，利用不同荷质比的离子具有不同电磁特性的特点而将示踪气体分离、检测并加以显示的新技术。氦质谱检漏仪的使用方法是：将仪器的探头连接在凝汽器真空泵的排气出口处，根据机组运行情况及性能参数初步排查出真空系统中的可疑泄漏点；再对可疑泄漏点喷吹适量氦气，如果存在泄漏点，氦气则由此进入真空系统并从排气口排出；然后通过探头进入氦质谱仪，仪器的响应直接反映漏点的泄漏状况，并以仪器上所显示的数据进行判断。

6 1号机真空查漏目标的确定和具体措施

（1）大修时进行了凝汽器注水查漏，凝汽器汽侧注高水位至凝汽器喉部上约300mm进行查漏，未见明显渗漏点。（2）检查真空破坏门处水封，水位无下降。（3）切换轴加风机运行，真空无好转。（4）检查凝结水溶氧在正常范围，且仅随补水量增大时有所上升。（5）机组轴封供汽为主机轴封供汽管分流来，将轴封压力由15kpa升至30kpa，真空无好转，将轴封压力恢复，调整小机轴封回汽门无效果。（6）检查低加的连续排汽门在开启位，全关真空无影响；解列5、6号低加后，真空严密性不合格。（7）检查A、B汽泵及轴加水封筒放空气门，发现无吸气现象；解列A、B汽泵水封筒后作真空严密性试验仍不合格。（8）通过工作仍无效后，采用氦质谱检漏对系统进行全面检查，尤其是凝汽器喉部以上未能压到水的位置。本次采用德国莱宝有限公司生产的UL300型氦质谱检漏仪，是逆流原理的检漏仪，氦气逆向涡轮分子泵的气流扩散进入上游的质谱室中，主要是水蒸汽不能逆向通过。在A小机底部与疏水连接处，经仪器确认漏率为8.5×10-4mbar·L/s，去掉部分底部保温层，利用强光手电对1A小汽机的本体疏水管道进行查找，1A小汽机的本体疏水管道90度弯头处腐蚀破损，联系设备部处理正常后，真空严密性达到0.084kPa/min，达到优的水平。

7 结束语

1号机真空严密性不合格的原因分析为：1A小汽机的本体疏水管道由于长时间使用，存在锈蚀，导致应力集中处有砂眼，由于在小机腹部且在保温中不易发现，空气通过小机排气管进入凝汽器，进而影响真空严密性。