氦质谱检漏技术在电厂凝汽器真空治理上的应用

陈炜

华电国际邹县发电厂生产技术部 山东邹城 273500

本文介绍了某综合利用电厂凝汽器抽真空系统改造的背景和实施方案，选择了罗茨泵+水环真空泵组凝汽器抽真空装置，在机组启动快速建立真空期间，使用原抽真空系统运行；在正常运行期间，切换到罗茨水环真空泵组而将原有的两台水环真空泵作备用，提高了运行的可靠性和经济性。

1 真空检漏设备工作原理

本次低压侧凝汽器真空检漏所使用的设备是由安徽皖仪科技股份有限公司生产的SFJ-271型氦质谱检漏仪，该设备可以对密闭容器焊缝、管道法兰密封面、阀门盘根等负压位置泄漏进行迅速定位和精确测量，仪器检测精度可达5×10-12Pa·m3/s。氦质谱检漏仪根据质谱学原理（图1）设计，是一种用氦气作为检漏气体制成的密闭性检测仪器。该仪器具有灵敏度高、操作容易、检测快速等优点。因为氦气是一种无毒、质量轻的惰性气体，所以氦气作为检漏气体安全、可靠，非常适合发电企业等对现场管控要求较高的生产单位。

灯丝发射出来的电子在电离室内来回振荡，与电离室内的气体和经被检件漏孔进入电离室的氦气相互碰撞电离成正离子，这些离子在加速电场作用下进入磁场，由于洛伦兹力作用产生偏转，形成圆弧形轨道，轨道半径为：式中：R为离子偏转轨道半径（cm）；B为磁场强度（T）；M／Z为离子的质量／电荷比（正整数）；U为离子加速电压（V）。由上式可得，当离子偏转轨道半径R、磁场强度B为定值时，如果加速电压发生改变，不同质量的离子通过磁场和接收缝到达接收极，从而被接收器检测到[1]。

2 氦质谱检漏技术在电厂凝汽器真空治理上的应用

2.1 判断泄漏点位置的方法

（1）凝结水溶氧含量的大小。真空系统不严，泄漏点主要分水侧和汽侧两类。如泄漏点在水侧，则对真空值影响较小，对凝结水溶氧影响较大；如泄漏点在汽侧，则对真空值影响较大，对凝结水溶氧影响较小；（2）凝汽器两侧传热端差的比较。不同压力等级的疏水排入疏水扩容器，与扩容器相连的负压系统发生泄漏，则凝汽器传热端差将会增大；（3）凝汽器真空和排汽温度的比较。发生泄漏的一侧凝汽器真空值低，排汽温度高；（4）手动开启本体、抽汽及其他与凝结器连通的疏水阀。维持阀后正压，检查就地管道及真空值和真空泵电流变化情况，如有泄漏，可在正压情况下检查阀门冒汽情况或观察真空的变化[2]。对于压力较高的阀门，开启时应慎重，防止开关后出现内漏；（5）停机机组凝汽器灌水查漏。真空系统包含大量的设备及系统，连接的动静密封点多，轻微漏空的情况下很难发现漏点，常用的方法是在机组停机后对真空系统进行灌水查漏。这种方法比较直观，缺点是灌水高度最高只能到汽缸的最低轴封洼窝处，高于轴封洼窝处因为灌不到水不易发现；（6）运行机组氦质谱检漏仪查漏。使用氦质谱检漏仪检测真空泵排出的混合气体中氦气的浓度，根据这一浓度来衡量被检测部位泄露的程度。

2.2 循环水系统运行异常

由于循环水流速过低或循环水杂质过多，在低流速下，循环水中的悬浮物会沉积在钛管内壁，造成钛管内部结垢，持续时间越久，结垢面积越大，就会使流过钛管面的冷却水量缓慢减小，从而逐步影响换热，造成真空缓慢下降。

2.3 装置的功能实现

本装置增加了罗茨泵作为前级泵，提高了整个装置的极限真空值。原来的抽真空设备的极限真空值是3.3KPa，本装置的最低吸入绝对压力是0.3KPa。抽吸能力提高，抽吸流量增加，使漏入凝汽器的空气及时被抽出，保证了水蒸汽的对流换热效果增强，减少传热温差，降低水蒸汽的温度，提高真空值。罗茨泵作为前级泵，和水环泵一块承担整个装置的压差，这样把由单一水环泵产生的最低吸入绝对压力进一步提高，完全满足了凝汽器抽真空的需要。本装置抽吸能力提高，抽吸流量增加[3]。

3 电厂真空系统漏点分析

真空系统中分布在水侧和汽侧的管道焊缝、法兰结合面、活接密封面、阀门盘根、汽轮机轴封等动静密封点发生泄漏，是系统严密性差的主要原因。其分为汽侧泄漏和水侧泄漏两部分。当水侧发生泄漏时，尤其是凝汽器内凝结水位下方发生泄漏时，该漏点不但影响真空数值，同时凝结水内溶氧量必然增大。当汽侧泄漏时，漏点仅影响真空数值，溶氧量基本不变。#2机组C+等级检修期间，已对凝汽器8.6m以下灌水查漏，现场没有发现漏点且凝结水溶氧量始终保持在合格范围内，故基本排除真空系统水侧泄漏的可能。汽机专业把重点排查方向集中在8.6m以上低压凝汽器汽侧真空系统。

4 结语

在真空系统严密性检漏工作中，影响真空因素众多，牵扯管道系统面较广，最重要的是准确判断真空系统泄漏点的大体位置和范围。要尽量利用排除法进行分系统、分区域、分设备的查找，做到不漏项。因为真空检漏工作要求人员技术水平高，需要通过缜密的分析判断漏点所在位置，所以历来是电厂比较棘手、需要耗费大量人力和资金的工作。