黃藝峰

(中國石油化工股份有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525000)

1 前言

對于汽輪機來說，真空的高低對汽輪機運行的經(jīng)濟性有著直接的關(guān)系，真空高，排汽壓力低，有效焓降較大，被循環(huán)水帶走的熱量越少，機組的效率越高，當凝汽器內(nèi)漏入空氣后，降低了真空，有效焓降減少，循環(huán)水帶走的熱量增多。通過凝汽器的真空嚴密性試驗結(jié)果，可以鑒定凝汽器的工作情況，采取對策消除泄漏點。

2 汽輪機主要設計參數(shù)

公司兩臺汽輪機組為南京汽輪電機集團有限責任公司生產(chǎn)的CC50-9.5/4.0/12.7型雙抽凝汽式汽輪機。真空抽汽系統(tǒng)采用兩臺2BW4 253-0EK4型水環(huán)真空泵，抽氣量：48.96kg/h(干空氣量)，最高抽氣真空度：3.3kPa，汽輪機運行時水環(huán)真空泵一開一備。汽輪機主要設計技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 汽輪機主要設計參數(shù)

3 凝汽器真空的成因

凝汽器中形成真空的成因是，由于汽輪機的排汽被冷卻成凝結(jié)水，其比容急劇縮小。如蒸汽在絕對壓力4kPa時，蒸汽的體積比水容積大3萬多倍[1]。當排汽凝結(jié)成水后，體積就大為縮小，使凝汽器汽側(cè)形成高度真空，它是汽水系統(tǒng)完成循環(huán)的必要條件。正是因為凝汽器內(nèi)部為極高的真空，所以所有與之相連接的設備都有可能因為不嚴而往凝汽器內(nèi)部漏入空氣，加上汽輪機排汽中的不凝結(jié)氣體，如果不及時抽出，將會逐漸升高凝汽器內(nèi)的壓力值，真空下降，導致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機蒸汽循環(huán)的效率下降。

4 汽輪機真空嚴密性差的危害

汽輪機真空嚴密性差的危害主要表現(xiàn)在以下三個方面：

(1)真空嚴密性差時，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，降低了汽輪機組的效率，增加供電煤耗，并可能威脅汽輪機的安全運行。另一方面，由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低，導致排汽與冷卻水出水溫差增大。

(2)當漏入真空系統(tǒng)的空氣雖然能夠被及時地抽出，但需增加真空泵的負荷，浪費廠用電及工業(yè)用水。

(3)由于漏入了空氣，導致凝汽器過冷度過大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟性降低，凝結(jié)水溶氧增加，可造成低壓設備氧腐蝕。

5 汽輪機真空嚴密性檢查

進行真空嚴密性試驗時，汽輪機負荷為48MW，凝汽器負荷穩(wěn)定在80%額定負荷以上，關(guān)閉凝汽器抽氣出口門，停運抽氣設備，30秒后開始記錄凝汽器壓力，記錄8分鐘，每分鐘記錄一次，取其中后5分鐘內(nèi)的真空下降值計算每分鐘的真空平均下降值。試驗數(shù)據(jù)見表2所示。

表2 真空嚴密性試驗數(shù)據(jù)

通過計算后5分鐘真空度下降速速率為0.49kPa.min-1，根據(jù)DL/T932-2005《凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護導則》對真空嚴密性試驗標準裝機容量<100MW的機組要求，真空下降速率≤400Pa.min-1，由此判定真空嚴密性不合格[2]。

6 原因分析及解決方法

6.1 檢漏儀檢漏

有兩種方式可以檢測出泄漏：

示蹤氣體A放在容器里面，處于正壓，然后用儀器去檢測，容器外圍是否有氣體A，如果容器外有氣體A，則容器有漏。用這種方式能檢測出漏點，并能大概判斷泄漏的程度。這種檢漏方式叫Sniffer檢漏或正壓檢漏。

示蹤氣體A噴在容器外面，用儀器去檢測容器里面是否有氣體A。這種方式能檢測出漏點，并能測知漏率。這種檢漏方式叫真空檢漏。如圖1所示。

圖1 檢漏儀檢漏圖

本次檢測采用SFJ-271型氦質(zhì)譜檢漏儀進行負壓模式真空檢漏，將氦質(zhì)譜儀檢測探頭放在水環(huán)真空泵排氣口，示蹤氣體采用氦氣，分別對凝汽器熱井排水管、凝汽器熱井就地水位計及接頭、凝汽器人孔門、真空破壞閥、汽輪機后汽封、低壓缸防爆門，高壓缸中分面螺栓和聯(lián)接凝汽器的所有管路閥門法蘭等逐一檢測。檢測點漏率如表3所示。

表3 氦質(zhì)譜檢漏儀檢測數(shù)據(jù)

按照SFJ-271型氦質(zhì)譜檢漏儀檢測出的漏率值，當漏率值在1×10-4Mbar·s-1以上時為明顯漏點[4]。從檢測數(shù)據(jù)可以判斷后汽封及低壓缸防爆門為明顯泄漏點。

6.2 問題處理及效果檢查

(1)汽輪機低壓缸防爆門結(jié)構(gòu)如圖2(a)所示，凝汽式汽輪機低壓缸兩邊各有向空排汽的安全門，當運行中真空下降，排汽壓力迅速升高到0.11MPa時，石棉膠墊就會破裂，同時蒸汽從凝汽器通過向空排汽安全門排至大氣，使低壓缸不致?lián)p壞。經(jīng)分析認為汽輪機長期運行，防爆門長期與水汽接觸，造成螺栓腐蝕，同時機組振動和排汽壓力的波動使爆破片振動，造成螺栓松動密封面損壞失效，空氣漏入低壓缸內(nèi)。停機大修時，拆開防爆門檢查，發(fā)現(xiàn)外側(cè)石棉板硬化有裂紋，法蘭密封面銹蝕。經(jīng)過除銹處理并對低壓防爆門進行改良如圖2(b)所示，法蘭內(nèi)側(cè)采用增強石墨墊密封，外側(cè)采用石棉紙板墊，在大修中更換2mm厚的高壓紙板膜片，組裝時，在各接合面處涂抹耐油硅酮密封膠，確保各接合面的嚴密性。

圖2 低壓缸防爆門

(2)本機組前后汽封和隔板汽封，均采用了梳齒式汽封結(jié)構(gòu)。這種汽封結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子上面的汽封高低槽齒與汽封環(huán)的長短齒相配，形成了迷宮式汽封，汽封環(huán)采用機械可調(diào)式結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整墊片調(diào)整弧段與轉(zhuǎn)子間的徑向間隙。在氦質(zhì)譜檢漏儀檢測出后汽封為明顯漏點后，運行期間通過調(diào)整汽封壓力，氦質(zhì)譜檢漏儀檢測顯示漏率減少，但后汽封壓力達到17KPa時出現(xiàn)冒汽，為避免潤滑油中因蒸汽漏入帶水只能降低汽封壓力。停機大修時拆檢后軸封時發(fā)現(xiàn)汽封環(huán)間隙過大，分布不均，通過滾膠布的方法如圖3所示，調(diào)整墊片調(diào)整弧段與轉(zhuǎn)子間的徑向間隙，將間隙調(diào)整至0.35～0.45mm達到下限要求。

圖3 后軸封汽封

圖4 凝汽器真空系統(tǒng)

(3)檢修完后對凝汽器真空系統(tǒng)進行了灌水查漏如圖4所示，檢查了凝汽器冷卻銅管脹接處、凝汽器吼部，凝汽器人孔門等均無水滲漏；發(fā)現(xiàn)抽氣排氣管濾網(wǎng)有滴水，經(jīng)更換墊片后檢查無泄漏。

大修完后機組進行氦質(zhì)譜檢漏儀檢測，各檢測點漏率正常。后汽封壓力調(diào)至28kPa真空度達到92.6kPa。各月真空嚴密性試驗結(jié)比如表4所示。

由表4可見，機組真空系統(tǒng)嚴密性較修前有了較大程度的提高。這證明我們提出的真空系統(tǒng)漏空原因及所采取措施是可行的，通過對此次查找的漏點進行針對性的處理，我們對大修后的機組再進行真空嚴密性試驗，數(shù)據(jù)已經(jīng)從不合格甚至不能做，到大修后第一次308Pa min-1，已經(jīng)達到合格范圍之內(nèi)。此后在機組運行的幾個月內(nèi)，真空嚴密性試驗值一直在合格范圍之內(nèi)。

表4 真空嚴密性試驗對比表(kPa/min)

7 結(jié)論

(1)真空系統(tǒng)嚴密性作為汽輪發(fā)電機組的重要安全指標之一[3]，必須對其加強監(jiān)視。嚴密性不足的根本原因是泄漏，造成真空系統(tǒng)泄漏的因素是多方面的，既有設備本身的原因，也有運行操作和檢修質(zhì)量方面的問題。查找漏點要舉一反三，徹底處理好，保證質(zhì)量。

(2)定期做真空嚴密性試驗并消除漏點，要做到每月一次，并及時有效的查找分析并消除漏氣點。從而保證機組真空嚴密性達到合格的水平，從根本上消除泄漏對機組造成的影響。

[1]靳智平，王毅林.汽輪機原理及系統(tǒng).北京：中國電力出版社，2004.

[2]DL/T932-2005，凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護導則[s].

[3]史劍戟，沈坤全，江運漢，等.凝汽器真空嚴密性研究[J].上海電力學院學報，1997，13(3).

[4]朱平.氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在汽輪機真空系統(tǒng)檢漏中的應用[C].徐州發(fā)電廠第二屆青年科技論文集，2000.