直接空冷、湿冷机组真空系统综合查漏技术分析探讨

摘 要： 随着科技的进步，各种查漏仪器的诞生，机组真空系统查漏方法越来越多，但对查漏人员的素质要求越来很高;如何综合运用查漏方法？如何结合现场实际查漏？如何根据不同机组查漏？成为选用查漏人员的重要考虑条件，也是保证机组真空系统查漏工作圆满完成先决条件。本文结合机组真空系统查漏经验重点对人员的要求、查漏方法、如何根据现场实际综合技术分析做了详细的阐述，解决机组长期真空系统严密性不合格问题。

关键词：直接空冷    湿冷    真空    严密性   查漏

中图分类号：F272.92 文献标识码：A      文章编号：1003-9082（2015）12-0304-02

引言

汽轮机组真空系统是一个复杂而庞大的系统。真空系统的作用是建立和维持汽轮机组的低被压和凝汽器的真空，正常运行时不断的抽出由不同途径漏入真空系统的不凝结气体。凝汽器中真空的形成是由于汽轮机的排汽被凝结成水，其比容急剧缩小。蒸汽的体积比水容积大3万倍，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。在机组运行中真空下降，将直接影响汽轮机汽耗和机组出力，使机组的热经济性下降，同时也给机组的安全稳定运行带来很大的影响。

一、影响汽轮机组真空系统严密性的原因分析及举措

真空系统不严密。该故障通常表现为汽轮机同一负荷下的真空值比正常时低，并稳定在某一真空值，随着负荷的升高凝汽器真空反而升高。真空系统严密程度与泄漏程度可以通过定期真空系统严密性试验进行检验，并结合漏泄情况进行真空系统查漏工作。

1.湿冷机组凝汽器水位过高。凝汽器水位升高往往是因为凝结水泵运行不正常或水泵故障，使水泵的效率下降。此时应启用备用凝结水泵，将故障凝结水泵停运，鉴定是否是凝结水泵问题。若检查出凝结水硬度大，可以判断凝汽器铜管漏泄导致凝汽器水位升高。此外凝结水再循环门操作不当也是造成凝汽器水位升高的原因，应多方面综合考虑。

2.湿冷机组凝汽器铜管结垢;直接空冷管束及翅片脏污。致使汽水热交换效率降低，凝结效果变差，湿冷机组体现端差增大，凝汽器真空降低;空冷机组直接体现为真空降低。湿冷机组端差大的主要原因是循环水中污泥和溶于水中的碳酸盐析出附在凝汽器铜管内壁产生水垢，形成很大的水阻，使传热端差增大，凝汽器真空下降，排汽温度升高;空冷机组凝汽器是在自然环境下冷却，依靠空冷风机加强冷却效果，在自然环境下空冷机组凝汽器管束及翅片上易积存灰尘及杂物等，影响管束的换热效果，直接导致真空下降。为防止此种现象发生，应定期清扫凝汽器。

3.水环式真空泵工作不正常或效率降低。这种情况湿冷机组主要体现在端差增大，真空下降;空冷机组主要体现在真空度下降。主要排查水环式真空泵严密性，停运此台真空泵，关闭入口门，启用备用真空泵，鉴定备用真空是否存在出力不足现象，有条件可试验真空泵的工作能力和效率。

4.湿冷机组循环水量不足。在相同负荷下（指排汽量不同），若凝汽器循环水出口温度上升，即进出口温差增大，说明凝汽器循环水量不足。应检查循环水泵工作有无异常，检查循环水泵出口压力、循环水进口水位，检查滤网有无堵塞。

5.湿冷机组循环水温度高。运行中由于冷却水塔工作不正常，如配水槽、配水管内积淤泥，致使配水不均，配水管损坏，水呈柱状流下;水塔内填料损坏或缺失，冷却风走近路，喷嘴损坏等，旁路电动门不严造成水走近路，也可使水塔出水温度升高，真空下降。

6.直接空冷机组真空系统受季节和风速影响较大。若在冬季空冷凝汽器冷却效果好，真空严密性就好，相反若在夏季，空冷凝汽器冷却效果相对较差，真空严密性相对较差，所以直接空冷机组在查漏的过程中应考虑季节因素;同时自然风速也是影响空冷机组凝汽器凝结效果的主要因素，在环境温度条件和空冷风机转速一定的情况下，自然风速一般在5.85m/s为宜，自然风速越大，换热效率越低。当自然风速不变的情况下，提高迎风面风机转速，空冷凝汽器平均换热效率提高，不同的自然风对应边缘风机有不同的最佳转速，自然风速越低，提高边缘风机转速，对空冷凝汽器换热效果越明显，反之则否。

二、真空严密性不合格的危害

1.汽轮机真空严密性不合格将会严重影响机组的效率，使机组热耗增加。试验证明凝汽器真空每降低 1 kPa，汽轮机热效率将改变 1%-2%，发电机组停运期间真空系统查漏煤耗增加 ，0.5%-0.7%， 同时使抽汽系统负荷增加和厂用电率升高。

2.湿冷机组导致凝汽器端差增大、过冷度过大，系统热经济性降低，凝结水溶氧增加，可造成低压设备氧腐蚀。

3.使排汽压力升高，可用焓降减小，机组出力有所降低。同时，排汽温度升高，可能使凝汽器铜管松弛，破坏严密性，排汽缸及轴承座受热膨胀，引起中心变化，产生振动。

4.会使汽轮机轴向位移增加，造成推力轴承过载而磨损。

5.真空下降使排汽的容积流量减小，对末级叶片的某一部位产生较大的激振力，有可能损坏叶片而造成事故。

三、国内采用的真空系统查漏方法及优缺点

现国内真空系统查漏方法很多，主要分为机组停运查漏和机组运行期间查漏。

1.机组停运期间查漏方法及优缺点

1.1湿冷机组真空系统泡水查漏法

凝汽器真空系统泡水查漏法是在机组停运缸体冷却后实施的一种真空系统查漏方法，这种方法易发现真空系统漏泄点。具体实施方法为在凝汽器底部加上支撑，防止凝汽器泡水过程中焊口发生扯裂现象;做好真空系统隔离的安全措施;向凝汽器汽侧注入除盐水，并派专人在水位监视口监视凝汽器水位，待有水溢出后立即停止注水工作;检查真空系统各设备密封点，包括焊口，若有漏水现象则说明该密封点在运行中漏真空，记录漏泄部位，待真空系统水放尽后处理。此种方法虽然操作简单，容易发现真空系统漏泄点，检查真空系统范围大，但泡水水位最高只能达到汽轮机轴封部位，处于汽轮机轴封上方的真空系统设备却无法检查。

1.2空冷机组排汽装置泡水及空冷凝汽器打压相结合查漏法

此种方法是在机组停运后空冷机组的一种查漏方法，这种方法易查出真空系统漏泄点。具体方法为在排汽装置及排汽管道进行加固，防止在泡水过程中造成排汽装置及排汽管道焊口漏泄，同时，更换真空系统表计防止打压过程中损坏表计;将不参与查漏的真空系统隔离，向排汽装置注水，当排汽装置注水达到8.5米左右停止注水，检查水位下降情况，若在统计时间内水位下降或发现有明显漏泄点则说明真空系统漏泄，反之则说明注水查漏合格。向空冷凝汽器注入压缩空气和氦气，压力达到50kpa时，停止注入压缩空气，通过听声音 、测量惰性气体的办法进行全面检查，并每半小时记录一次压力表数据 。查漏结束后，确认的漏泄点做好标记，待放水放气后进行处理。此种方法对空冷机组查漏效果明显，但在查漏过程中存在较大困难，尤其是在排汽管道查漏方面，因排汽管道高度一般在45米左右，不易排查漏泄点，而且在机组排汽装置注水查漏过程中，要计算好排汽装置和排汽管道注水后的重量，防止过重撕裂焊口;同湿冷机组泡水查漏一样，处于水位上方的地方无法通过此种方法查漏。

1.3空冷机组直接注入压缩空气打压法

此种方法有两种，一种只适用于空冷机组空冷凝汽器上，首先关闭空冷凝汽器入口蝶阀，并保证其严密性;向空冷凝汽器内注入压缩空气，待压力达到0.1MPa时，停止注入，检查空冷凝汽器管束是否有过度变形、裂纹、泄漏等现象，若有立即降低压力;利用涂刷泡沫和超声波查漏仪进行查漏，发现漏泄点做好标记，待空冷凝汽器压力释放后处理;此种方法只适用于空冷机组真空系统局部查漏，范围只限于空冷凝汽器，比较局限。另一种是机组停运后，做隔离真空系统措施;更换或关闭真空压力表计，使之处于不投用状态;使用专用工具封堵汽轮机轴封处，更换汽轮机低压缸大气阀垫片，更换排汽装置安全大气阀垫片;向真空系统内注入压缩空气，压力保持在0.03MPa以下，查找真空系统漏泄点，并做好标记，待排气后处理;此种方法对空冷机组真空系统可以实现全方位查找，但也有一定问题，主要是真空系统内注入的压缩空气压力很难达到预计压力，但可在未达到预定压力时就可查找，也能实现真空系统查漏的目的。

2.机组运行期间真空系统查漏方法及优缺点

2.1火焰、涂抹肥皂泡真空系统查漏法

真空系统传统的查漏方法是通过观察蜡烛火焰摇曳情况， 来确定漏气位置. 另外还可用肥皂液涂抹在所有可疑点上， 根据肥皂水泡沫是否被吸入来判断是否漏气。这两种方法只能用来确定大量漏气的地点， 无法确定较小的漏空位置。此两种方法效率低，查找漏泄点困难，其中火焰查漏法易发生火灾，在现在氢冷机组的真空系统查漏中已杜绝使用。此两项查漏方法其原理均是利用真空系统设备漏泄有吸附的原理进行查漏。

2.2氦质谱查漏仪查漏法

检漏原理及方法检漏方法为负压采样法，利用氦气作为媒介（氦气相对密度为 0.18g/L，质量轻于空气，不溶于水，属于惰性气体），将取样吸枪安放在运行真空泵的排气口处，向真空系统的疑似泄漏处喷放氦气，与取样器连接的检漏仪上显示的漏率大小将直接反映疑似点的泄漏程度。检漏标准： 漏率≥1×10-2Pa·L/s 为大漏点;2.0×10-2Pa·L/s≤漏率<1×10-3 Pa·L/s 为中漏点;漏率 < 2.0×10-3Pa·L/s 为小漏点 。大漏点要及时、彻底处理 ，中、小漏点可根据机组运行情况分期、分批处理。氦质谱查漏仪查漏法易在室内进行，由于氦气比空气轻，易在空气中扩散，漂浮上升，最后溶于空气中，所以在查漏的过程中氦气喷在一个设备，而会出现被在其附近的其它漏泄设备吸走的现象，氦质谱查漏仪上出现反应值，所以喷射点覆盖面积大，对具体漏泄点的位置，很难确定，给真空系统查漏造成一定困难。

2.3超声波仪器查漏法

超声波查漏的原理是机组真空系统在运行时内部产生真空，如果凝汽器有漏点空气侵入真空系统，在泄漏点附近会出现涡流声波。声波的频率通过常为35-45KHz，它超出了人耳朵可以听到的范围。利用拾音器测相应的频率范围，振动被空气传到元件的壳体，这样声波就可以被频率转换器转换成声音信号或转换成可以听到的声音。查漏时用超声波查漏仪对真空系统设备进行扫描，如果有漏泄点，就可以利用查漏仪听到声音从而查到漏泄部位。然而，当有其它声源在检测点附近时就会影响到超声查漏仪查漏的效果，此种方法最好在机组停运开启真空泵查漏的方法进行。所以此种方法受环境声源的影响较大，同时超声查漏仪还存在一个缺点，就是包覆保温或壳体内的设备无法检测到漏泄声音。

2.4机组真空系统查漏对人员要求分析

人是决定一切的主要因素，机组真空系统查漏也不例外。真空系统是一庞大的系统，影响真空的因素也有很多，这就需要真空系统查漏人员要有吃苦耐劳的精神，同时要对机组真空系统设备的组成、流程、结构、运行参数、查漏设备要熟悉掌握，根据不同的查漏数据和机组的运行参数加以综合分析，以数据说话，判断真空严密性不合格的因素;不能单纯的认为真空系统严密性不合格的主要因素为真空系统设备漏泄，盲目的查漏，不对凝汽设备、环境因素、抽真空设备的运行参数加以分析，结果空忙活一场，未达到真空系统查漏的目的。所以要求机组真空系统查漏人员的综合技术素质、思维逻辑分析能力要强，才能圆满完成机组真空系统查漏工作。

2.5机组运行期间真空系统查漏综合技术运用

由于机组停运期间真空系统查漏的方法比较单一，变数很少，所以在下文中主要针对机组运行期间真空系统查漏做主要的阐述分析。在国内运行机组真空系统查漏常用是氦质谱查漏仪查漏法和超声波仪器查漏法，同时将湿冷机组凝汽器、空冷机组空冷凝汽器、水环式真空泵、环境因素等均考虑其中，加以分析，得出影响真空严密性不合格的主要因素，制定相应处理措施，予以实施。

2.5.1使用氦质谱查漏仪查漏技术

某电厂直接空冷机组5号机组真空严密性试验值在410Pa/min（标准要求：200 Pa/min），在真空系统查漏过程中不论氦气喷在哪台设备上都在氦质谱查漏仪上有反映的数值，机组0米层反映为1 ×10 -6Pa·L/s左右，机组6.8米层反映为1 ×10 -5Pa·L/s以上，整个机组真空系统查漏过程如雾里看花，摸不到头脑，最后测至汽轮机低压缸前后轴封时反映数值在1 ×10 -3Pa·L/s;由此分析认为汽轮机低压缸轴封存在漏泄情况，但机组运行无法进行处理工作;机组停运后检查低压缸轴封回汽管道法兰螺栓松动，造成空气直接漏入排汽装置，是造成真空严密性不合格的主要原因，处理好后真空严密性试验数值达到100Pa/min以下。根据这一情况，我们结合氦质谱查漏仪的使用媒介氦气的特性，研究出一套利用氦质谱查漏仪真空系统查漏的技术：由于氦气比空气轻，在喷入大气中后有扩散和飘升的特性，根据这一特性，制定了查漏由上至下的查漏方法，即先检查汽轮机轴封以上的真空设备，并记录漏泄点数据，再依次排查6.8米层和0米层，所得的数据与汽轮机轴封以上的真空设备漏泄点值对比，若下部的数值比上部的数值大或持平则说明在下部存在漏泄点，再根据漏泄点范围进行由上至下的反复排查，当氦气在设备上喷射越接近漏泄点位置时，氦质谱查漏仪反映的数值越大，当数值持续不变时，则证明漏泄点就在此位置，及时封堵漏泄点，以防进一步查漏时此漏点影响其它设备漏泄点的查找。

2.6 氦质谱查漏仪与超声查漏仪相结合的查漏技术

某电厂湿冷1号机组真空严密性试验值在一年内一直在440Pa/min（标准要求：270 Pa/min）左右的下降速度， 多次氦质谱查漏仪真空系统查漏均无效果，在查漏期间也排除各项影响真空的其它因素，最终还是确定机组真空系统设备存在漏泄点，始终未查出漏泄点确切位置，但在仪器上反应数值明显，确定了一定范围。根据氦气在空气中有扩散的特性，所以在查漏中确定具体位置困难，而超声查漏仪具有准确确定漏泄位置的能力，我们结合了两个查漏仪的优点，在查漏时利用氦质谱查漏仪确定漏泄点范围，再利用超声查漏仪确定漏泄点位置，通过这一举措，在机组凝汽器膨胀节部位发现2处较大的漏泄点，同时在三级减温器人口盖处发现一处较大漏泄点，进行封堵后真空严密性试验数据达到100Pa/min以下。

2.7 真空系统查漏技术与真空设备参数分析综合运用技术

运行机组真空系统查漏技术只能对真空系统设备漏泄点进行查找，而往往真空系统严密性试验不合格的原因并不是真空系统设备漏泄，而是真空系统设备工作状态不对造成。

某电厂湿冷11号机组长期以来真空严密性试验一直处于不合格状态，试验值一直在430Pa/min（标准要求：270 Pa/min）左右，真空系统查漏未发现任何漏泄点;对影响汽轮机组真空严密性因素分析，利用排除法逐一排除了凝汽器水位过高;水环式真空泵工作不正常或效率降低;循环水温度高等因素;经进一步查找发现凝汽器循环水入口温度26℃，出口温度37℃，凝汽器循环水出口温度过高，分析认为凝汽器入口冷却管束堵塞是造成此种现象的原因;由于入口管束堵塞，造成流经管束的水量减少，因而造成凝汽器循环水出口温度过高，凝汽器冷却效果变差;确定清扫方案，利用机组低负荷时间段对2台凝汽器水侧分别进行清扫，在凝汽器管束入口处清理出大量水塔填料碎片和胶球，分析后认为造成此种现象的主要原因为水塔与凝汽器之间只有一道水塔前池滤网，此滤网必须定期清扫，清扫时人工提起滤网进行清扫工作，不可避免在清扫过程中有大量杂物随着循环水进入凝汽器，造成凝汽器堵塞;清扫工作结束后机组再次做真空严密性试验，试验值为310 Pa/min，不合格，但确定凝汽器入口管束堵塞是影响真空严密性试验的主要因素之一。再次对真空系统排查发现在倒换真空泵喷氦气查漏时，一台真空泵存在漏泄现象，由此分析这台真空泵入口逆止门不严密，在做真空严密性试验时（不关闭真空泵入口手动门），空气由此进入机组真空系统，造成真空严密性试验不合格;关闭真空泵入口手动门再次做试验，真空严密性试验值为152 Pa/min，真空严密性试验合格。由此可以看出，真空系统查漏并不是解决真空系统严密性问题的唯一途径，要综合分析真空系统设备的运行状态，得出综合结论。

四、结论

实践证明，真空系统严密性试验不合格的原因查找不可盲目进行，真空系统查漏要与真空系统设备参数分析紧密配合，缺一不可。在真空查漏过程中， 要针对可能造成泄漏的原因进行相关试验和检查， 认真分析，逐步排除;对真空系统设备参数分析也要进行相关步骤，以达到全方位找出真空系统严密性试验不合格的原因。

参考文献

[1]王滨.某电厂3号机组真空系统的检漏及处理措施.华电技术，2011年第4期.

[2]郑红旗、武雁来.国产空冷机组真空系统查漏方案的探讨.电力学报2011第3期.

[3]周兰欣、周书昌、李海宏、张情.自然风速对空冷机组风机运行影响的数值模拟.电力科学与工程 2011第一期.

[4]徐剑、伊春学.空冷凝汽器查漏检修工艺.北京电力高等专科学校学报.