大型直接空冷機(jī)組真空系統(tǒng)查漏方法

何慶龍

（通遼霍林河坑口發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古霍林郭勒 029200）

直接空冷機(jī)組是近幾年我國針對(duì)北方地區(qū)豐煤少水的特點(diǎn)逐漸引進(jìn)和開發(fā)建設(shè)的新型機(jī)組。隨著國內(nèi)外電力行業(yè)生產(chǎn)制造技術(shù)水平的大幅提高，空冷機(jī)組的容量也在不斷加大。目前機(jī)組容量已達(dá)1 000 MW以上，機(jī)組型式也由亞臨界發(fā)展到了超臨界。

隨著空冷機(jī)組容量的增大，一些問題逐漸顯現(xiàn)（例如，冷端散熱裝置體積隨之增大，真空系統(tǒng)漏入空氣的可能性大大增加）。空冷真空容積比濕冷機(jī)組大5～6倍，不凝結(jié)氣體量增大，使排氣壓力和溫度升高，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。根據(jù)道爾頓定律，漏入空氣分壓力增大、凝結(jié)水含氧量增加加重了除氧器負(fù)擔(dān)，影響了機(jī)組安全運(yùn)行［1］。另外，真空系統(tǒng)內(nèi)存有空氣，低壓缸排氣不凝結(jié)，會(huì)形成氣阻，降低空冷散熱片的傳熱系數(shù)，造成真空下降。目前，新投產(chǎn)運(yùn)營的機(jī)組普遍存在著真空值低和真空嚴(yán)密性指標(biāo)差的問題，主要原因?yàn)榭绽錂C(jī)組真空系統(tǒng)存在較多泄漏點(diǎn)［2］。多數(shù)空冷機(jī)組真空值年平均值低于設(shè)計(jì)值1～3 kPa，一般汽輪機(jī)真空值每降低1 kPa，發(fā)電機(jī)功率增加1.5～2.5 MW［3］，汽輪機(jī)熱耗值降低4‰～5‰［4］，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低約2.85 g/kWh［5］（600 MW亞臨界設(shè)計(jì)背壓滿發(fā)負(fù)荷條件下），由此可見，真空值的高低對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響非常大。

為了保證機(jī)組有較高的真空值，且處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，需要對(duì)機(jī)組真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏、堵漏，以盡可能減少真空系統(tǒng)漏入的空氣量。

1 直接空冷機(jī)組真空系統(tǒng)特點(diǎn)

a．散熱系統(tǒng)安裝位置高，難以使用傳統(tǒng)的灌水查漏方式。以霍林河坑口發(fā)電有限責(zé)任公司600 MW直接空冷機(jī)組為例，空冷散熱裝置安裝在了距地面45 m高的空冷平臺(tái)上，1臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)的空冷平臺(tái)平面尺寸約為90.0 m×99.64 m（長×寬），該平臺(tái)下有16根D4.2 m的鋼筋混凝土柱支撐，2臺(tái)機(jī)組空冷平臺(tái)平面尺寸為181.50 m×99.64 m （長×寬），單臺(tái)機(jī)組空冷散熱面積約為165萬m2。如此巨大的散熱裝置，無法采取像濕冷機(jī)組那樣進(jìn)行灌水查找泄漏點(diǎn)的方式（原因是水位達(dá)不到45 m高且空冷排汽管道無法設(shè)計(jì)灌水的承重載荷）。

b．空冷散熱系統(tǒng)龐大，受溫度影響較大，易漏氣?？绽渖嵯到y(tǒng)在較大溫差（可達(dá)66℃）作用下，熱脹冷縮現(xiàn)象非常明顯。在膨脹壓應(yīng)力和冷縮拉應(yīng)力的作用下，與真空系統(tǒng)相連接的管道焊縫易開裂，造成空氣漏入，降低了真空值。處于隱蔽位置的泄漏點(diǎn)難以發(fā)現(xiàn)，無法及時(shí)封堵處理，會(huì)對(duì)真空值造成影響。

2 普通真空系統(tǒng)查漏方法的局限性

處理泄漏點(diǎn)重要的是發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)并及時(shí)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行封堵。目前空冷機(jī)組真空系統(tǒng)常規(guī)查漏方式一般是采用超聲查漏儀（聲納技術(shù)）和氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行，存在一定的局限。超聲查漏儀雖然體積小、重量輕、使用方便、對(duì)正壓泄漏點(diǎn)較敏感、泄漏點(diǎn)易被定位，但對(duì)向內(nèi)的泄漏點(diǎn)（向內(nèi)部泄漏）不敏感，易受現(xiàn)場輔機(jī)運(yùn)行噪聲的影響，準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)比較難;氦質(zhì)譜檢漏儀體積大、笨重，使用時(shí)需多人配合，查找泄漏點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，實(shí)用性較差。

3 真空系統(tǒng)正壓密閉充壓查漏法

3.1 正壓密閉充壓查漏法原理

機(jī)組冷態(tài)時(shí)，關(guān)閉通向真空系統(tǒng)的閥門，機(jī)組真空系統(tǒng)模擬運(yùn)行狀態(tài)，形成封閉的真空腔室，然后不斷地向腔室內(nèi)充壓縮空氣，并保持適當(dāng)?shù)目諝獬鋲簤毫?，防止真空膜片破壞。?dāng)充入的空氣壓力高于外界大氣壓力時(shí)（正壓），會(huì)從真空腔室封閉不嚴(yán)的地方漏氣，并隨著充入空氣壓力的升高，漏出的空氣在泄漏縫隙處激蕩外面的空氣，形成激流而發(fā)出聲音，然后再通過使用超聲查漏儀，利用其靈敏的特性迅速找到泄漏點(diǎn)。

3.2 正壓密閉充壓查漏法的特點(diǎn)

利用機(jī)組熱力系統(tǒng)，通過關(guān)閉調(diào)速汽閥、冷段逆止閥、抽氣閥等可能通向大氣的閥門，阻斷通往大氣的系統(tǒng)，形成封閉的真空腔室。

此種查漏方法簡單、全面、易實(shí)現(xiàn)，基本沒有“真空”死區(qū)，能夠?qū)C(jī)組真空系統(tǒng)泄漏點(diǎn)起到“普查”的作用，但對(duì)實(shí)施條件有一定的約束性。

3.3 正壓密閉充壓查漏法的使用條件

a．機(jī)組處于冷態(tài)且靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)充入真空系統(tǒng)的空氣對(duì)汽輪機(jī)的汽缸無變形影響，易于模擬真空系統(tǒng)腔室。一般安排在檢修后期，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前進(jìn)行。

b．通向真空系統(tǒng)的閥門關(guān)閉嚴(yán)密。防止過大的泄漏量使充入的空氣產(chǎn)生大于外界大氣的壓力，產(chǎn)生“激流”現(xiàn)象。

c．充入真空腔室的空氣壓力不要超過0.03 MPa。過高的壓力會(huì)破壞汽缸頂部的大氣安全閥，一般事前將大氣安全閥薄膜拆除保存，使用石棉板或橡膠臨時(shí)替代，查漏結(jié)束后恢復(fù)。監(jiān)視的壓力表安裝在排汽裝置附近，使用標(biāo)準(zhǔn)壓力表，便于精確讀數(shù)和控制充壓數(shù)值。

4 正壓密閉充壓查漏前措施

4.1 建立真空系統(tǒng)查漏組織

組織負(fù)責(zé)人、查漏人員、充空氣控制壓力人員在負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)下有序工作，確保順利形成真空腔室，檢查比較全面，泄漏點(diǎn)得到明顯標(biāo)識(shí)和處理。

4.2 正壓密閉充壓真空腔室形成措施

a．運(yùn)行人員采取的隔離措施［5］。

關(guān)閉汽輪機(jī)高中壓缸進(jìn)汽閥門（如主汽閥調(diào)速汽閥及疏水閥等）;關(guān)閉冷再熱系統(tǒng)閥門（如冷段逆止閥及疏水閥等）;關(guān)閉汽缸抽汽系統(tǒng)（如1～7段抽汽閥門及疏水系統(tǒng)）;關(guān)閉排汽裝置補(bǔ)水閥門、減溫水閥門及其它與之相連接的疏水閥等;關(guān)閉抽真空系統(tǒng)閥門等去往汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的各系統(tǒng)閥門。

b．檢修人員采取的隔離措施。

制作專用的卡具將高中壓缸、低壓A/B缸的前后軸封進(jìn)行靜態(tài)封閉;低壓缸排大氣安全閥膜片更換成橡膠或石棉板;引廠用氣源至抽真空母管，中間裝設(shè)控制甲乙閥門，即充壓控制閥門;排汽裝置附近安裝標(biāo)準(zhǔn)壓力表（0～0.1 MPa）。

5 正壓密閉充壓查漏過程要點(diǎn)

a．嚴(yán)格控制充氣壓力不超過0.03 MPa。確認(rèn)各系統(tǒng)閥門關(guān)閉、真空腔形成，查漏負(fù)責(zé)人統(tǒng)一下令進(jìn)行充壓工作。打開充壓甲乙閥門，壓縮空氣即可進(jìn)入真空系統(tǒng)，隨時(shí)檢查并控制閥門使充氣壓力不超過0.03 MPa。若長時(shí)間無法達(dá)到0.03 MPa正壓，通知查漏人員，在充壓過程中采用超聲儀表對(duì)真空系統(tǒng)的法蘭、焊縫、活結(jié)頭、盤根室等各個(gè)可能引起泄漏的部位進(jìn)行仔細(xì)查找，每找到一處都要做標(biāo)記，查找壓力達(dá)不到0.03 MPa的原因?！捌詹椤焙笸Ｖ钩錃?，處理泄漏點(diǎn)，根據(jù)機(jī)組停運(yùn)時(shí)間的長短，決定是否重新查找泄漏點(diǎn)，可多次進(jìn)行查漏工作。最后，拆除汽缸軸封密封卡具，恢復(fù)至正常狀態(tài)。

b．查找漏點(diǎn)時(shí)需耐心和責(zé)任心。即使空氣壓力達(dá)不到0.03 MPa，也可在充壓過程中通過超聲查漏儀找到泄漏點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)查漏的目的。因此，需要通過合理組織，在真空腔室分區(qū)安排有責(zé)任心和工作耐心的人，不可遺漏真空查漏區(qū)。汽輪機(jī)為靜止?fàn)顟B(tài)，超聲查漏儀受輔機(jī)噪聲影響最小，即便是輕微的泄漏點(diǎn)也能被超聲查漏儀查找出來，效果較好。一般充壓和查漏時(shí)間為48 h。

霍林河坑口發(fā)電有限責(zé)任公司分別于2009年8月在2號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修后期、2010年7月在1號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修后期、2013年7月2號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修后期采用了以上方法查漏，取得了良好效果，低壓缸結(jié)合面、法蘭螺栓、接管座焊縫等一些細(xì)微泄漏區(qū)都被成功地查找出來，并得到處理。

6 建議重點(diǎn)查找泄漏點(diǎn)的位置

重點(diǎn)檢查位置為:汽輪機(jī)A低壓缸2個(gè)大氣安全門、汽輪機(jī)A低壓缸人孔門4個(gè)法蘭、汽輪機(jī)A低壓缸噴水管各法蘭、汽輪機(jī)A低壓缸排氣裝置汽側(cè)人孔門法蘭、汽輪機(jī)B低壓缸2個(gè)大氣安全門、汽輪機(jī)B低壓缸人孔門4個(gè)法蘭、汽輪機(jī)B低壓缸噴水管各法蘭、汽輪機(jī)B低壓缸排氣裝置汽側(cè)人孔門法蘭、各低加、抽汽管道疏水與疏擴(kuò)連接的焊口、7A/B低加殼體與排汽裝置喉部連接處的焊口、排汽裝置喉部膨脹節(jié)、A、B疏擴(kuò)噴水門法蘭、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)高加危急疏水氣動(dòng)門后截門、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)低加危急疏水氣動(dòng)門及后截門、凝結(jié)水泵入口門及入口濾網(wǎng)、凝結(jié)水泵抽真空手動(dòng)門、真空泵入口門及法蘭、0 m抽真空管道焊口、A排凝結(jié)水抽真空門、B排凝結(jié)水抽真空門、補(bǔ)水抽真空門、排汽裝置放水門、A排汽裝置排汽管道膨脹節(jié)、B排汽裝置排汽管道膨脹節(jié)、A排汽裝置排汽管道排污門及管道、B排汽裝置排汽管道排污門及管道、排汽裝置6.9 m焊口、排汽裝置0 m焊口、排汽裝置排污泵坑焊口、排汽管道及相連的各表門、活接、與排汽裝置相連的各表門、活接、除氧器事故放水門后法蘭、真空破壞門注水門、各列逆流散熱器管束、順流散熱器管束、空冷凝結(jié)水系統(tǒng)管道、閥門焊口法蘭、空冷抽真空系統(tǒng)管道、閥門焊口法蘭、空冷配汽管道、空冷排汽管道焊口法蘭、排氣管道防爆閥（每臺(tái)機(jī)組4個(gè)）、空冷1～8列管束、進(jìn)汽母管、凝結(jié)水管道、抽真空系統(tǒng)管道、閥門、焊口法蘭、人口門［6］。

受國家能源政策的影響和企業(yè)節(jié)能降耗的需要，如何提高機(jī)組真空值、保證機(jī)組處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)是技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。正壓密閉充壓查漏法的成功應(yīng)用，為空冷機(jī)組真空系統(tǒng)查漏提供了一種新的方法，值得大力推廣。

［1］陸勇，陳玉．全國空冷機(jī)組技術(shù)交流研討會(huì)論文集［C］．北京:中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)，2009．

［2］胡乃進(jìn)．機(jī)組真空降低的原因分析及處理［J］．東北電力技術(shù)，2011，32（10）:27－28．

［3］薛永峰，鄧楠．國產(chǎn)600 MW空冷機(jī)組煤耗診斷分析［J］．東北電力技術(shù)，2009，30（5）:1－4．

［4］李軍．600 MW汽輪機(jī)主要問題分析及節(jié)能措施［J］．東北電力技術(shù)，2008，29（4）:21－24．

［5］曾強(qiáng)，王智剛．自然風(fēng)及空冷島高度對(duì)直接空冷機(jī)組的影響［J］．東北電力技術(shù)，2011，32（7）:33－36．

［6］諸德海．200 MW汽輪機(jī)真空系統(tǒng)泄漏原因及處理［J］．東北電力技術(shù)，2002，23（6）:21－22．