凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的原因分析及處理

袁捷，錢衛(wèi)武，施曉煒，韓競一

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000)

0 引言

某公司#1機組為燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，該機組的凝汽器真空系統(tǒng)發(fā)生泄漏，真空系統(tǒng)受到破壞[1]，可造成循環(huán)水的冷卻效果降低，進而造成排汽溫度上升，排汽壓力增大，同等流量的蒸汽熱耗增加，汽輪機的效率明顯下降，對機組的運行經(jīng)濟性產(chǎn)生影響。此外，發(fā)生泄漏時凝結(jié)水富氧程度將明顯提升，加速汽機低壓設(shè)備的吸氧腐蝕，對機組的運行安全性造成威脅。因此一旦機組凝汽器真空系統(tǒng)發(fā)生泄漏，應(yīng)迅速查明原因并及時處理解決，以保證機組運行的經(jīng)濟性與安全性。

1 事故現(xiàn)象

2018年3月28日，#1機組正常運行過程中凝汽器真空突然下降至-85 kPa,低于運行允許最小真空-88 kPa，運行人員依據(jù)運行規(guī)程啟用備用真空泵并開始減負荷，從而真空得以穩(wěn)定下來，穩(wěn)定于-87 kPa。待機組切換備用時，運行人員配合檢修人員進行真空嚴(yán)密性試驗，得到的真空泄漏率為0.5 kPa/min，遠大于所允許的0.4 kPa/min。從而說明機組的凝汽器真空系統(tǒng)存在泄漏。

2 凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的原因分析

2.1 位置特點

凝汽器真空系統(tǒng)泄漏根據(jù)位置應(yīng)分為兩種情況，一種是發(fā)生在凝汽器喉部以下，一般表現(xiàn)為凝汽器不銹鋼管發(fā)生泄漏[2]，循環(huán)水從不銹鋼管漏入凝結(jié)水系統(tǒng)中，由于循環(huán)水中溶有空氣成分，同時循環(huán)水在凝汽器中實際是加熱過程，循環(huán)水中的空氣成分由于受熱揮發(fā)進入凝汽器真空系統(tǒng)。

另一種是發(fā)生在凝汽器喉部以上，一般表現(xiàn)為凝汽器喉部至低壓缸上部之間的負壓系統(tǒng)存在泄漏，主要包含低壓缸結(jié)合面、低壓缸防爆門、低壓缸軸封位置、凝汽器汽側(cè)人孔門、軸封加熱器以及其他相關(guān)法蘭焊接處和管道等，外界空氣通過這些地方漏入凝汽器真空系統(tǒng)中。

2.2 理論分析

假設(shè)凝汽器在運行過程中，凝汽器水面之上總存在蒸汽與空氣的混合物，pb為凝汽器中蒸汽與空氣混合物總壓力，可以根據(jù)混合氣體的道爾頓分壓定律得到

pb=ps+pa，

(1)

式中：ps為凝汽器中蒸汽分壓力，kPa；pa為凝汽器中空氣分壓力，kPa。

當(dāng)發(fā)生上述兩種情況時，由于穩(wěn)定負荷下ps可看作為定值，當(dāng)凝汽器真空系統(tǒng)中漏入空氣，pa增大，從而pb明顯增大。

同時考慮到真空計算公式

pk=pb-p0，

(2)

式中：pk為凝汽器真空，kPa；p0為大氣壓力，kPa。

由于式(1)中pb增大，式(2)中p0為定值，且大于pb，因而pk增大，且pk<0，即說明凝汽器真空系統(tǒng)的真空下降。

3 凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的處理方案選擇

目前凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的查漏方法普遍使用的有以下6種：薄膜查漏[3]；超聲波查漏[4]；泡沫查漏[5]；鹵素查漏法；壓水查漏；氦質(zhì)譜查漏儀查漏。為了更好地進行凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的處理方案選擇，繪制表格見表1，主要從查漏時所需機組狀態(tài)、響應(yīng)時間、最小檢漏率、查漏缺點等方面對這6種查漏方法進行比較。

表1 6種真空系統(tǒng)查漏方法技術(shù)指標(biāo)比較

通過表1很容易地進行凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的處理方案的選擇，主要依據(jù)機組的不同狀態(tài)進行選擇，當(dāng)機組處于運行狀態(tài)時，凝汽器真空系統(tǒng)查漏的最優(yōu)方案為使用氦質(zhì)譜查漏儀查漏[6]，主要原理是從疑似泄漏處(凝汽器喉部至低壓缸上部之間區(qū)域)噴吹的為氦氣，噴出的氦氣經(jīng)泄漏處流入真空系統(tǒng)內(nèi)通過管道被收集槍部分收集入質(zhì)譜室內(nèi)，以氦氣濃度顯示，響應(yīng)時間快，靈敏度高，對環(huán)境無影響，操作使用方便。同時查漏過程中應(yīng)注意削弱氦氣流動性產(chǎn)生的影響。

而當(dāng)機組處于停機狀態(tài)時，真空系統(tǒng)查漏的最優(yōu)方案為使用壓水查漏，主要原理為通過將水灌滿凝汽器至凝汽器喉部，并保證在正常運行時負壓范圍內(nèi)的設(shè)備及管道充滿水，利用水位產(chǎn)生的水壓使水從凝汽器真空系統(tǒng)泄漏處噴出，現(xiàn)象明顯容易判斷并進行處理解決。

為了在最短時間內(nèi)查明凝汽器真空系統(tǒng)泄漏原因，最終選擇借助氦質(zhì)譜查漏儀對該公司#1機組凝汽器真空系統(tǒng)進行在線查漏這一處理方案。

4 凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的現(xiàn)場解決及效果

2018年3月30日，檢修人員借助氦質(zhì)譜查漏儀進行查漏，共發(fā)現(xiàn)5處明顯漏點，見表2。

表2 漏點統(tǒng)計表

針對檢查所得到的漏點進行處理：(1)凝汽器汽側(cè)人孔門邊緣涂抹密封膠；(2)待停機間歇，凝汽器喉部焊縫打磨后重新焊接；(3)低壓缸頂缸螺栓孔利用防火泥進行密封；(4)低壓缸前軸封外部涂抹密封膠；(5)待停機間歇，低壓缸北側(cè)防爆門進行更換并涂抹密封膠。

處理解決后，對#1機組重新進行真空嚴(yán)密性試驗，真空從-85 kPa提升至-92 kPa，且真空泄漏率由0.5 kPa/min下降至0.2 kPa/min，很明顯凝汽器真空已滿足高效運行及安全運行的要求。

5 預(yù)防措施

(1)加強巡檢，由于影響凝汽器真空系統(tǒng)所涉及系統(tǒng)與設(shè)備數(shù)量較多，運行人員應(yīng)定期對循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)以及真空泵相關(guān)設(shè)備及管路進行檢查。

(2)定期試驗，定期對凝汽器進行真空嚴(yán)密性試驗，一旦發(fā)現(xiàn)真空不符合要求，應(yīng)及時進行氦質(zhì)譜查漏儀查漏，及時解決凝汽器真空系統(tǒng)泄漏問題。

(3)加強維護，充分利用機組停機時間，加強對凝汽器內(nèi)部的清理、清洗和防腐處理，并進行壓水查漏，對凝汽器不銹鋼管泄漏處及時處理，以減少凝汽器運行過程中真空系統(tǒng)泄漏的可能性。

6 結(jié)束語

針對某公司#1機組凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的事故現(xiàn)象，對真空系統(tǒng)泄漏原因進行理論分析，并選擇合適的處理方案最短時間解決凝汽器真空系統(tǒng)泄漏，最后提出凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的預(yù)防措施，為其他公司機組凝汽器真空系統(tǒng)泄漏的處理解決提供了參考。