根據(jù)多年火電機(jī)組真空泄漏檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，分析大型空冷機(jī)組真空泄漏產(chǎn)生的原因，通過(guò)研究氦質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)和超聲波檢測(cè)技術(shù)，歸納總結(jié)出大型空冷機(jī)組真空泄漏診斷技術(shù)，并在大型空冷機(jī)組應(yīng)用，消除真空系統(tǒng)泄漏，確保大型空冷機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)提出防止真空系統(tǒng)泄漏應(yīng)該采取的措施。

　　隨著我國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展，直接空冷機(jī)組在缺水地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，單機(jī)容量主要以600 MW 為主。直接空冷機(jī)組除具有濕冷機(jī)組原有的真空容積如低壓缸本體、軸封系統(tǒng)、低壓加熱器、疏水?dāng)U容器等，又增加了排汽裝置、排汽管道、龐大的空冷凝汽器及其相關(guān)聯(lián)管道，使其構(gòu)成的真空容積與同容量濕冷機(jī)組相比大5~6 倍。

　　汽輪機(jī)真空度是決定汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要指標(biāo)，而真空系統(tǒng)嚴(yán)密性是影響汽輪機(jī)真空的主要因素之一;在國(guó)家大力倡導(dǎo)工業(yè)節(jié)能減排前提下，節(jié)能減排已得到各電力公司及電站重視，其中提高運(yùn)行機(jī)組真空度和保證真空嚴(yán)密性的工作已是提高機(jī)組循環(huán)效率和降低機(jī)組熱耗率的一個(gè)主要手段。汽輪機(jī)組的真空系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和密封蒸汽系統(tǒng)兩部分組成，其作用就是用來(lái)建立汽輪機(jī)組凝汽器的真空，使蒸汽能夠最大限度的把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。因此要確保凝汽器內(nèi)具有良好的真空，首先需要保證抽真空系統(tǒng)性能良好，另一個(gè)條件就是確保熱力系統(tǒng)中負(fù)壓系統(tǒng)的嚴(yán)密性。真空嚴(yán)密性下降，汽輪機(jī)的真空下降，會(huì)對(duì)運(yùn)行機(jī)組造成的不利影響，一是其真空下降，機(jī)組效率下降;二是空氣漏入凝結(jié)水中會(huì)使凝結(jié)水溶氧升高，腐蝕汽輪機(jī)、鍋爐設(shè)備，影響機(jī)組的安全運(yùn)行;三是機(jī)組在寒冷季節(jié)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度低于+2℃時(shí)將導(dǎo)致凝結(jié)水結(jié)冰，使空冷換熱管束損壞，加速空冷系統(tǒng)的空氣漏入。目前國(guó)內(nèi)許多機(jī)組都存在由于真空值低造成機(jī)組熱耗高，機(jī)組效率偏低的問(wèn)題，因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為解決機(jī)組真空系統(tǒng)存在的問(wèn)題對(duì)提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要意義^[1]。

1、真空泄漏原因

1.1、真空泄漏危害

　　大型空冷機(jī)組的空冷系統(tǒng)由于真空容積比濕冷機(jī)組大5～6 倍，當(dāng)系統(tǒng)中的不凝結(jié)氣體增多，會(huì)使排汽壓力和溫度升高，降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，排汽溫度升高會(huì)使低壓缸變形，造成機(jī)組振動(dòng)，甚至使機(jī)組減負(fù)荷或停機(jī)。其次，根據(jù)道爾頓定律，漏入空氣造成空氣分壓力增大，致使凝結(jié)水含氧量增加，加劇管道腐蝕，增加除氧器負(fù)擔(dān)，影響機(jī)組安全運(yùn)行。此外，空氣積聚在空冷系統(tǒng)內(nèi)部，將導(dǎo)致蒸汽汽流被不凝結(jié)氣體阻塞，使蒸汽不能暢通的流動(dòng)，不凝結(jié)氣體在此過(guò)程中形成空氣障，降低空冷散熱片的傳熱系數(shù)，使凝結(jié)水溫度偏低，傳熱端差增大，真空下降;排汽壓力升高還使空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整幅度增大，形成蒸汽擾動(dòng)加大，惡性循環(huán)導(dǎo)致排汽壓力突升，保護(hù)動(dòng)作停機(jī)^[2]。

1.2、真空泄漏原因

　　(1) 制造方面由于主機(jī)及空冷設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，在管道、閥門(mén)、聯(lián)箱、膨脹節(jié)等方面存在不嚴(yán)密。

　　(2) 由于工期短、進(jìn)度快、人員短缺、技術(shù)力量薄弱等原因，導(dǎo)致安裝質(zhì)量、工藝粗糙，造成系統(tǒng)不嚴(yán)密。

　　(3) 在機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，空冷系統(tǒng)受環(huán)境影響較大，如果運(yùn)行中諸如主汽參數(shù)、排汽參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，將導(dǎo)致負(fù)壓系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)漏入空氣現(xiàn)象。例如，在冬季低氣溫下，空冷島要降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，甚至采取冬季防凍回暖控制，否則將使空冷散熱器管束、焊口等設(shè)備凍裂，造成空氣漏入。

　　(4) 汽輪機(jī)低壓軸端漏入空氣，由于低壓缸軸封處于真空部位，因此低壓軸封間隙和工作壓力正常與否對(duì)真空有著重要影響。

　　(5) 機(jī)組在啟停調(diào)峰過(guò)程中，與疏水?dāng)U容器連接的疏水管路焊口受交變熱應(yīng)力影響，導(dǎo)致焊口開(kāi)焊或產(chǎn)生裂紋。

　　(6) 低壓缸結(jié)合面處泄漏，由于低壓外缸龐大，剛性差，容易變形，在機(jī)組啟停過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的交變應(yīng)力，在應(yīng)力的作用下，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，其變形會(huì)逐漸增大，造成結(jié)合面漏入空氣。

　　(7) 負(fù)壓部位管道疏水放地溝閥門(mén)沒(méi)有關(guān)嚴(yán)或內(nèi)漏，造成空氣漏入;此外，一些水封閥門(mén)水封斷水，造成空氣從閥桿漏入，影響真空。

2、真空泄漏診斷新技術(shù)及應(yīng)用

2.1、真空泄漏診斷新技術(shù)

　　大型空冷機(jī)組真空系統(tǒng)龐大，設(shè)備管道縱橫交錯(cuò)，焊口、法蘭和閥門(mén)數(shù)目多，真空區(qū)域大，均有可能漏入空氣。運(yùn)行機(jī)組受熱膨脹不均，閥門(mén)操作頻繁，易引起泄漏。因此，用常規(guī)的檢漏方法已不能滿足要求，必須采用檢漏新設(shè)備、新技術(shù)。

2.1.1、氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)

2.1.1.1、氦質(zhì)譜檢漏儀原理

　　氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)組件和電子學(xué)控制元件三大部分組成。質(zhì)譜室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和機(jī)械泵之間，利用分子泵對(duì)不同氣體具有不同壓縮比的特點(diǎn)，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室，在質(zhì)譜室中將氣體電離，利用不同荷質(zhì)比的氣體具有不同電磁學(xué)特性的原理，帶正電的氦離子允許到達(dá)氦檢漏儀的收集板，單位時(shí)間到達(dá)收集板的氦離子對(duì)應(yīng)于一個(gè)電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)正比于進(jìn)入到達(dá)收集板氦離子的數(shù)量，電流信號(hào)顯示在質(zhì)譜儀的顯示面板上，反映了漏點(diǎn)泄漏的程度。

2.1.1.2、氦質(zhì)譜檢漏儀的特點(diǎn)

　　氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)及設(shè)備是真空檢漏領(lǐng)域中最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，它以氦氣作為示蹤氣體，該氣體具有無(wú)毒無(wú)污染，穿透能力強(qiáng)，空氣中含量低，對(duì)測(cè)量影響小，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，吸附能力低，對(duì)測(cè)量本底影響小，可以進(jìn)行不停機(jī)檢漏、檢漏速度快，從噴氦氣至檢漏儀反應(yīng)的時(shí)間約需3 s~10 s等優(yōu)點(diǎn)(見(jiàn)圖1)。

圖1 氦質(zhì)譜檢漏儀和除濕裝置

　　氦質(zhì)譜真空系統(tǒng)檢漏一般有兩種方法，即真空法和吸槍法，我們采用真空法�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，先把真空泵前的真空表拆下，接上檢漏儀的連接管路，開(kāi)啟檢漏儀，然后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，調(diào)整測(cè)試口的壓強(qiáng)，最后進(jìn)行漏點(diǎn)漏率的測(cè)試。在大型空冷機(jī)組真空系統(tǒng)檢漏中，由于真空系統(tǒng)管路水蒸氣含量較高，造成真空檢漏儀進(jìn)水，檢漏儀真空泵工作潤(rùn)滑油乳化，檢漏儀管路和泵體輔件銹蝕結(jié)垢，降低了真空檢漏儀的使用壽命，檢漏儀的異常故障多次發(fā)生，增加了檢漏儀的維護(hù)費(fèi)用。通過(guò)多年的真空系統(tǒng)的檢漏試驗(yàn)，總結(jié)了真空檢漏儀異常工作的經(jīng)驗(yàn)，摸索研究制作了“不銹鋼真空除濕裝置”，該裝置原理主要利用真空干燥法，并利用一次、二次干燥介質(zhì)作為輔助除濕(見(jiàn)圖2)。

圖2 不銹鋼真空除濕裝置