汽輪機真空嚴(yán)密性較差的原因分析和解決

摘要：合肥發(fā)電廠#3汽輪機組真空嚴(yán)密性試驗一直不合格,甚至有時做不了。本文論述了對此問題的原因分析和解決方法，它對于其它同類型機組同類問題的解決具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：汽輪機真空嚴(yán)密性原因分析處理

合肥發(fā)電廠#3汽輪發(fā)電機組為上海汽輪機廠生產(chǎn)的型號為N125-135/535/535，型式為超高壓、中間再熱、雙缸雙排汽、冷凝式汽輪機。在近十年的運行中做真空嚴(yán)密性試驗時，多數(shù)情況下是嚴(yán)重的不合格，更有甚者在剛進行試驗不到一分鐘，由于真空下降過快，而不得在立即停止真空嚴(yán)密性試驗，恢復(fù)運行工況。在1996年的大修后，我們曾邀請中試所用氮質(zhì)譜儀來查找真空系統(tǒng)的漏點，但也只是查出一些小的漏點，并沒有解決真空系統(tǒng)的嚴(yán)重漏空氣問題。為此廠領(lǐng)導(dǎo)多次組織人員進行攻關(guān)，均因為條件的局限而沒有能夠徹底把問題解決。2006年#3機組又一次大修，廠領(lǐng)導(dǎo)指示，利用大修時機，一定要把問題解決。

一、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。當(dāng)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(shè)備都有可能因為不嚴(yán)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(dǎo)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。有資料顯示，真空每下降1KPa，機組的熱耗將增加70kj/kw，熱效率降低%。射水抽氣器或水環(huán)真空泵的作用就是抽出凝汽器的不凝結(jié)氣體，以維持凝器的真空。

二、真空嚴(yán)密性差的危害

汽輪機真空嚴(yán)密性差的危害主要表現(xiàn)在以下三個方面，一是真空嚴(yán)密性差時，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，射水抽氣器或水環(huán)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，這無疑要降低汽輪機組的效率，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(dǎo)致排汽與冷卻水出水溫差增大。二是當(dāng)漏入真空系統(tǒng)的空氣雖然能夠被及時地抽出，但需增加射水抽氣器或真空泵的負(fù)荷，浪費廠用電及工業(yè)用水。三是由于漏入了空氣，導(dǎo)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(shè)備氧腐蝕。

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(dāng)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(yán)密性試驗結(jié)果，可以鑒定凝汽器的工作好壞，以便采取對策消除泄漏點。

因真空系統(tǒng)的漏空氣量與負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷不同，處于真空狀態(tài)的設(shè)備、系統(tǒng)范圍不同，凝汽器內(nèi)真空也不同，漏空氣量也不同，而且相同的空氣漏量，在負(fù)荷不同時真空下降的速度也不一樣。為此，法規(guī)規(guī)定，做真空嚴(yán)密性試驗時，負(fù)荷應(yīng)在80%額定負(fù)荷下進行。真空下降速度小于/min為合格，超過時應(yīng)查找原因。另外，在試驗時，當(dāng)真空低于87kpa，排汽溫度高于60℃時，應(yīng)立即停止試驗，恢復(fù)原運行工況。

四、通常用灌水法查找真空系統(tǒng)不嚴(yán)密的方法的優(yōu)缺點

真空系統(tǒng)包含大量的設(shè)備及系統(tǒng)，連接的動靜密封點多，在輕微漏空氣的情況下很難發(fā)現(xiàn)漏點，因為空氣往里吸，不夠直觀，傳統(tǒng)的運行中用火焰檢查法較繁瑣且效果不好，多數(shù)情況下使用的方法是在機組停機后對真空系統(tǒng)進行灌水找漏。這種方法比較直觀，漏點極易被發(fā)現(xiàn)，缺點是由于設(shè)備的原因，灌水高度最高只能到汽缸的最低軸封洼窩處，高于軸封洼窩的地方因為水上不去而不易發(fā)現(xiàn)，特別是與汽輪機汽缸相連接的管道系統(tǒng)。這也是我廠多年來一直沒有能夠徹底解決這臺機組真空嚴(yán)密性較差問題的原因。

五、總結(jié)以住經(jīng)驗，找準(zhǔn)攻關(guān)方向

針對以前曾在機組小修或停機時多次對汽輪機真空系統(tǒng)進行過灌水找漏，并且對查找出來的漏點也進行了相應(yīng)的處理，但真空嚴(yán)密性差這個問題始終不能好轉(zhuǎn)的情況，我們決定從以前沒有進行過的地方或系統(tǒng)進行查找，即對汽輪機本體上部往灌不到水的地方進行查找。

2006年3月機組大修，我們從汽輪機系統(tǒng)及設(shè)備的實際情況出發(fā)，認(rèn)真研究可能出現(xiàn)的的各種情況，決定從以下可能造成嚴(yán)密性差，但平時不易檢查但又極易被忽視的幾個地方進行查找。

首先是高中壓外缸的法螺加熱汽柜部分。經(jīng)過拆除汽柜保溫，發(fā)現(xiàn)與汽缸連接處存在幾處比較長的裂紋。因汽柜的疏水管是接入凝汽器的，此處正常運行時為負(fù)壓，這無疑是對真空嚴(yán)密性有影響的。經(jīng)分析，此處為變截面處，汽柜的薄板與汽缸焊接時如焊接工藝沒有處理好，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，特別是在機組啟停時，此處的應(yīng)力集中更大，極易出現(xiàn)裂紋。

其次高中壓外缸法蘭螺栓加熱裝置存在嚴(yán)重不嚴(yán)密的現(xiàn)象。我們在汽缸裝復(fù)后通過對高中壓外缸法蘭螺栓加熱的進汽管道進行鋸管，用壓力水對法蘭螺栓加熱系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題相當(dāng)多：問題1，汽缸螺栓螺帽下部平底墊片與汽缸法蘭螺栓密封面漏點較多，經(jīng)查全部44顆螺栓有12個存在不嚴(yán)密的現(xiàn)象，有4處漏相當(dāng)大；問題2，汽缸法蘭螺栓罩帽中間加熱棒插孔密封螺栓墊片密封不嚴(yán)密，此處漏點多達6個；問題3，汽缸法蘭螺栓倒栽在下汽缸的絲扣底部部分工藝孔漏量較大，從這里漏入的空氣，沿疏水管進入凝汽器，也導(dǎo)致真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不合格。

圖1汽缸法蘭螺栓罩帽底部水壓后漏點

在大修中，我們還重點對低壓后汽封環(huán)進行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓后軸封的間隙均較標(biāo)準(zhǔn)要大，基本是在之間。如此大的汽封間隙，從軸封處漏入軸封加熱器的空氣量必定增加，射水抽汽器的負(fù)荷要增加，對凝汽器的抽空氣能力必定受到影響，間接地影響到凝汽器的真空嚴(yán)密性。

此外，我們還對拆除后的汽輪機中低聯(lián)通管進行倒置灌水找漏，對安裝后的聯(lián)通管法蘭及連接螺栓進行薄膜及火焰找漏，對低壓防爆門進行找漏均沒有發(fā)現(xiàn)問題。

六、問題的處理及效果檢查

針對查找出來的問題，我們認(rèn)真研究處理方案。對汽柜的裂紋處理，嚴(yán)格按照在汽缸上焊接的工藝進行焊接并進行熱處理。對泄漏的螺栓墊片進行重新研磨處理或更換墊片，并重新進行水壓試驗，直到消除全部泄漏點。對于外汽缸螺栓下部的工藝孔，考慮到或許有其它方面的作用，我們對此工藝孔沒有完全封死，保留極小的部分。對低壓軸封，嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，配準(zhǔn)汽封間隙，并盡量向標(biāo)準(zhǔn)的下限靠。

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(yán)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383Pa/min，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(yán)密性試驗值一直在合格范圍之內(nèi)。

圖2真空系統(tǒng)檢修前后嚴(yán)密性試驗對比圖

七結(jié)束語