汪杰斌，林建軍，章遐林，張建鋒，侯世保，閔 建，王 雷

（國投宣城發(fā)電有限責(zé)任公司，宣城242052）

1 機(jī)組概況

某發(fā)電公司1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為600MW超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為 CLN600－24．2／566／566。機(jī)組采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，汽輪機(jī)具有八級非調(diào)整回?zé)岢槠?，汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3 000r／min，設(shè)有高、低壓兩個(gè)凝汽器，型式為雙殼體、雙背壓、雙進(jìn)雙出、雙流程、橫向布置結(jié)構(gòu)，額定排汽壓力4．4kPa／5．4kPa，平均4．9kPa，銘牌工況滿發(fā)時(shí)凝汽器平均背壓為11．8kPa。汽輪機(jī)真空是決定汽輪機(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。汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，一旦真空系統(tǒng)有泄漏，泄漏的空氣量大于抽氣器的抽出量，凝汽器真空將會(huì)受到影響，造成汽輪機(jī)低壓缸排汽壓力升高。低壓缸蒸汽焓降減少，在同樣蒸汽流量下汽輪機(jī)做功減少，熱耗增加，機(jī)組煤耗升高。因此提高真空系統(tǒng)嚴(yán)密性已成為火電廠節(jié)能降耗的有效途徑。

該發(fā)電公司1號(hào)機(jī)組自2011年11月小修后，機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)一直很差，真空嚴(yán)密試驗(yàn)結(jié)果均維持在Δp＝480Pa／min左右，造成因煤質(zhì)差使機(jī)組帶負(fù)荷帶不上去。真空泵工作正常，循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行正常，汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)調(diào)整也無效。對相關(guān)負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行人工查漏效果不明顯，經(jīng)研究決定采用氦質(zhì)譜檢漏儀對1號(hào)機(jī)組進(jìn)行全面查漏和處理。

2 氦質(zhì)譜檢測技術(shù)

真空系統(tǒng)灌水找漏必須在機(jī)組停運(yùn)后、汽輪機(jī)缸溫降下來才能進(jìn)行。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是一種應(yīng)用于國內(nèi)外的真空容器檢漏先進(jìn)技術(shù)，與電廠普遍采用的灌水找漏法優(yōu)勢明顯。該技術(shù)主要特點(diǎn)是：氦氣對系統(tǒng)設(shè)備無腐蝕，不溶解于水和蒸汽，對大氣無污染；儀器接收靈敏度高，漏點(diǎn)判斷準(zhǔn)確，對真空系統(tǒng)細(xì)小的漏點(diǎn)也能檢測到，可不停機(jī)檢測，且容易掌握，成本費(fèi)用低。氦氣是一種無毒、無味、對大氣無污染、性質(zhì)穩(wěn)定的惰性氣體。在特定溫度下，氦分子比除氫外的任何其他氣體都具有更高的粒子速度，因此氦比大多數(shù)其他探索氣體都能更快地穿過漏孔。利用氦氣作為汽輪機(jī)真空系統(tǒng)檢漏示蹤氣體，用噴射器逐一對真空系統(tǒng)設(shè)備每個(gè)部位釋放氦氣，如果該部位存在漏點(diǎn)，氦氣將被吸入，最終從抽氣器排出，通過氦氣檢測儀在抽氣器出口檢測示蹤氣體，從而可判斷真空系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)位置和泄漏空氣量相對大小。近幾年此項(xiàng)新技術(shù)已在火電廠中推廣應(yīng)用［1］。

3 汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的檢測范圍

在機(jī)組運(yùn)行中檢查真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的儀器是氦氣檢漏儀。該儀器可以檢測真空系統(tǒng)中焊縫、管接頭、法蘭和閥門接合處及軸封等的泄漏。使用時(shí)，將氦氣接近真空系統(tǒng)中可能泄漏的地方，經(jīng)真空泵后取樣，由檢漏儀指示出試樣中含有的氦氣度，并發(fā)出報(bào)警聲響，從而分析確定泄漏的位置和泄漏的嚴(yán)重程度。檢漏前，首先要進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)或采取分系統(tǒng)隔離真空嚴(yán)密性試驗(yàn)對比，初步判斷真空泄漏可能發(fā)生的設(shè)備和系統(tǒng)管道的位置，并根據(jù)分析結(jié)果、超標(biāo)程度制定試驗(yàn)檢測方案。分系統(tǒng)、逐個(gè)部件地檢查，一般情況下主要檢測如下范圍：

（1）凝汽器及相連的負(fù)壓系統(tǒng)。凝汽器在真空系統(tǒng)中占主要部分，與汽側(cè)相聯(lián)的設(shè)備管道有二級旁路、三級減溫器、疏水?dāng)U容器、低加疏水、軸加疏水、空氣管道、真空破壞門、水位計(jì)等。與負(fù)壓系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)備缺陷，如凝汽器底部熱井焊縫、三級減溫器焊縫和突變區(qū)應(yīng)力集中部位裂紋，疏水?dāng)U容器長期沖刷、腐蝕造成泄漏，與負(fù)壓系統(tǒng)有關(guān)的閥門、管道、聯(lián)箱等老化，頻繁操作造成閥門格蘭、法蘭密封不嚴(yán)而影響真空嚴(yán)密性的情況也較為多見；汽輪機(jī)組的一些微正壓部位，如中低壓連通管法蘭由于剛度差，易變形造成法蘭泄漏，當(dāng)?shù)拓?fù)荷時(shí)此處呈負(fù)壓而漏入空氣的情況也時(shí)有發(fā)生。

（2）汽輪機(jī)低壓缸及軸封。機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，低壓排汽、末級抽汽管道和加熱器部分處于負(fù)壓，機(jī)組在80%額定負(fù)荷以下運(yùn)行時(shí)，次末級抽汽管道和加熱器部分也出現(xiàn)負(fù)壓（負(fù)壓區(qū)擴(kuò)大），大、小機(jī)低壓缸防爆膜、低壓缸汽封以及接合面等常常是漏入空氣的重點(diǎn)部位。

（3）凝結(jié)水泵及入口。凝結(jié)水泵入口負(fù)壓部分；凝結(jié)水泵盤根損壞或密封水不投入（密封水壓過低等）都會(huì)造成真空系統(tǒng)泄漏，凝結(jié)水溶氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo)。

（4）其他負(fù)壓部分。低壓缸防爆門結(jié)合面法蘭，由于紙墊面積較大，且位置高，灌水找漏時(shí)水位達(dá)不到，一般不進(jìn)行檢修，當(dāng)法蘭不平整或紙墊裂紋時(shí)，空氣會(huì)經(jīng)防爆門進(jìn)入真空系統(tǒng)。蒸汽聯(lián)箱通過聯(lián)箱疏水與疏水?dāng)U容器相聯(lián)，當(dāng)安全門閥芯密封面損壞或安全門起座后回座不到位時(shí)，空氣會(huì)經(jīng)安全門進(jìn)入真空系統(tǒng)。機(jī)組長期運(yùn)行中，真空壓力表頭松動(dòng)、排汽缸溫度計(jì)套管磨穿、電接點(diǎn)水位計(jì)接點(diǎn)松動(dòng)等原因，亦造成真空系統(tǒng)泄漏。

4 處理對策

圖1為真空泵及排氣管布置，圖2為檢漏設(shè)備布置。

圖1 真空泵及排氣管布置圖

圖2 檢漏設(shè)備

4．1 現(xiàn)場真空系統(tǒng)檢漏

4．1．1 查漏方法

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)采用SFJ－261型氦質(zhì)譜檢漏儀對該公司1號(hào)機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)全面檢漏?？諝庑孤c(diǎn)的查尋主要技術(shù)指標(biāo)：最小可檢泄漏率5×10－12Pa·m3／s，泄漏率顯示范圍1×10－3～1×10－12Pa·m3／s，啟動(dòng)時(shí)間≤3min ，響應(yīng)時(shí)間＜1s，檢漏口最高壓力1kPa，極限真空度5×10－4Pa。

檢漏方法如下：采用負(fù)壓采樣法，即將取樣吸槍安放在真空泵出口處的排氣管上方，對負(fù)壓系統(tǒng)的可疑泄漏處噴放氦氣，在取樣器連接的檢漏儀上顯示泄漏率的大小，將直接反映負(fù)壓系統(tǒng)中該點(diǎn)的泄漏程度。依據(jù)部頒電廠熱力試驗(yàn)規(guī)程，其檢漏標(biāo)準(zhǔn)為：泄漏率≥1×10－6Pa·m3／s為大漏點(diǎn)；2．0×10－7Pa·m3／s≤泄漏率＜1×10－6Pa·m3／s為中漏點(diǎn)；泄漏率＜2．0×10－7Pa·m3／s為小漏點(diǎn)［2］。

4．1．2 現(xiàn)場檢漏數(shù)據(jù)

現(xiàn)場檢漏數(shù)據(jù)見表1。

表1 真空系統(tǒng)檢漏數(shù)據(jù)表

4．1．3 各點(diǎn)泄漏程度及治理重點(diǎn)

經(jīng)分析，各點(diǎn)泄漏程度見表2。

表2 各泄漏點(diǎn)泄漏程度

經(jīng)過分析得出：真空嚴(yán)密性差的治理重點(diǎn)為主汽輪機(jī)及給水泵汽輪機(jī)低壓缸防爆膜和中低壓缸汽側(cè)連通管。

4．2 對漏點(diǎn)的處理

對于以上大、中漏點(diǎn)，以主汽輪機(jī)及給水泵汽輪機(jī)低壓缸防爆膜和中低缸汽側(cè)連通管為重點(diǎn)，用專業(yè)密封膠予以封堵；對于小漏點(diǎn)用黃油予以涂抹。

4．3 存在問題及措施

機(jī)組負(fù)荷升降和機(jī)組啟、停機(jī)冷熱交換會(huì)引起密封膠軟化、開裂等，應(yīng)定期做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，確定泄漏量，可以兩周做一次，根據(jù)實(shí)際情況重新用檢漏儀查漏后予以再次封堵，確保機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性結(jié)果達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)（＜130Pa／min）。

5 真空系統(tǒng)治理前后數(shù)據(jù)對比

5．1 真空嚴(yán)密性試驗(yàn)對比分析

圖3為真空系統(tǒng)治理前后真空嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù)（真空度的變化）。

圖3 真空嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

從圖3可以得出：采用氦質(zhì)譜檢漏儀找出真空系統(tǒng)漏點(diǎn)，并進(jìn)行治理后真空系統(tǒng)嚴(yán)密性有巨大差別，治理前為Δp＝480Pa／min，治理后為Δp＝110Pa／min，達(dá)到國家優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)（＜130Pa／min）。

5．2 真空度及排汽溫度對比分析

表3為真空系統(tǒng)治理前后真空度及排汽溫度對比。

采用真空度或采用排汽溫度對應(yīng)的排汽壓力進(jìn)行對比可知：本次對真空系統(tǒng)漏點(diǎn)的治理后真空度上升1kPa左右。

6 效益分析

600MW超臨界機(jī)組真空度對發(fā)電煤耗的影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)真空度每升高1kPa，煤耗約降低2．045g／（kW·h）［3］。按發(fā)電煤耗降低約2g／（kW·h），該 公 司 2011 年 度 發(fā) 電 量 37 億kW·h，標(biāo)煤價(jià) 1 000 元／t，全年可節(jié) 約標(biāo)煤（3 700 000 000×2）÷1 000 000＝7400t，折價(jià)7 400×1 000×10－4＝740萬元。

另外冬季12月和1月，循環(huán)水溫度較低，原采取單臺(tái)循環(huán)水泵高速運(yùn)行，經(jīng)過真空治理后可以單臺(tái)循環(huán)水泵低速運(yùn)行。循環(huán)水泵高速運(yùn)行電流為414．4A，低速運(yùn)行電流為329．2A，電功率節(jié)省

式中：ΔP為循環(huán)水泵運(yùn)行方式改變后節(jié)省的電功率，kW；U 為廠用電母線電壓，kV；I高速為循環(huán)水泵高速運(yùn)行電流，A；I低速為循環(huán)水泵低速運(yùn)行電流，A；cosφ1為循環(huán)水泵電機(jī)高速功率因數(shù)；cosφ2為循環(huán)水泵電機(jī)低速功率因數(shù)。

兩個(gè)月共節(jié)省電量：992．062×24×62＝1 476 188．26kW·h，按電價(jià)0．40元／（kW·h）計(jì)算，折合人民幣約1 476 188．26×0．4＝59萬元。

1號(hào)機(jī)組經(jīng)過這次真空治理后，總計(jì)節(jié)約資金：740＋59＝799萬元，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語

通過利用氦質(zhì)譜檢漏儀對機(jī)組正常運(yùn)行中真空系統(tǒng)進(jìn)行檢漏工作，使該公司600MW機(jī)組的真空嚴(yán)密性由不合格狀態(tài)達(dá)到優(yōu)秀水平，降低了發(fā)電煤耗和發(fā)電成本。充分利用現(xiàn)代科技手段查找機(jī)組運(yùn)行中真空系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，并采取解決措施，保證機(jī)組在最佳真空度下運(yùn)行，并減少了廠用電，對于火電廠節(jié)能減排工作具有非常重要的意義。

［1］張皓純．氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用［J］．能源技術(shù)，2004，25（6）：257－258，260．

［2］王濱．某電廠＃3機(jī)組真空系統(tǒng)的檢漏及處理措施［J］．華電技術(shù)，2011，33（4）：35－36，76．

［3］中國電力投資集團(tuán)公司．600MW火電機(jī)組節(jié)能對標(biāo)指導(dǎo)手冊［M］．1版．北京：中國電力出版社，2008．