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

　　隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，直接空冷機組在缺水地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，單機容量主要以600 MW 為主。直接空冷機組除具有濕冷機組原有的真空容積如低壓缸本體、軸封系統(tǒng)、低壓加熱器、疏水擴容器等，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組相比大5~6 倍。

　　汽輪機真空度是決定汽輪機經(jīng)濟運行的主要指標，而真空系統(tǒng)嚴密性是影響汽輪機真空的主要因素之一;在國家大力倡導工業(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，其中提高運行機組真空度和保證真空嚴密性的工作已是提高機組循環(huán)效率和降低機組熱耗率的一個主要手段。汽輪機組的真空系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和密封蒸汽系統(tǒng)兩部分組成，其作用就是用來建立汽輪機組凝汽器的真空，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，另一個條件就是確保熱力系統(tǒng)中負壓系統(tǒng)的嚴密性。真空嚴密性下降，汽輪機的真空下降，會對運行機組造成的不利影響，一是其真空下降，機組效率下降;二是空氣漏入凝結(jié)水中會使凝結(jié)水溶氧升高，腐蝕汽輪機、鍋爐設(shè)備，影響機組的安全運行;三是機組在寒冷季節(jié)運行時，當環(huán)境溫度低于+2℃時將導致凝結(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。目前國內(nèi)許多機組都存在由于真空值低造成機組熱耗高，機組效率偏低的問題，因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)認為解決機組真空系統(tǒng)存在的問題對提高機組經(jīng)濟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

　　大型空冷機組的空冷系統(tǒng)由于真空容積比濕冷機組大5～6 倍，當系統(tǒng)中的不凝結(jié)氣體增多，會使排汽壓力和溫度升高，降低機組經(jīng)濟性，排汽溫度升高會使低壓缸變形，造成機組振動，甚至使機組減負荷或停機。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，增加除氧器負擔，影響機組安全運行。此外，空氣積聚在空冷系統(tǒng)內(nèi)部，將導致蒸汽汽流被不凝結(jié)氣體阻塞，使蒸汽不能暢通的流動，不凝結(jié)氣體在此過程中形成空氣障，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機轉(zhuǎn)速調(diào)整幅度增大，形成蒸汽擾動加大，惡性循環(huán)導致排汽壓力突升，保護動作停機^[2]。

1.2、真空泄漏原因

　　(1) 制造方面由于主機及空冷設(shè)備質(zhì)量問題，在管道、閥門、聯(lián)箱、膨脹節(jié)等方面存在不嚴密。

　　(2) 由于工期短、進度快、人員短缺、技術(shù)力量薄弱等原因，導致安裝質(zhì)量、工藝粗糙，造成系統(tǒng)不嚴密。

　　(3) 在機組投產(chǎn)運行過程中，空冷系統(tǒng)受環(huán)境影響較大，如果運行中諸如主汽參數(shù)、排汽參數(shù)調(diào)整不當，將導致負壓系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)漏入空氣現(xiàn)象。例如，在冬季低氣溫下，空冷島要降低風機轉(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真空有著重要影響。

　　(5) 機組在啟停調(diào)峰過程中，與疏水擴容器連接的疏水管路焊口受交變熱應(yīng)力影響，導致焊口開焊或產(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，在機組啟停過程中會產(chǎn)生相當大的交變應(yīng)力，在應(yīng)力的作用下，隨運行時間的增加，其變形會逐漸增大，造成結(jié)合面漏入空氣。

　　(7) 負壓部位管道疏水放地溝閥門沒有關(guān)嚴或內(nèi)漏，造成空氣漏入;此外，一些水封閥門水封斷水，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)

　　大型空冷機組真空系統(tǒng)龐大，設(shè)備管道縱橫交錯，焊口、法蘭和閥門數(shù)目多，真空區(qū)域大，均有可能漏入空氣。運行機組受熱膨脹不均，閥門操作頻繁，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械泵之間，利用分子泵對不同氣體具有不同壓縮比的特點，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進入質(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特性的原理，帶正電的氦離子允許到達氦檢漏儀的收集板，單位時間到達收集板的氦離子對應(yīng)于一個電流信號，這個電流信號正比于進入到達收集板氦離子的數(shù)量，電流信號顯示在質(zhì)譜儀的顯示面板上，反映了漏點泄漏的程度。

2.1.1.2、氦質(zhì)譜檢漏儀的特點

　　氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)及設(shè)備是真空檢漏領(lǐng)域中最先進的技術(shù)和設(shè)備，它以氦氣作為示蹤氣體，該氣體具有無毒無污染，穿透能力強，空氣中含量低，對測量影響小，化學性質(zhì)穩(wěn)定，吸附能力低，對測量本底影響小，可以進行不停機檢漏、檢漏速度快，從噴氦氣至檢漏儀反應(yīng)的時間約需3 s~10 s等優(yōu)點(見圖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)場測試時，先把真空泵前的真空表拆下，接上檢漏儀的連接管路，開啟檢漏儀，然后調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，調(diào)整測試口的壓強，最后進行漏點漏率的測試。在大型空冷機組真空系統(tǒng)檢漏中，由于真空系統(tǒng)管路水蒸氣含量較高，造成真空檢漏儀進水，檢漏儀真空泵工作潤滑油乳化，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費用。通過多年的真空系統(tǒng)的檢漏試驗，總結(jié)了真空檢漏儀異常工作的經(jīng)驗，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(見圖2)。

圖2 不銹鋼真空除濕裝置