350_MW机组真空系统泄漏问题分析_侯青山.pdf

问题探讨82节能 ENERGY CONSERVATIONNO.01 2023350 MW机组真空系统泄漏问题分析侯青山 刘亚洲（中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中南电力试验研究院，河南 郑州 450000）摘要：某公司1号汽轮机组与2号汽轮机组的排气压力差值约2 kPa，影响机组的安全、经济运行。通过查看DCS运行画面及对数据进行分析，判断漏点的大小及方位，利用氦质谱仪对现场重点部位进行逐一排查，结合部分案例对汽轮机真空系统的管理与检漏的思路进行总结。对机组真空系统严密性影响最大的位置为真空破坏阀，重新对真空破坏阀水封注水，汽轮机真空泄漏情况明显好转。关键词：真空系统；真空检漏；真空破坏阀；凝汽器中图分类号：TM621 文献标识码：B 文章编号：1004-7948（2023）01-0082-03 doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.022Analysis of vacuum system leakage of 350 MW unitHOU Qing-shan LIU Ya-zhouAbstract：The discharge pressure difference between the No.1 steam turbine unit and the No.2 steam turbine unit of a company is about 2 kPa,which affects the safe and economic operation of the unit.By checking the DCS operation picture and analyzing the data,the size and orientation of the leakage point are determined,and the key parts of the site are checked one by one with helium mass spectrometer,and the management and leak detection ideas of the steam turbine vacuum system were summarized based on some cases.The position that has the greatest impact on the tightness of the vacuum system of the unit is the vacuum breaking valve.After injecting water into the water seal of the vacuum breaking valve again,the vacuum leakage of steam turbine is significantly improved.Key words:vacuum system;vacuum leak detection;vacuum breaking valve;condenser引言汽轮机真空系统的运行质量对发电厂能耗的影响较大，汽轮机真空系统的严密性变差时，排汽压力升高，导致朗肯循环效率降低。目前，有很多关于汽轮机真空系统对机组经济性影响的研究1-4。针对亚临界300 MW机组，排汽压力升高1 kPa，煤耗升高约2.4 g/kWh。汽轮机真空系统的运行质量同时影响汽轮机运行经济性和汽轮机安全性5。因此，汽轮机真空系统是影响电厂安全经济运行的重要系统。汽轮机真空系统复杂，容易出现严密性差的问题，以典型的真空系统检漏工作为例，研究真空系统检漏工作的分析思路与处理方法。1问题概述某发电有限公司的1号、2号汽轮机为350 MW亚临界、一次中间再热、单轴双缸、双排汽、反动、凝汽式汽轮机。每台机组配置两台真空泵以及两台定速循环水泵。负责汽轮机的专业人员反映，同样负荷、相同循环水泵运行台数以及其他边界条件近乎一致的前提下，1号机组排气压力比2号机组高约2 kPa，1号机组停止真空泵运行后，排气压力上升较快，无法进行严密性试验，只能长期保持两台真空泵同时运行，增加了厂用电耗，无备用真空泵，安全隐患增加。2处理过程2.1收集资料为了了解汽轮机真空严密性变差的时间节点，判断是否存在异常操作，首先与公司汽轮机专业相关人员沟通确认以下问题：（1）第一次发现真空严密性差的时间；（2）最近一次真空严密性试验记录的日期和结果；（3）发现真空严密性差时是否进行了相关工作；（4）凝结水溶氧是否正常。经过沟通发现，凝结水溶氧不超标；最近一次真空严密性试验的检测时间距离收集资料的时间接近一年，不具备参考意义；现场真空系统泄漏严重，不具备再次真空严密性试验的条件。发电公司发现真空系统劣化后，开展过多次真空系统查漏工作，如对真空系统的相关阀门涂抹黄油等物质进行密封、在机组停机检修时对凝汽器进行灌水查漏、对真空泵进行检查以及提高轴封供汽压力等。相关处理均未真正解决真空系统泄漏的问题。作者简介：侯青山（1990），男，本科，工程师，研究方向为汽轮机性能试验与节能诊断。收稿日期：2022-07-21引用本文：侯青山，刘亚洲.350 MW机组真空系统泄漏问题分析 J.节能，2023，42（1）：82-84.问题探讨83NO.01 2023节能 ENERGY CONSERVATION通过检查DCS画面发现，1号机组负荷231.76 MW，相对真空-92.49 kPa；2号机组负荷192.51 MW，相对真空-95.85 kPa。1号机组运行两台真空泵，2号机组运行一台真空泵。两台机组凝汽器循环水进出水温差如表1所示。由表1可知，1号机组凝汽器左右两侧的循环水温升相差较大，1号机组凝汽器两端的温差大于2号机组凝汽器两端的温差。1号机组真空系统的严密性很差，漏点可能在凝汽器左侧的相关联附属设备上。2.2现场查漏真空系统的检漏方法有很多，如利用超声检漏和氦质谱仪检漏6-7。采用氦质谱仪进行真空系统检漏。根据与公司专责沟通，1号机组在检修期间已进行过灌水查漏，灌水至凝汽器喉部位置，因此现场检漏主要在汽机房运转平台及夹层平台进行。氦气比空气轻，检漏须从高处往下逐渐进行，运转平台重点位置包括低压缸汽封、低压缸防爆门等8。氦质谱仪在吸枪模式下工作。汽机运转平台真空检漏结果如表2所示。由表2可知，汽机运转平台中，真空系统最大的漏点位于汽轮机低压缸汽封处，但真空不至于达到2 kPa。对汽机房夹层进行检漏。该平台检漏的重点为凝汽器喉部焊缝、低旁管道焊缝等。汽机房夹层的巡查过程发现汽轮机真空破坏阀水封液位计显示满水，但注水门为关闭状态，水封溢流管道无水流出，液位计排水，未见水流出。对真空破坏阀后敞口管道进行喷氦气查漏，发现该处泄漏率为2.3610-3 Pa/(L s)，接近汽轮机低压缸汽封处的17倍，属于重大漏点。联系人员打开真空破坏阀注水门，对水封进行注水，持续监测该处的泄漏率，发现泄漏率明显下降，汽轮机排气压力降低约2.5 kPa。2.3原因分析经过相关处理，1号机组真空系统的重大泄漏点已被找到，真空破坏阀位置正好对应凝汽器左侧，左侧漏入空气，导致蒸汽分压变低，蒸汽凝结放热减少，循环水吸热降低，循环水温升减小。真空破坏阀水封缺水的原因是水封磁翻板液位计故障，运行人员以为设备处于满水状态，水封注水门被关闭。水封彻底失去作用，真空破坏阀内漏严重。漏点被处理后，按照相关标准9对机组进行了真空严密性试验，机组负荷285 MW，真空下降速率为130 Pa/min。3问题思考可能引起真空系统泄漏的原因有很多，低压汽封、低压缸防爆门、真空破坏阀等设备的泄漏容易被发现，部分疏水管道焊缝等被保温的管道泄漏时，除非对保温管道进行保温拆除，否则使用氦质谱仪也很难检测。应加强平时对系统的管理，提高解决问题的能力是汽轮机节能专责的工作方向。3.1系统管理（1）设备阀门管理。与汽轮机真空系统相连的设备及阀门数量较多，适宜通过设置不同的阀门标识牌颜色或形状，区分与真空系统有关联的阀门。需要操作某个阀门时，人员必须与负责人进行二次确认，避免误操作。新疆某调试工地，系统试运期间曾出现运行人员误开一路疏水至疏水扩容器阀门，导致真空恶化。河南某调试工地运行人员开启辅汽至轴封暖管管道疏水阀导致真空下降，河南某调试工地机组轴封系统疏水系统如图1所示。运行人员同时开启辅汽疏水至疏水扩容器和无压放水时，与凝汽器相连的大气疏水扩容器也和无压放水口相连，必然导致真空下降。若对该类阀门进行特殊标记，可以显著降低误操作的风险。（2）操作记录。运行人员实行轮班制度，每班均有交接班记录，但是可能存在漏记现象，文中出现的真空破坏阀注水门被关闭操作，缺少记录。机组参与深度调峰时，真空破坏阀被部分开启，但运行专工不了解情况。部分人员以为表1两台机组凝汽器循环水进出水温差/项目1号机组凝汽器左侧1号机组凝汽器右侧2号机组凝汽器左侧2号机组凝汽器右侧循环水进水温度15.8015.8016.4916.41循环水出水温度22.6025.1027.5928.05温升6.809.3011.1011.64表2汽机运转平台真空检漏结果序号123456位置汽轮机低压缸汽封（电端）汽轮机低压缸汽封（汽端）小汽轮机进汽端汽封小汽轮机排汽端汽封汽轮机低压缸防爆门（电端）汽轮机低压缸防爆门（汽端）数值/10-6 Pa/(L s)59.50142.0016.308.298.406.30图1河南某调试工地机组轴封系统疏水系统问题探讨84节能 ENERGY CONSERVATIONNO.01 2023某些操作简单，或操作后本班恢复，不再安排另外记录，但对于某些系统，尤其是真空系统，需要判断操作后能否完全复原，如操作真空破坏阀时必须记录。（3）加强培训。针对文中提及的真空破坏注水阀被全关情况，如果对人员进行培训，相关人员应知道真空破坏阀水封注水门除非机组停机检修状态才可关闭，其他情况不可全关。加强培训有助于养成检查意识，操作某些阀门或指挥操作某些设备时能够全面思考，不遗漏细节。3.2处理思路汽轮机真空系统问题处理思路如图2所示。汽轮机真空下降时，应理清思路，首先判断系统是否正常，如环境温度变化引起循环水温度升高导致真空下降，或机组负荷变化引起真空下降。如果系统异常，根据下降速率判断是否启动备用真空泵以及调整负荷，若下降速度不明显，仅是真空变差，考虑进行真空检漏工作。根据相关案例，汽轮机真空下降以及凝结水溶氧高时，大部分漏点出现在凝汽器水侧相关设备及管道，包含凝汽器热井放水门、热井水位计、凝泵入口滤网等。如果凝结水溶氧合格，真空下降，对真空泵进行切换及对凝汽器不锈钢管进行胶球清洗后，汽轮机真空无明显改善，考虑蒸汽侧泄漏导致真空下降。机组运行期间最好使用氦质谱仪进行检漏，如果检漏结果不理想，可以等待机组停机时检修，对凝汽器进行高位灌水查漏，检查被保温的疏水管道等有无裂纹。4结语（1）通过对某电厂真空系统运行数据进行分析及现场查漏，影响该机组真空严密性的主要漏点为真空破坏阀，泄漏率为2.3610-3 Pa/(L s)。（2）汽轮机真空系统影响整个厂的经济性与安全性，日常加强对系统设备阀门的管理，可以显著减少真空系统泄漏的风险；真空系统出现泄漏时，须理清思路，更快地找到泄漏点。参考文献1 李秀云，严俊杰，林万超.用等效热降法确定排汽压力变化对机组经济性的影响 J.热能动力工程，1999（5）：353-355，409.2 陈胜利，荆涛，李高潮，等.排汽压力对汽轮机运行优化试验结果的影响研究 J.热力发电，2013，42（4）：28-30.3 张军科.水冷火电机组冷端优化研究 J.能源研究与管理，2015（1）：54-57.4 王雪峰，白志刚，崔亚明，等.300 MW直接空冷凝汽器变工况特性及影响因素研究 J.节能，2016，35（5）：69-74.5 方守印，杨成宝.汽轮机低压排汽缸排汽压力的变化对汽轮机运行的影响 J.汽轮机技术，2013，55（6）：471-4