330 MW机组真空严密性不合格的原因分析及处理

李 勇

江苏华电扬州发电有限公司运行部

0 概述

某厂2×330 MW 机组，汽轮机是由哈尔滨汽轮机有限公司生产的C300/N330-16.67/538/538型亚临界一次中间再热、单轴、高中压缸合缸、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机。每台机组配置三台给水泵，其中两台为汽动给水泵，采用NGZ84.6/83.5/06 型小汽轮机驱动，一台为电动给水泵，机组正常运行时两台汽动给水泵运行，电动给水泵备用。凝汽器型式为单背压、单壳体、对分双流程、表面式凝汽器，额定背压4.9 kPa。每台机组分别配置两台功率为110 kW 的TC-11E 型水环式真空泵，单台真空泵抽气量为61 kg/h～90 kg/h[1]。

两台机组自2005 年投产以来真空严密性一直保持在良好的水平。根据运行规程规定，真空严密性合格标准（每分钟下降值）＜0.27 kPa/min。2017 年5 月，#7 机组在真空严密性试验过程中，发现真空泵进口蝶阀关闭后，真空下降速度较快，真空严密性试验不合格，试验数据结果远超合格值，对机组的经济性和安全性造成了一定的影响。

1 真空严密性降低的危害[2]

1）真空严密性降低，漏入真空系统的空气较多，水环式真空泵如果不能及时将漏入的空气抽走，机组的排汽压力和排汽温度会随之上升，将导致汽轮机发电机组的效率降低，增加供电煤耗，严重时可能威胁汽轮机的安全运行。由于空气的存在，汽轮机排汽与循环水的换热系数降低，导致凝汽器端差增大。

2）漏入真空系统的空气虽然能够及时被真空泵抽出，但是需要增加真空泵的负荷，增加厂用电率。

3）由于空气的漏入，将导致凝结水过冷度增大，热力系统热经济性下降，还会导致凝结水溶氧增加，可能造成低压设备的氧腐蚀。

2 真空严密性试验方法及标准[3]

真空严密性是凝汽式汽轮机组的一项重要指标，它代表机组负压系统的严密程度，用真空下降速度来表示。真空严密性试验时，应维持机组负荷在额定负荷的80%稳定运行，确认机组及各辅机运行正常，关闭真空泵入口蝶阀，每分钟记录一次真空和排汽温度数据，连续记录8 min，取后5 min 内真空下降值，计算每分钟真空平均下降值，真空严密性试验合格标准为真空下降速率＜0.27 kPa/min。其计算公式见式（1）。

3 影响真空严密性的主要因素

空气漏入凝汽器负压系统是引起凝汽器真空下降的根本原因，影响凝汽器真空值变化有两个方面的原因，凝汽器中蒸汽压力P1和漏入凝汽器中不凝结气体分压力P2，根据道尔顿定律，凝汽器中混合气体的总压力为凝汽器内所有气体分压力之和P，公式为式（2）

凝汽器真空系统泄漏将使凝汽器中不能凝结的气体分压力增加，这些不凝结气体所占的比例增加，将使凝汽器真空度下降[4]。

影响机组真空系统严密性的主要原因是负压系统进入了过量空气, 而空气的漏入通过两条途径: 一是通过机组真空系统的漏点漏入, 二是蒸汽中的其它气体随同蒸汽一起排入凝汽器。因此,空气主要是通过机组负压状态部件的不严密处漏入。通过分析，得出可能造成负压系统漏入空气的主要原因如下：

1）主机及小机轴封系统异常。汽机轴封系统的主要作用是防止高压部分蒸汽外漏，低压部分的空气漏入系统。运行中，由于主机低压缸及小机排汽端处于真空状态，因此，低压轴封的工作压力是否正常，对整个真空系统的严密性有着重要的影响，当低压轴封工作压力过低时，外界的空气将通过低压轴封漏入真空系统，造成真空严密性下降。另外，主机和小机低压轴封间隙的调整、轴封齿的磨损程度对真空有着重要影响。轴封间隙过大或轴封齿在运行过程中磨损严重,也会使空气从低压轴封处漏入真空系统[5]。

2）真空破坏门内漏。真空破坏门作用是机组在紧急停机和过临界转速时快速停机防止机组造成损坏，所谓破坏是打开该阀门让空气进入凝汽器。如果运行中真空破坏门存在内漏的现象，将导致凝汽器真空严密性下降。

3）备用真空泵入口阀内漏、真空系统管道疏水或者放地沟阀门关闭不严密或者内漏，将造成空气漏入真空系统，导致凝汽器真空严密性下降。

4）汽泵单级水封破坏。运行中汽泵密封水回水通过单级水封回至凝汽器，如果运行中单级水封被破坏，将导致空气通过单级水封漏入凝汽器，影响机组真空。

5）轴加水位异常。轴加疏水至凝汽器多级水封破坏，运行中如果轴加水位过低，造成轴封加热器疏水多级水封破坏，将导致凝汽器真空严密性下降。

6）凝结水补水箱水位过低。当除盐水箱水位过低，空气将通过凝汽器补水管道漏入凝汽器，造成真空下降。

7）主机及小机防爆门和低压缸防爆门不严密造成空气漏入凝汽器。

8）凝泵入口管道、空气门、滤网、汽侧放水门有泄漏点。

9）凝汽器、低压缸结合面、高压加热器事故疏水至事故扩容器管道、低加疏水系统管道、本体疏水扩容器及与之连接的相关管道阀门、小机排汽管道以及负压系统其他管道法兰、测点等存在泄漏点。

4 真空严密性不合格的原因分析及处理

4.1 汽机轴封系统检查

轴封压力过低会导致轴封低压缸轴端漏入空气，影响真空严密性，通过检查发现轴封母管供汽压力参数正常，始终控制在45 kPa～55 kPa 之间，基本正常。就地检查两台小机轴封供汽各手动阀门开启位置正确，小机轴封压力正常。检查低压轴封温度为149 ℃，小机轴封温度为123 ℃，基本正常。运行人员将轴封母管压力适当提高至60 kPa，观察一段时间后，未见真空变化，排除了轴封压力低导致汽机真空严密性不合格的因素。为防止轴封压力过高造成轴封冒汽引起油中进水，运行人员将轴封压力调回至正常值。

4.2 轴封加热器检查

就地检查轴封加热器水位在200 mm～300 mm之间，基本正常，轴抽风机运行正常。检查轴加多级水封后放水阀在关闭状态，对轴封加热器多级水封进行适当的注水，未见真空变化，因此，排除了因轴封加热器水位低，轴封多级水封破坏导致真空严密性不合格的因素。

4.3 真空破坏门内漏检查

机场检查真空破坏门关闭严密，未发现真空破坏门漏真空的异声，阀体温度正常，真空破坏门U型水封水位正常，再次将真空破坏门注水至溢流，真空未见变化，排除了真空破坏门内漏的可能。

4.4 检查轴封及真空系统相关阀门开关位置是否正确

就地检查主机及小机轴封各疏水门、多级水封后放水门关闭严密。

4.5 备用真空泵入口蝶阀内漏检查

检查备用真空泵入口蝶阀在全关位置，备用真空泵入口蝶阀后真空表显示真空数值为零，阀体温度正常，说明备用真空泵入口蝶阀严密。

4.6 汽泵密封水回水至凝汽器单级水封检查

检查#71、#72 汽泵密封水回水温度分别为36℃、36.7℃，温度正常，排除因汽泵密封水回水温度过高造成单级水封中水汽化，导致单级水封破坏漏空气的现象。为确认单级水封工作正常，运行人员将单级水封注水至溢流，真空未见变化。

4.7 凝泵入口管道、空气门、滤网、汽侧放水门泄漏点检查

检查系统相关阀门在关闭位置，凝结水泵电流正常指针无晃动，凝泵密封水压力正常，密封水回水正常，检查凝结水溶氧指标正常，说明凝泵入口管道、空气门、滤网、汽侧放水门泄漏的可能性不大。

4.8 灌水捉漏

凝汽器、低压缸、低加疏水系统管道、小机排汽管道以及负压系统其他管道法兰、测点等可能存在细微的泄漏点。对于这些细微的漏点，运行中很难发现，需要通过灌水捉漏的方法发现漏点。为了消除漏点，利用机组小修对真空系统进行了一次灌水捉漏。

灌水捉漏须在汽轮机处于冷态下进行，确认高中压缸温度＜100 ℃后，在凝汽器汽侧外接临时水位计，通过外接临时水位计观察凝汽器实际水位，启动凝结水输送泵向凝汽器灌水，在补水过程中运行人员需加强巡查，密切监控凝汽器水位，灌水水位不得超过汽封洼窝，处于低压轴下100 mm 为佳[6]。防止因水位过高，使水沿轴承油档进入主油箱事故发生，当水位上升至12 m 时，停止上水，维持水位,进行全面检查。

通过灌水捉漏检查，在#7机组凝汽器东侧喉部膨胀节处发现了漏点，膨胀节裂纹长达1.5 m。将凝汽器放水后对漏点进行了焊接处理，消除了漏点。机组启动后，再次进行真空严密性试验，真空下降速率为0.15 kPa/min，试验合格，真空严密性试验不合格的问题得到了解决。

5 结论

本文介绍了真空严密性降低的危害，并以某厂330 MW 机组汽轮机真空严密性试验不合格为例，对造成机组真空严密性不合格的原因进行了分析，针对性地进行排查，最终通过灌水捉漏的方法找到并消除了漏点，真空严密性得到了保障，机组经济性和安全性得到了提高。