汽轮机真空系统漏点分析及改造

梁俊毅，陆 荃

（广西柳州钢铁集团有限公司，广西柳州 545006）

引言

真空系统漏空气，容易引起冷凝器传热端差增大，真空降低，机组运行安全和经济性降低，汽耗率大。目前，真空系统的查漏方法主要有灌水法、火烛法、泡沫法、卤素法、超声波法以及用氦质谱查漏仪检测等方法，其中，应用于国内外的先进的查漏技术是氦质谱检漏技术[1]。氦质谱检漏技术通过查漏仪可以较为精确找到系统中的泄漏点，特别是8 m 平台以上灌水查漏无法涉及到的部位[2]。采用氦质谱检漏技术对汽轮机真空系统进行查漏，分析各个漏点，进一步对机组真空严密性进行改造。

1 机组真空系统查漏分析

柳钢热电车间有多台汽轮机出现真空严密性不好导致真空偏低的现象，期间组织作真空严密性试验，因泄漏量较大，无法正常做气密性试验。运行过程多次停机，对真空系统管道、设备采用灌水查漏的方法，通过堵漏试图处理真空问题，但是每次查到的都是一些微小的漏点，比如盘根，垫片等部位的漏气，开机后真空值依然没有改善。长期的低真空运行已经影响了汽轮机的正常运行，机组只能按照规程降负荷运行。因此决定运用PhoeniXL300 氦气质谱检漏仪进行汽机真空系统查漏工作。以热电某50 MW 汽轮机为例，通过对真空系统设备及管道进行喷放氦气，氦气质谱仪吸入口放在射水泵抽气器回水口位置来检测是否存在漏点。查漏情况如表1所列。

表1 某50 MW汽轮机真空泄漏检测表

通过氦气质谱检漏仪的检测分析，造成真空下降的漏点有：汽轮机低压端轴封有一定程度的泄漏；低压缸结合面有泄漏；抽汽和漏气管道泄漏。

2 机组真空严密性改造

结合氦气质谱检漏仪查到的漏点，有针对性地进行改造和消缺：

（1）为了处理低压缸泄漏缺陷。利用停机大修的时候，对一般大修不做检查的低压缸垂直结合面进行清扫并涂抹耐高温的密封胶，同时对低压缸结合面重新镶嵌密封胶条，彻底消除低压缸的缺陷。

（2）该机组后汽封原安装为迷宫梳齿式密封，该汽封的结构是齿与齿之间为环带型，在一定程度上涡流速度降得不多，所以阻汽效果较差，随着机组的运行时间变长，磨损量变大，泄漏量也变大，机组启停过程中，由于弹簧片弹性减弱，间隙变大。此次改造将前后汽封的大汽侧采用蜂窝式汽封，使得梳齿间的腔室变成蜂窝状，大大降低流速，使涡流阻尼作用凸显，从而降低轴端泄漏量，基本上避免了因调整不当从轴封处漏入空气而影响机组真空。如图1所示。

图1 低压端轴封改造

（3）其他汽封的检查以及更换修复。根据氦质分析的结果，加之该机组是2010 年安装投产，对端部汽封进行间隙测量。在机组大修期间测量数据如表2所列。

表2 某50MW汽轮机端部间隙测量结果

由表2 数据可知，第1 级汽封套的汽封间隙偏大且不可修复，第1 级汽封套的汽封块全部换新。第1 级汽封套与缸结合处的汽缸密封脂已老化，此级汽封套是直接套装在缸内轴向定位槽中，拆出重新涂抹汽缸密封脂，同时解开轴封供汽、抽汽管，调出重新涂抹汽缸密封脂后再行装配。其余第2、3、4级汽封套的汽封块进行清理和修复，并重新装配。

（4）处理六抽管道与低压缸接口以及前汽封至2 抽漏气管道裂纹两处缺陷。由于六抽管道与低压缸接口是法连连接，当机组工况改变时容易出现法兰垫变形泄漏，故取消法兰连接形式，改为焊接并在低压缸接口处进行打磨施焊，对接焊缝采用V型坡口，施焊后对焊道加一拉筋进行加固；对前汽封至2 抽漏气管道的裂纹，通过光谱检测发现管道材质为普通碳钢，而设计要求是合金材质，故对管道进行了更换。

（5）轴封加热器是用轴封和阀杆漏气加热凝结水后，蒸汽冷却后形成疏水通过U 型水封引入凝汽器热井。在机组运行中，由于负荷波动大，加之现场液位计不准确，会出现长期轴加无水位或者水位较低运行，导致空气通过水封进入凝汽器，使得机组严密性降低。在停运检修中，为避免此类现象发生和增加调控办法，在多级水封入口加装凝结水注水管路，当机组开机启动时，用凝结水向多级水封注水，确保轴加的正常投入。同时除了保留原有现场水位计外，新增了一套电接点水位计引入DCS 系统，确保在主控室的值班人员也能看到轴加水位的变化，便于值班人员在机组运行中通过观察水位和真空度来调整轴加疏水门开度大小，以此来控制轴加水位，使轴加始终处于有水位运行，保持系统压力平衡。

（6）在机组运行中，低压加热器的排汽阀及其与凝汽器相连的疏水阀和汽轮机低压缸安全门漏都会导致真空严密性低。通过氦气质谱检漏仪对上述可疑漏点进行检测，汽缸底部疏水等经常操作且蒸汽冲刷较为严重的阀门以及管路，有计划地进行了整体更换，基本消除了阀门的泄漏现象。

3 真空系统改造效果

50 MW 机组检修前无法正常做真空系统严密性试验，通过氦气质谱检漏方法，查出造成真空系统泄漏的缺陷及部位，实施真空系统严密性整改方案，取得了很好的效果（见表3）。真空稳定在-89 kPa 以上，且只开一台射水抽气器。真空系统严密性试验合格率达到100%。

表3 某50 MW汽轮机真空改造前后数据比对

4 结论

通过氦质谱检漏技术对汽轮机真空系统进行查漏，进一步开展真空严密性改造，改造后机组端差下降，热效率也得到明显提升，机组运行的安全稳定性得到了有力保障，大幅度提高了机组全年运行台时，发电量创新高，为企业创造了良好的经济效益。