華能營(yíng)口熱電1#、2#汽輪機(jī)組自2009年12月投入運(yùn)行以來(lái)，一直存在主機(jī)真空度低、真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。介紹幾種實(shí)用的真空系統(tǒng)檢漏方法，給出汽輪機(jī)真空檢測(cè)模型，并對(duì)機(jī)組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提出改進(jìn)方案。最后用等效熱降法計(jì)算真空改善對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。

　　汽輪機(jī)真空度是汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的一項(xiàng)重要的考核指標(biāo)，其性能的好壞對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性有著重要的影響。實(shí)踐證明，真空每降低1kPa發(fā)電機(jī)煤耗大約增加0.13%，同時(shí)空氣的漏入會(huì)使凝結(jié)水中的溶氧量升高，腐蝕設(shè)備，增加機(jī)組運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。因此，在機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注真空值，當(dāng)真空度較低時(shí)，要及時(shí)分析下降的原因、確定泄露的部位，并選擇合理的解決方案，這對(duì)提高真空的嚴(yán)密性有著重要的意義。

　　在電廠實(shí)際運(yùn)行中，影響真空值變化的因素有很多。目前，已經(jīng)有許多文獻(xiàn)對(duì)機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度、凝汽器清潔程度等因素的影響做了大量的討論。本文以華能營(yíng)口熱電機(jī)組為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，重點(diǎn)分析真空嚴(yán)密性對(duì)真空值的影響。如果真空的嚴(yán)密性不好，漏氣的進(jìn)入會(huì)使凝汽器內(nèi)的壓力值逐漸升高，真空度下降，導(dǎo)致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽輪機(jī)蒸汽循環(huán)效率下降。

1、真空系統(tǒng)檢漏方法

　　1.1、凝汽器真空下降的原因

　　凝汽器真空度偏低時(shí)會(huì)引起排汽溫度的升高，凝結(jié)水含氧量上升，嚴(yán)重時(shí)機(jī)組會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)。導(dǎo)致汽輪機(jī)真空度下降的原因有設(shè)計(jì)因素和運(yùn)行因素。設(shè)計(jì)因素多表現(xiàn)為凝汽器真空嚴(yán)密性不足，凝汽器設(shè)計(jì)不合理；運(yùn)行因素有凝集器銅管結(jié)垢、射水抽氣器的工作能力和效率降低、一些法蘭和焊縫泄露等。

　　1.2、真空系統(tǒng)查漏方法

　　在機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，真空系統(tǒng)的泄漏是必不可少的。真空系統(tǒng)檢漏的目的是使系統(tǒng)中的漏氣量減小至工藝要求所允許的范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和實(shí)踐，系統(tǒng)檢漏的方法日趨成熟。本文給出了幾種常見(jiàn)的檢漏方法，分析每種方法的優(yōu)劣(見(jiàn)表1)。

表1 真空系統(tǒng)查漏方法

2、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

　　汽輪機(jī)在一定負(fù)荷下，關(guān)閉抽氣器的空氣閥門，使凝汽器處于切除抽氣器的工況下，用真空下降速度來(lái)表征漏入空氣量。經(jīng)驗(yàn)表明，進(jìn)入凝汽器的蒸汽流量為常數(shù)和冷卻水溫度為常數(shù)時(shí)，真空下降的速度與漏入空氣量成線性關(guān)系。對(duì)于大容量汽輪機(jī)，每分鐘真空下降速度的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：1～2mmHg(0.13～0.26kPa)/min為嚴(yán)密性良好；3～4mmHg(0.39～0.52kPa)/min為嚴(yán)密性合格。當(dāng)存在很大的真空下降速度時(shí)，則表示真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性不合格。除了這些真空下降速度來(lái)按質(zhì)評(píng)價(jià)空氣的嚴(yán)密性，還可采用下面計(jì)算公式：

　　Dk—進(jìn)入凝汽器的設(shè)計(jì)額定蒸汽流量，t/h；k—系數(shù)，當(dāng)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性評(píng)定為優(yōu)良、良好、合格時(shí)，相應(yīng)的系數(shù)分別為25、50、100。當(dāng)切除抽氣器用試驗(yàn)的方法測(cè)量每單位蒸汽負(fù)荷dk的真空下降速度ΔH，并從小的值開(kāi)始將不同的k值代入公式后，即可取得設(shè)備真空系統(tǒng)嚴(yán)密性質(zhì)量的評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)的確定，是與滿足計(jì)算式的條件有關(guān)的。

　　更為可靠的檢查空氣嚴(yán)密性的方法，是直接測(cè)量從凝汽器抽出來(lái)的空氣量。因此，與射氣抽氣器同時(shí)裝設(shè)空氣流量表，安裝在抽氣器排氣管上，來(lái)測(cè)定抽氣器排除的空氣和少量蒸汽混合物的流量。這樣，進(jìn)行檢查空氣嚴(yán)密性可按下式估算：

　　式中：Ga—由抽氣器出口測(cè)出的被抽出的空氣量，kg/h；Dk—凝汽器的設(shè)計(jì)進(jìn)汽量，t/h；k1—系數(shù)，當(dāng)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性評(píng)定為優(yōu)、良和合格時(shí)，相應(yīng)的系數(shù)分別為1.0、2.0、3.5。

3、營(yíng)口電廠汽輪機(jī)組真空性能檢測(cè)

　　3.1、機(jī)組現(xiàn)狀

　　華能營(yíng)口熱電1#、2#汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N330-16.7/538/538，型式為單軸、雙缸、雙排汽、雙抽濕冷機(jī)組。1#、2#汽輪機(jī)組自2009年12月投入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，一直存在主機(jī)真空較低、真空嚴(yán)密性試驗(yàn)一直不合格的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了真空嚴(yán)密性試驗(yàn)做不了的情況，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　1#號(hào)機(jī)組的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果為后5min時(shí)間內(nèi)真空下降速度為500Pa/min，2#號(hào)機(jī)組的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果為后5min時(shí)間內(nèi)真空下降速度為1333Pa/min。真空下降速度超出常規(guī)值很多，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，主機(jī)系統(tǒng)真空不合格，存在漏氣。為了查找漏氣部位，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了查漏試驗(yàn)，使用的方法為氦質(zhì)譜檢漏儀查漏法。

　　3.2、查漏過(guò)程和數(shù)據(jù)

　　氦質(zhì)譜檢漏儀連接圖如圖1所示。對(duì)電廠主機(jī)高、中、低壓缸本體、5#～8#低加疏水系統(tǒng)、1#～3#高加疏水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、凝汽器、高中低壓缸軸封系統(tǒng)、小機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏儀查漏，具體的結(jié)果如表2、表3所示，其中表2為1#機(jī)的漏氣分布，表3所示為2#機(jī)的漏氣分布。

圖1 氦質(zhì)譜檢漏儀連接圖

　　由表中數(shù)據(jù)可以看出，A小機(jī)的低壓缸前后軸封漏氣最為嚴(yán)重，B小機(jī)的高壓缸軸封漏氣最為嚴(yán)重。整個(gè)機(jī)組來(lái)看A主給水泵盤根密封水漏氣最為嚴(yán)重，達(dá)到了5.1×10^-3 mbar·L/s。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)以下泄露部位：凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)門前管路砂眼，凝汽器氣測(cè)砂眼，軸封系統(tǒng)主凝汽器輸水手動(dòng)門盤根、主機(jī)低壓缸調(diào)端安全門螺栓松動(dòng)等。

表2 1#機(jī)的漏氣分布

表3 2#機(jī)的漏氣分布

　　其中給水泵漏氣主要是密封水回水U型管密封效果不佳，導(dǎo)致空氣漏入凝汽器所致。1#、2#機(jī)組給水泵密封水二次回水U型管基建布置標(biāo)高為10m，但實(shí)際僅為8m左右。因?yàn)椴荒苄纬勺銐虻乃�封，�?dǎo)致空氣漏入凝汽器，使真空度降低。1#機(jī)的漏氣原因?yàn)橹鳈C(jī)端部汽封間隙超標(biāo)。2#機(jī)的漏氣原因是3#、4#軸承端部汽封與油檔之間洼窩排污管存在裂紋。該排污管因受機(jī)組基架布置影響，只能從低壓缸通過(guò)，從8m低壓缸機(jī)側(cè)引出至-4m凝汽器地坑。

　　3.3、堵漏處理

　　針對(duì)查漏過(guò)程中查出的漏點(diǎn)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了堵漏處理。對(duì)低壓缸防爆膜和小機(jī)防爆膜進(jìn)行了封堵，對(duì)高壓缸軸封、中壓缸軸封和高、中主汽門及調(diào)門進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)整，對(duì)低壓缸前、后軸封，小機(jī)前、后軸封進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)整，對(duì)軸加氣測(cè)法蘭進(jìn)行了封堵。

　　由于給水泵的漏氣較為嚴(yán)重，將密封回水U型管的高度提升到10m。

　　3.4、結(jié)果檢驗(yàn)

　　采用式(1)中的右式先計(jì)算出在真空系統(tǒng)嚴(yán)密性良好的情況下，每分鐘真空下降速度應(yīng)達(dá)值。分別選定真空系統(tǒng)嚴(yán)密性等級(jí)為優(yōu)秀和合格進(jìn)行計(jì)算可得，在優(yōu)秀的條件下真空下降速度應(yīng)為130Pa/min，在合格的條件下真空下降速度應(yīng)為270Pa/min。

　　對(duì)進(jìn)行堵漏處理后的機(jī)組進(jìn)行嚴(yán)密性檢測(cè)及漏氣檢測(cè)，所得數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的真空性能得到很大的改善，從而為機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行提供了可靠的保證。堵漏前后真空下降速度及標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比如圖2所示。

圖2 堵漏前后真空下降速度及標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比

4、經(jīng)濟(jì)性分析

　　當(dāng)不計(jì)排汽缸的損失和凝汽器喉部的阻力損失時(shí)，則認(rèn)為凝汽器壓力等于汽輪機(jī)的背壓，在正常運(yùn)行時(shí)，可認(rèn)為凝汽器壓力變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行功率的影響等同于汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組功率的影響。凝汽器壓力變化，使汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)焓降發(fā)生變化，在進(jìn)氣量不變的條件下，引起末級(jí)功率變化；而在凝汽器壓力變化時(shí)，凝結(jié)水溫度發(fā)生變化，于是進(jìn)入靠近凝汽器的第一個(gè)低壓加熱器的抽汽量變化，末級(jí)壓力變化。因此，凝汽器壓力變化引起汽輪機(jī)功率的變化主要由兩部分組成。

　　式中：an—汽輪機(jī)的排汽量；hc，hc'—分別為真空值變化前后排汽的焓值。由于末級(jí)加熱器的出口水溫不變，凝結(jié)水焓降ΔH02為：

ΔH01 = an·( hc ' － hc) ( 3)

　　式中：η1'—排汽壓力后的末級(jí)加熱器的抽汽結(jié)水的流量；τn—凝結(jié)水的焓值。因此，排汽壓力的降低引起的新蒸汽等效熱降變化ΔH為：ΔH=ΔH02-ΔH01(5)在本文中通過(guò)對(duì)機(jī)組進(jìn)行堵漏處理，使機(jī)組真空值提高了0.2%，通過(guò)計(jì)算可得裝置效率的相對(duì)變化為0.105%。

5、結(jié)論

　　以上是華能營(yíng)口熱電在機(jī)組投產(chǎn)2年來(lái)年針對(duì)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)漏泄、嚴(yán)密性不好所進(jìn)行的分析、查找、處理經(jīng)過(guò)。機(jī)組真空度低是一個(gè)綜合性問(wèn)題，是一個(gè)系統(tǒng)工程，影響因素較多，要徹底解決必須從細(xì)處入手，對(duì)影響因素逐一消除并長(zhǎng)期做好處理效果的保持。

　　據(jù)2012年1月16日該公司機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)顯示：1#機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)壓降0.04kPa/min，2#機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)壓降0.12kPa/min，經(jīng)過(guò)持之以恒的不懈整治，真空嚴(yán)密性差這個(gè)問(wèn)題會(huì)逐漸解決。