汽輪機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格問(wèn)題的分析 - 全文

合肥發(fā)電廠(chǎng)#3汽輪機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)一直不合格,甚至有時(shí)做不了。本文論述了對(duì)此問(wèn)題的原因分析和解決方法，它對(duì)于其它同類(lèi)型機(jī)組同類(lèi)問(wèn)題的解決具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 真空嚴(yán)密性 原因分析 處理

　　合肥發(fā)電廠(chǎng)#3汽輪發(fā)電機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的型號(hào)為N125-135/535/535，型式為超高壓、中間再熱、雙缸雙排汽、冷凝式汽輪機(jī)。在近十年的運(yùn)行中做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，多數(shù)情況下是嚴(yán)重的不合格，更有甚者在剛進(jìn)行試驗(yàn)不到一分鐘，由于真空下降過(guò)快，而不得在立即停止真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，恢復(fù)運(yùn)行工況。在1996年的大修后，我們?cè)?qǐng)中試所用氮質(zhì)譜儀來(lái)查找真空系統(tǒng)的漏點(diǎn)，但也只是查出一些小的漏點(diǎn)，并沒(méi)有解決真空系統(tǒng)的嚴(yán)重漏空氣問(wèn)題。為此廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)多次組織人員進(jìn)行攻關(guān)，均因?yàn)闂l件的局限而沒(méi)有能夠徹底把問(wèn)題解決。2006年#3機(jī)組又一次大修，廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)指示，利用大修時(shí)機(jī)，一定要把問(wèn)題解決。 　　???? 一、凝汽器真空的成因
　　凝汽器中形成真空的成因是，由于汽輪機(jī)的排汽被冷卻成凝結(jié)水，其比容急劇縮小。如蒸汽在絕對(duì)壓力4KPa時(shí)，蒸汽的體積比水容積大3萬(wàn)多倍。當(dāng)排汽凝結(jié)成水后，體積就大為縮小，使凝汽器汽側(cè)形成高度真空，它是汽水系統(tǒng)完成循環(huán)的必要條件。正是因?yàn)槟鲀?nèi)部為極高的真空，所以所有與之相連接的設(shè)備都有可能因?yàn)椴粐?yán)而往凝汽器內(nèi)部漏入空氣，加上汽輪機(jī)排汽中的不凝結(jié)氣體，如果不及時(shí)抽出,將會(huì)逐漸升高凝汽器內(nèi)的壓力值，真空下降，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)的效率下降。有資料顯示，真空每下降1KPa，機(jī)組的熱耗將增加70kj/kw，熱效率降低1.1%。射水抽氣器或水環(huán)真空泵的作用就是抽出凝汽器的不凝結(jié)氣體，以維持凝器的真空。

　二、真空嚴(yán)密性差的危害
　　汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的危害主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面，一是真空嚴(yán)密性差時(shí)，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，射水抽氣器或水環(huán)真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r(shí)抽走，機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度就會(huì)上升，這無(wú)疑要降低汽輪機(jī)組的效率，增加供電煤耗，并可能威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，另一方面，由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低，導(dǎo)致排汽與冷卻水出水溫差增大。二是當(dāng)漏入真空系統(tǒng)的空氣雖然能夠被及時(shí)地抽出，但需增加射水抽氣器或真空泵的負(fù)荷，浪費(fèi)廠(chǎng)用電及工業(yè)用水。三是由于漏入了空氣，導(dǎo)致凝汽器過(guò)冷度過(guò)大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性降低，凝結(jié)水溶氧增加，可造成低壓設(shè)備氧腐蝕。
　　對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，真空的高低對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有著直接的關(guān)系，真空高，排汽壓力低，有效焓降較大，被循環(huán)水帶走的熱量越少，機(jī)組的效率越高，當(dāng)凝汽器內(nèi)漏入空氣后，降低了真空，有效焓降減少，循環(huán)水帶走的熱量增多。通過(guò)凝汽器的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果，可以鑒定凝汽器的工作好壞，以便采取對(duì)策消除泄漏點(diǎn)。
　　因真空系統(tǒng)的漏空氣量與負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷不同，處于真空狀態(tài)的設(shè)備、系統(tǒng)范圍不同，凝汽器內(nèi)真空也不同，漏空氣量也不同，而且相同的空氣漏量，在負(fù)荷不同時(shí)真空下降的速度也不一樣。為此，法規(guī)規(guī)定，做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，負(fù)荷應(yīng)在80%額定負(fù)荷（有的機(jī)組是在額定負(fù)荷）下進(jìn)行。真空下降速度小于0.4kpa/min為合格，超過(guò)時(shí)應(yīng)查找原因。另外，在試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)真空低于87kpa，排汽溫度高于60℃時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，恢復(fù)原運(yùn)行工況。?

?????? 四、通常用灌水法查找真空系統(tǒng)不嚴(yán)密的方法的優(yōu)缺點(diǎn)
　　真空系統(tǒng)包含大量的設(shè)備及系統(tǒng)，連接的動(dòng)靜密封點(diǎn)多，在輕微漏空氣的情況下很難發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，因?yàn)榭諝馔镂?，不夠直觀(guān)，傳統(tǒng)的運(yùn)行中用火焰檢查法較繁瑣且效果不好，多數(shù)情況下使用的方法是在機(jī)組停機(jī)后對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水找漏。這種方法比較直觀(guān)，漏點(diǎn)極易被發(fā)現(xiàn)，缺點(diǎn)是由于設(shè)備的原因，灌水高度最高只能到汽缸的最低軸封洼窩處，高于軸封洼窩的地方因?yàn)樗喜蝗ザ灰装l(fā)現(xiàn)，特別是與汽輪機(jī)汽缸相連接的管道系統(tǒng)。這也是我廠(chǎng)多年來(lái)一直沒(méi)有能夠徹底解決這臺(tái)機(jī)組真空嚴(yán)密性較差問(wèn)題的原因。
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　　五、總結(jié)以住經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)攻關(guān)方向
　　針對(duì)以前曾在機(jī)組小修或停機(jī)時(shí)多次對(duì)汽輪機(jī)真空系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)灌水找漏，并且對(duì)查找出來(lái)的漏點(diǎn)也進(jìn)行了相應(yīng)的處理，但真空嚴(yán)密性差這個(gè)問(wèn)題始終不能好轉(zhuǎn)的情況，我們決定從以前沒(méi)有進(jìn)行過(guò)的地方或系統(tǒng)進(jìn)行查找，即對(duì)汽輪機(jī)本體上部往灌不到水的地方進(jìn)行查找。
　　2006年3月機(jī)組大修，我們從汽輪機(jī)系統(tǒng)及設(shè)備的實(shí)際情況出發(fā)，認(rèn)真研究可能出現(xiàn)的的各種情況，決定從以下可能造成嚴(yán)密性差，但平時(shí)不易檢查但又極易被忽視的幾個(gè)地方進(jìn)行查找。
　　首先是高中壓外缸的法螺加熱汽柜部分。經(jīng)過(guò)拆除汽柜保溫，發(fā)現(xiàn)與汽缸連接處存在幾處比較長(zhǎng)的裂紋。因汽柜的疏水管是接入凝汽器的，此處正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓，這無(wú)疑是對(duì)真空嚴(yán)密性有影響的。經(jīng)分析，此處為變截面處，汽柜的薄板與汽缸焊接時(shí)如焊接工藝沒(méi)有處理好，易出現(xiàn)應(yīng)力集中，特別是在機(jī)組啟停時(shí)，此處的應(yīng)力集中更大，極易出現(xiàn)裂紋。
　　其次高中壓外缸法蘭螺栓加熱裝置存在嚴(yán)重不嚴(yán)密的現(xiàn)象。我們?cè)谄籽b復(fù)后通過(guò)對(duì)高中壓外缸法蘭螺栓加熱的進(jìn)汽管道進(jìn)行鋸管，用壓力水對(duì)法蘭螺栓加熱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題相當(dāng)多：?jiǎn)栴}1，汽缸螺栓螺帽下部平底墊片與汽缸法蘭螺栓密封面漏點(diǎn)較多（如下圖所示），經(jīng)查全部44顆螺栓有12個(gè)存在不嚴(yán)密的現(xiàn)象，有4處漏相當(dāng)大；問(wèn)題2，汽缸法蘭螺栓罩帽中間加熱棒插孔密封螺栓墊片密封不嚴(yán)密，此處漏點(diǎn)多達(dá)6個(gè)；問(wèn)題3，汽缸法蘭螺栓倒栽在下汽缸的絲扣底部部分工藝孔漏量較大，從這里漏入的空氣，沿疏水管進(jìn)入凝汽器，也導(dǎo)致真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不合格。
　　 　　　
　　　　　　　　　　　圖1 汽缸法蘭螺栓罩帽底部水壓后漏點(diǎn)
　　在大修中，我們還重點(diǎn)對(duì)低壓后汽封環(huán)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓后軸封的間隙均較標(biāo)準(zhǔn)要大，基本是在1.2-1.6mm之間。如此大的汽封間隙，從軸封處漏入軸封加熱器的空氣量必定增加，射水抽汽器的負(fù)荷要增加，對(duì)凝汽器的抽空氣能力必定受到影響，間接地影響到凝汽器的真空嚴(yán)密性。
此外，我們還對(duì)拆除后的汽輪機(jī)中低聯(lián)通管進(jìn)行倒置灌水找漏，對(duì)安裝后的聯(lián)通管法蘭及連接螺栓進(jìn)行薄膜及火焰找漏，對(duì)低壓防爆門(mén)進(jìn)行找漏均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

　　六、問(wèn)題的處理及效果檢查
　　針對(duì)查找出來(lái)的問(wèn)題，我們認(rèn)真研究處理方案。對(duì)汽柜的裂紋處理，嚴(yán)格按照在汽缸上焊接的工藝進(jìn)行焊接并進(jìn)行熱處理。對(duì)泄漏的螺栓墊片進(jìn)行重新研磨處理或更換墊片，并重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)，直到消除全部泄漏點(diǎn)。對(duì)于外汽缸螺栓下部的工藝孔，考慮到或許有其它方面的作用，我們對(duì)此工藝孔沒(méi)有完全封死，保留極小的部分。對(duì)低壓軸封，嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，配準(zhǔn)汽封間隙，并盡量向標(biāo)準(zhǔn)的下限靠。
　　通過(guò)對(duì)此次查找的漏點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的處理，我們對(duì)大修后的機(jī)組再進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)已經(jīng)從不合格甚至不能做，到大修后第一次383Pa/min，已經(jīng)達(dá)到合格范圍之內(nèi)。此后在機(jī)組運(yùn)行的幾個(gè)月內(nèi)，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)值一直在合格范圍之內(nèi)。
　　 　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　圖2 真空系統(tǒng)檢修前后嚴(yán)密性試驗(yàn)對(duì)比圖

　七 結(jié)束語(yǔ)
　　對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，有的廠(chǎng)家曾經(jīng)采取將低壓后軸封更換為蜂窩汽封的方法，想以此來(lái)減少漏入真空系統(tǒng)的空氣量和漏入軸承內(nèi)的蒸汽量，但效果不是很理想，此文可能對(duì)具有相同類(lèi)型機(jī)組的相同問(wèn)題有一定的借鑒意義。