汽轮机组真空系统严密性的提高经验

汽轮机组的真空系统是由抽真空系统和密封蒸汽系统两部分组成，其作用就是用来建立汽轮机组的低背压，也就是用来建立凝汽器的高真空，使蒸汽能够最大限度的把热焓转变为汽轮机的动能。在汽轮机组尚未投入运行时，凝汽器中的真空取决于抽真空系统所建立的真空;在汽轮机组投入运行后，抽真空系统只是把泄漏到汽轮机内部的空气和不凝结气体及时抽走，凝汽器内的真空主要取决于进入凝汽器内的蒸汽与循环冷却水的热交换情况，而蒸汽与循环冷却水的热交换情况主要取决于凝汽器的换热面积、循环冷却水温度(循环冷却水温度取决于当地的环境温度)和循环水量。由此可见，在具体的电厂生产环境下(也就是说，在具体的环境温度条件下)，要确保凝汽器内具有良好的真空，必须保证抽真空系统性能良好，有足够大的凝汽器换热面积和足够的循环冷却水量。汽轮机组抽真空系统性能的优劣，作为建立凝汽器真空的一个必要条件，对于凝汽式汽轮机组的经济性和安全性显得更重要。 　　汽轮机组的真空系统严密性差是一个长期困扰电厂的老大难问题，随着机组容量的增大，此问题更突出，因真空系统严密性差而引起真空偏低限制运行负荷出力的情况在多台机组中都曾发生过。现在对于200MW、300MW及以上机组的真空系统至少设置两台射水抽气器(或射气抽气器)，从设计角度是一台运行，一台备用，但是在实际运行中仍有部分机组要开启两台抽气器运行以保证额定出力。 　　对于我公司新投产的2台国产机组(分别为3号和4号机组)，系哈尔滨三大动力厂生产的600MW凝汽式汽轮机组，设置3台离心水环式真空泵，从设计角度为2台运行，1台备用。在调试和投产运行中，这2台机组凝汽器的真空和端差仍不能达到预期的数值。这不仅仅严重的影响了汽轮机组的经济性，同时也对汽轮机组的安全运行造成了一定程度的威胁。因为机组严密性差必将导致凝结水含氧量超标，会对凝结水管路和设备造成腐蚀，这是众所周知的事实。正因如此，在机组运行中都把真空系统严密性作为重要的考核指标。以往因缺乏先进的检漏手段，无法找到确切的漏点，曾经是该问题长期得不到解决的重要因素。自从采用了氦质谱检漏创新技术后，近年来的运行实践表明，发现漏点已不是解决问题的关键，现在的主要问题是如何才能将发现的漏点彻底处理好，从而保证机组真空严密性达到合格的水平，从根本上消除泄漏造成的危害。 　　要彻底消除汽轮机组真空系统的漏点，应分层次做好以下各项工作： 　　一. 做好消除真空系统泄漏的基础工作 　　做好基础工作是关键。我公司充分利用机组大、小修和每次临修消缺的机会，都要进行真空系统高位灌水查漏。凝汽器灌水水位要灌到汽封洼窝以下，并接有临时软管水位计专门监视水位，在不影响机组启动计划的前提下，尽可能的保持较长时间，以便发现微小漏点。对于一经发现的漏点，就认真处理，保证严密不漏，这是消除真空系统泄漏的最基础工作，我公司领导和专业高级主管高度重视，紧抓不懈，并制定出灌水查漏系统隔离操作标准，认真做好各项监督和检查工作。 　　此项工作说来简单，但要认真做好，也并非易事。因为真空系统的漏点，特别是凝汽器的喉部和连通管，这些部位布置着7、8号联合式低压加热器，5、6号低压加热器的事故疏水，真空系统的抽空气管(包括低压加热器)，凝汽器的补水管等等，这些部位和接口的泄漏从外面很难处理。在机组正常运行中处理难度更大，只能利用停机的机会进行处理。而处理这些部位泄漏的难点又在于灌水时如果发现此处有问题，但将水放掉后，检修人员进入凝汽器里面就很难真正确认哪道焊口或部位有裂纹，只能凭借感觉进行处理，一般的讲，一次很难将漏点部位处理好，要进行2次或3次灌水查漏。剩余的一些小量泄漏或打堵或补焊是在机组运行中消除的。这个问题充分说明，要解决真空系统泄漏问题，必须下大力气和苦功夫，要有不怕苦和不怕累的精神，才能把基础工作做好。 　　二. 加强机组运行的技术管理工作 　　汽轮机组的真空系统泄漏问题，不仅与检修安装质量有关，而且还与运行的状态紧密相连，大量实践证明，汽轮机组的真空系统在运行中也存在着一定的问题，如轴封加热器的无水位运行问题，还有轴封二漏和轴封压力问题。 　　轴封加热器的无水位运行问题，曾经在许多200MW及以下机组中出现过影响真空的问题，主要是因为轴封加热器的疏水直接汇入凝汽器，若加热器内无水运行，则通过轴抽风机使凝汽器与大气相连，从而降低机组真空。我公司领导对此高度重视，除保留初设的疏水多级水封以外，还在多级水封入口加装注水管路，在检修放水后的机组启动前用除盐水向多级水封注水，以保证机组启动和轴封加热器投入的正常。 　　现在大型汽轮机组均采用轴封自平衡密封系统，我公司600MW机组从设计原理上也采用这种轴封自平衡密封系统，即在机组启动和低负荷(40%额定负荷以下)利用3路备用汽源(分别来自冷再、辅助蒸汽和主蒸汽)之一向轴封母管供汽，70%额定负荷以上实现高中压缸自密封，其泄汽可供低压轴封用汽。实现轴封系统的完全自密封。但是，就是在40%～70%额定负荷区间内，由于设计和安装的原因，轴封母管压力只能维持23～35KPa，不足以实现低压缸密封用汽，万般无奈的情况下，尤其是夏季运行，运行人员只好继续掺入冷再或辅助蒸汽，使轴封母管压力维持40KPa以上，这样可使凝汽器真空升高0.4～0.8KPa(保证其他机组其他各项参数不变)。虽然机组真空提高了，但是正常运行中又得时刻的注意监视各轴端向外冒汽的情况，以防止机组润滑油带水，威胁机组安全运行。下一步我们将要进行的工作就是要将轴封供汽、回汽的管路加粗，以满足不同负荷工况的需求。 　　其次，这种轴封供汽压力不足还有热工自动调整的问题，变负荷运行使轴封压力基地调节装置自动不灵敏，而使运行人员不得不根据机组负荷变化反复进行调整，这显然是不现实的。现在热工人员正在进行着手解决，对原有调整阀门线性不好和开关不灵活的问题均给予更换和调整。 　　再者，还有一个原因就是各个轴封间隙也有一定的差异，对于同一个供汽压力，有的轴封就存在泄漏，有的就不存在，各段各个轴封压力没有一个统一确定的标准，运行人员不好掌握。我公司4号机组在各个低压轴封供汽管道上加装调节手动门，在维持轴封供汽母管压力在35KPa(设计参数)左右，将各个低压轴封供汽管道的供汽量手动调整好后并锁定，这样正常运行中只需维持好正常的母管压力即可。 　　关于汽封二漏因压力低而影响真空的问题在很多电厂已引起足够重视，我公司在4号机组的二漏管路上加装了阀门和压力表，以便于运行人员有参考调整和变负荷控制的手段。3号机组的整改工作正在进行当中。 　　此外，就是热工压力表计的问题，凝汽器压力表和轴封供汽压力表不准，也是运行人员不好直观判断和进行调整的原因之一。我公司600MW机组的凝汽器真空表存在多种形式，机组调试和投产初期DEH和OIS的真空指示就偏差1.5KPa，做真空严密性试验时的偏差达到2KPa，使人为无法判断严密性的状况。轴封供汽压力表的指示误差更大，主要是安装表计的使用量程过大，正常运行最大60 KPa的压力而采用量程2Mpa的压力表，无法给予正确指示。我公司发电部和设备部群策群力，由发电部以缺陷单和合理化建议的形式提出，设备部统一做出整改项目计划，及时彻底的更换了一大批重要的指示和测量表计，为机组的正常运行提供了支持。 　　由上述问题可以明显看出，汽轮机组真空系统的严密性是一个涉及到多方面的问题，若要彻底解决好，需要各方面通力合作，运行人员要认真做好日常检查和调整工作，该有水位的一定要有水位运行，对于有缺陷的设备要及时提出，向有关部门汇报，有关领导要做好协调管理工作。 　　三. 重点治理反复出现泄漏的部位 　　对于反复出现泄漏的重点部位，要组织技术力量攻关，限期完成。由于600MW机组的7、8号低压加热器置于凝汽器喉部，并采取水侧相通，汽侧分段的布置方式，七、八段抽汽管道置于凝汽器内部，这样解决了抽泣兰盘的泄漏，但是7、8号低压加热器与凝汽器喉部结合面处的泄漏，低压缸水平结合面四角的泄漏，已经成为久治不愈的顽症，现在我们正在进行进一步的管理和改造。 　　四. 进一步展开设备和系统整改以缩小泄露面 　　我公司600MW机组真空系统比较复杂，与真空系统相联系的其他汽水系统较多，是系统整改的重点和难点，主要有凝汽器补水系统、疏水系统、低压加热器系统、事故疏水系统等。缩小系统的泄露面，我们准备从以下几方面着手。 　　A. 对凝汽器补水系统的改造 　　凝汽器补水系统的管路用户比较多，主要有凝汽器补水、闭式水箱补水、真空泵补水、空调补水和化学溶药等8个用户，由于管道容量限制，运行中各个用户之间"抢水"而造成系统母管压力低已是经常之事，并且多次造成补充水泵过流跳闸，影响机组真空。在3号机组调试期间，还出现过凝汽器"虹吸"作用而将闭式水箱内的闭式水全部抽干的现象(原设计闭式水箱的补水管是由水箱顶部伸入底部的)，最后不得不将管道伸入水箱部分取掉。我公司设备部已准备利用今年3、4号机组分别小修的机会，改造补水母管的用户，并更换大容量的补充水泵。 　　B. 对低压加热器系统的改造 　　我公司600MW机组的低压加热器系统启动放气、壳体放水及短接放水管路较多(均为厂家设计)，正常运行中多次泄漏，对于在低背压区低压加热器，尤其是6、7、8号低压加热器运行的抽空气系统是很不利的，也严重的影响了机组的真空。 　　C. 取消与真空系统直接相连的所有放空气门和部分放水门 　　我公司600MW机组在原设计上与真空系统直接相连的凝汽器补水系统、低压加热器系统、事故疏水系统的管道放空气门很多，系统复杂，操作检查繁琐。运行实践中早已证明，多一道焊口就多一个漏点，这些放空气门、放空气管大都是带有泄漏，而且很难进行严密性治理，可以说是对机组运行有百害而无一益，因此将这些与真空系统直接相连的所有放空气门和部分放水门取消。 　　D. 下大力气进行真空系统管道及阀门的严密性治理 　　真空系统管道及阀门的严密性治理是一项较大的工程，要将与真空系统相连的所有管道和阀门统统检查并检修一遍也是很不现实的，我公司检修部门与发电部相配合，以"及时发现，及时处理，应修必修，修必修好"为原则，将焊口、兰盘、裂纹、阀门的严密性根治工作高度重视起来，检修维护工作细致到位，运行点检验收标本兼责，上下齐心，下大力气真抓实干，保质保量，为提高机组运行的安全性、经济性做出贡献。运行人员在正常操作中严格遵守所有非调整阀门，尤其是真空系统的阀门，常开阀应保证开展，常闭阀就确保关严;需要注水的先注水，应该通水封的先通水封，从根本入手，做好真空系统攻坚战的基础工作。 　　根据上述四个方面的问题，可以看出汽轮机组的真空系统严密性问题是一个综合性的问题，涉及到管理、检修、运行的方方面面，并且具有一定的技术难度。对于我公司刚刚投入生产的新机组来说，3号机组经过2002年9月的小修改造，汽轮机的真空严密性试验结果表明，真空系统的严密性已由小修前的3.5KPa降至2.7KPa左右的水平，并且能长时间的保持，已初步取得了节能降耗的效果。另外，由于国产机组在设计和制造上存在较多的缺陷，必然为检修维护工作带来一定难度，我公司积极主动与厂家进行技术联系和分析，已将设备和系统改造列为技术攻关的方向。 　　好的成绩，令人骄傲;今后的任务，更加催人奋进。只要认真解决好上述几个方面的问题，并将其进一步细化，汽轮机组真空系统严密性差的问题是一定可以解决的。