顧乃彥

(1.上海交通大學(xué),上海 200030;2.上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠,上海 200090)

1 概 述

凝汽器真空嚴(yán)密性是凝汽器工作特性的主要指標(biāo),也是影響汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素之一。嚴(yán)密性下降不僅會造成汽輪機(jī)排汽溫度上升,使有效焓降減小,降低了循環(huán)效率,也影響汽輪機(jī)的出力,而且還會導(dǎo)致排汽缸變形和振動,影響機(jī)組設(shè)備的安全性。機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明:凝汽器的真空每下降1kPa,汽輪機(jī)汽耗會增加1.5%～2.5%,因此,管子管板聯(lián)接處的密封性對保持凝汽器的真空度很重要。因此,凝汽器殼體在穿管完畢之后,還要進(jìn)行脹接和焊接,確保管子管板接頭處的密封性。

如果管子管板聯(lián)接處的密封性無法保證,則冷卻水會滲入到蒸汽側(cè),不僅會造成蒸汽側(cè)管板的腐蝕,降低管板的使用壽命,還會破壞汽輪機(jī)排汽接口所要求形成的真空,污染需回收作為鍋爐給水的潔凈凝結(jié)水,影響電廠的熱力循環(huán)。

目前,電廠的凝汽器管子管板聯(lián)接接頭檢漏,最常用的方法就是在殼體內(nèi)灌水,檢測其聯(lián)接接頭的密封性。所以,灌水檢測需在殼體組裝完畢后進(jìn)行。但是隨著我國發(fā)電行業(yè)的迅猛發(fā)展,電廠的裝機(jī)容量也也越來越大,使凝汽器容量也隨之增大,由于運(yùn)輸條件限制,常因體積龐大而無法整體組裝后出廠,往往組件出廠后在工地現(xiàn)場總裝,這樣就不具備對凝汽器進(jìn)行灌水試驗的封閉條件?，F(xiàn)采用抽真空檢漏的方法,可以較為方便地解決管子管板聯(lián)接頭的檢測問題。

2 試驗原理及試驗裝置

抽真空檢漏是通過對管束的管程進(jìn)行抽真空的方法來檢驗管子管板聯(lián)接接頭的密封性,如發(fā)現(xiàn)泄漏,可很方便地對泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位,并找出泄漏點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)返修。

具體操作是利用測試罩分別罩在管束被檢區(qū)域的兩端(見圖1),測試罩與被罩區(qū)域(檢測區(qū)域)內(nèi)的數(shù)根傳熱管一起形成一個封閉的腔體,對該腔體進(jìn)行抽真空,使管子管板聯(lián)接接頭的兩側(cè)產(chǎn)生一個壓力差,若管子管板接頭處存在泄漏,則腔體內(nèi)的真空度會下降,壓力表讀數(shù)會迅速增加,從而可以知道檢測區(qū)域存在漏點(diǎn)。通過逐步排查,最終確定泄漏點(diǎn)。

4 檢漏設(shè)備及配件

檢漏設(shè)備由真空泵、壓力表 、1號真空罩 、2號真空罩、3號真空罩、平衡器(用于懸吊真空罩)、單孔真空罩等組成。

真空罩的體積大小:1號真空罩＞2號真空罩＞3號真空罩。

5 檢測試驗前準(zhǔn)備工作

在產(chǎn)品檢測前,首先要檢查整個檢測系統(tǒng)(真空罩軟管,閥門,壓力表)的密封性,并對管板的檢測區(qū)域進(jìn)行劃分,清除管孔內(nèi)的鐵屑等雜質(zhì)。

6 試驗步驟

(1)步驟1:

先用測試罩1對已劃分的管板區(qū)域抽真空,若測試罩內(nèi)壓力增加,具體泄漏區(qū)域未知,則繼續(xù)進(jìn)行步驟2和步驟3測試,如圖2所示。

圖2 1號測試罩的分區(qū)測試

(2)步驟2:

把所測區(qū)域劃分為2個測試區(qū)域,區(qū)域1和區(qū)域2。

用2號測試罩對區(qū)域1進(jìn)行測試,如果在區(qū)域1沒有發(fā)現(xiàn)泄漏,則用2號測試罩對區(qū)域2進(jìn)行測試,如果在區(qū)域2發(fā)現(xiàn)泄漏,按照步驟3進(jìn)行測試

如果在區(qū)域1就已發(fā)現(xiàn)泄漏,則繼續(xù)測試區(qū)域2。如果區(qū)域2沒有泄漏,那么只對區(qū)域1進(jìn)行步驟3的測試,如果區(qū)域2也有泄漏,則整個所測試的管板區(qū)域都需要按照步驟3進(jìn)行測試。如圖3所示。

圖3 2號測試罩的分區(qū)測試

(3)步驟3:

用3號測試罩對所出現(xiàn)泄漏的區(qū)域管子進(jìn)行測試,在定位泄漏處后,在管板上進(jìn)行標(biāo)記,并記錄到檢測報告中,見圖4所示。

圖4 3號測試罩的定位測試

7 泄漏檢測和判定

假設(shè)有1個被測工件(或物體)的內(nèi)腔容積是V,腔內(nèi)壓力是P,在溫度恒定的情況下,經(jīng)過幾秒或幾十秒后,它的內(nèi)腔容積沒有變化,而腔內(nèi)壓力下降了一個確定值 ΔP,這時就可以判定該工件氣體密封性能不好,或者被稱為“有泄漏工件”。否則認(rèn)為該被檢測工件氣體密封性能良好或被稱為“無泄漏工件”。在實際生產(chǎn)過程中,絕對無泄漏工件是極少的。在實際檢測過程中,通?？偸歉鶕?jù)該工件具體的應(yīng)用環(huán)境條件和狀態(tài)給出1個允許泄漏值,當(dāng)工件泄漏值小于該值時,則認(rèn)為該工件“無泄漏”稱為合格品。只有工件泄漏值大于該值時才認(rèn)為“不合格”或“嚴(yán)重泄漏”。

8 抽真空檢漏試驗的計算

ΔP:實際測量壓差;包括兩部分:

ΔPt:被測試管孔引起的壓差;

ΔPs:系統(tǒng)誤差,包括測試罩,軟管,閥門,壓力表連接處自身的泄漏;

Δ Pmax:允許最大壓差;

Lmax:允許最大泄漏率,按照標(biāo)準(zhǔn)要求,取200 Pa·l/s;

t:測試時間,單位:秒;

V:整個系統(tǒng)的體積,包括管板孔的體積Vt,測試罩的體積2×Vc。

在最大泄漏率給定,測試時間和測試體積已知的條件下,可以根據(jù)公式(2)算出允許的最大壓差Δ Pmax。

聯(lián)立(1)(3)得到泄漏達(dá)標(biāo)的條件:

計算舉例:

待檢測區(qū)域內(nèi):待測換熱管?25mm×0.5mm,管子長度 L=10917mm,數(shù)量為100根;

1號真空罩內(nèi)體積:V=521.6 L;

允許的最大泄漏率:Lmax=200Pa·L/s;

檢測時間:t=300s;

允許的最大壓力差:

Δ Pmax=Lmax×t/V=200×300/520.26=115.3Pa;

如實際測量壓力差ΔP≤ΔPs+ΔPmax即可知該處密封性符合要求,判定檢測合格。

根據(jù)上述計算,在規(guī)定的保壓時間內(nèi),如果真空罩系統(tǒng)上的壓力表讀數(shù)增加值 ΔP≥ΔPs+Δ Pmax,說明該管子管板接口處泄漏。如果冷凝管有孔洞或管子沒有脹接,真空罩內(nèi)的壓力會快速增加,甚至?xí)o法建立初始壓力。

出現(xiàn)這種情況,必須在同一管板部分進(jìn)行重復(fù)檢測。如果確認(rèn)有泄漏,泄漏速率按公式(2)計算,如果泄漏速率超標(biāo),需找出泄漏點(diǎn)并進(jìn)行定位,并標(biāo)示在管板上。在管子管板重新焊接或更換冷凝管之后,再重新進(jìn)行檢測試驗。

9 灌水試驗與抽真空試驗的比較

通常的泄漏檢測為灌水試驗,試驗介質(zhì)為水,試驗場所必須具備水源及排水設(shè)施,當(dāng)殼體體積很大時,將耗費(fèi)大量水資源,抽真空試驗的試驗介質(zhì)為空氣,試驗介質(zhì)的獲取和排放不受限制,且不會造成試驗介質(zhì)的浪費(fèi)。

灌水試驗往往受到水壓自重的影響,因此不同高度上所受到的水壓并不相同,檢漏的靈敏度高低不一。抽真空試驗在各點(diǎn)所建立的真空腔的壓力是一致的,不受高度的影響。另外,在相同的壓差下,空氣對縫隙的滲透力要比常壓下水的滲透力強(qiáng),因而比用水檢測具有更好的靈敏度 。

灌水試驗必須要形成封閉的盛水空間才可以進(jìn)行,因此對殼體組裝有一定的要求,抽真空試驗則不受殼體形狀及位置空間的限制,只要管子、管板聯(lián)接接頭裝焊完成后就可以進(jìn)行。

10 結(jié)束語

目前,涉外的凝汽器項目越來越多,凝汽器也越來越大,業(yè)主通常都要求殼體組裝后對半交貨,對于這類不具備灌水試驗條件的產(chǎn)品,抽真空檢漏將會得到越來越廣泛的應(yīng)用,并且也為管殼式產(chǎn)品的管子管板檢漏提供了借鑒。

[1]李志軍,曾立軍,龍新峰,梁平.汽器汽側(cè)真空嚴(yán)密性降低的查找及處理[J].

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[3]齊復(fù)東,賈樹本,馬義偉.電站凝汽設(shè)備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水利電力出版社.1992.