大型直接空冷凝汽器真空氣密性維持方法分析

侯欣妍

摘 要：與濕冷機(jī)組相比，空冷器具有容積大的特點(diǎn)，機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行期間，抽真空容積相對(duì)較大，為此，提高大型空冷機(jī)組氣密性控制具有重大意義。運(yùn)行實(shí)踐表明，空冷機(jī)組的真空嚴(yán)密性是重要考察指標(biāo)，對(duì)整個(gè)機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有核心影響作用，一旦發(fā)生氣密性泄露，極易導(dǎo)致夏季無(wú)法滿(mǎn)發(fā)、冬季冷凍等問(wèn)題。因此需要從機(jī)組安裝、調(diào)試、試驗(yàn)等方面進(jìn)行處理，提高機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定效果。

關(guān)鍵詞：直接空冷凝汽器；真空氣密性；系統(tǒng)泄露

中圖分類(lèi)號(hào)：TK264 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

機(jī)組真空氣密性對(duì)空冷設(shè)備而言十分重要，極易使空冷機(jī)組的真空嚴(yán)密性受到負(fù)面影響。檢查結(jié)果表明，空冷島一般并未存在嚴(yán)重泄露，但是主排汽管道、儀表、真空泵等裝置處極易產(chǎn)生泄露問(wèn)題。大量泄露事故導(dǎo)致空冷機(jī)組無(wú)法滿(mǎn)足夏季負(fù)荷要求，尤其是冬季泄露問(wèn)題還容易引發(fā)管束發(fā)生凍結(jié)問(wèn)題。當(dāng)下空冷機(jī)組的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，其真空體積不斷增加，一旦發(fā)生汽輪機(jī)泄露、焊接問(wèn)題極易引發(fā)真空度受負(fù)面影響，因此空冷密閉性不僅包括空冷凝汽器的影響，還需要考慮汽機(jī)連接位置的法蘭檢測(cè)。各大電廠(chǎng)已經(jīng)針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了全面核查，如漏檢、補(bǔ)漏等方法，還可采取軸端汽封法來(lái)控制泄露量。

1 泄露原因及氣密性檢驗(yàn)分析

1.1 泄露原因及案例分析

以沙河電廠(chǎng)2×600MW空冷機(jī)組為了進(jìn)行分析，該空冷器包括56個(gè)散熱單元，主排汽管道直徑為6m。實(shí)踐表明，安裝質(zhì)量對(duì)機(jī)組性能具有最為直觀的影響。機(jī)組進(jìn)行整體性泄露試驗(yàn)分析中發(fā)現(xiàn)，1#機(jī)組泄漏點(diǎn)為732個(gè)，2#機(jī)組為56個(gè)，漏點(diǎn)主要位置發(fā)生在蒸汽分配管、主管道、管束位置處。

現(xiàn)階段，大型直接空冷散熱器一般采用大直徑排汽管道，具有接口數(shù)量多、焊縫長(zhǎng)度大的特點(diǎn)，容易發(fā)生泄露問(wèn)題。直冷中大部分是采用單排管進(jìn)行生產(chǎn)加工，翅片通過(guò)釬焊法連接在鋼鋁復(fù)合管上，運(yùn)輸中的振動(dòng)、顛簸極易引發(fā)翅片和管子連接位置發(fā)生脫落，即引起真空泄露狀況。管束與蒸汽分配管連接方法為焊接，現(xiàn)場(chǎng)焊接一般作業(yè)量較大，同時(shí)大型空冷器為了保證通風(fēng)量，多數(shù)為30m左右高空，焊接難度增加。再者，大型空冷器具有占地大、系統(tǒng)內(nèi)部真空容積大的特點(diǎn)，全面密封的難度隨之增加，很難保證完全沒(méi)有泄露的要求。為此，必須加強(qiáng)氣密性試驗(yàn)的分析，并及時(shí)進(jìn)行相關(guān)措施的落實(shí)。

1.2 系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)分析

空冷系統(tǒng)安裝后，必須對(duì)整體進(jìn)行氣密性試驗(yàn)分析。試驗(yàn)范圍包括：主排汽管道、管束、蒸汽分配管及小管路等。需要引起重視的是氣密性試驗(yàn)中需要將主排汽管道上的爆破膜、安全閥等拆卸（如果有），對(duì)相鄰管路進(jìn)行密封隔離處置。氣壓試驗(yàn)中，先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加壓，達(dá)到0.8bar后，間隔15min進(jìn)行壓力示數(shù)的等級(jí)，并及時(shí)進(jìn)行環(huán)境溫度變化狀況的登記。一般測(cè)試是恒溫下進(jìn)行，氣密性試驗(yàn)的結(jié)果中，如果壓力在6h～24h差值不超過(guò)104Pa/d，便可認(rèn)定該機(jī)組的氣密性良好。機(jī)組調(diào)試環(huán)節(jié)中，需要加強(qiáng)真空度的合理檢測(cè)，從而判斷出空冷機(jī)組內(nèi)部氣體是否會(huì)發(fā)生泄露。檢測(cè)期間，汽輪機(jī)負(fù)荷需要維持在80%以上，背壓高于10kPa，關(guān)閉真空泵30s內(nèi)進(jìn)行真空度的測(cè)試，記錄總時(shí)長(zhǎng)8min，截取后5min的真空度變化數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，低于50Pa/min便可認(rèn)為氣密性良好。當(dāng)下較為常見(jiàn)的真空系統(tǒng)泄露手段包括超聲波檢測(cè)、氦泄露、肥皂水檢測(cè)。

第一，超聲波檢測(cè)?？绽錂C(jī)組運(yùn)行中，如果發(fā)生空氣泄漏問(wèn)題，在泄漏點(diǎn)一般會(huì)出現(xiàn)渦流聲波。聲波頻率一般在35Hz～45Hz，已經(jīng)不在正常聽(tīng)力范圍之內(nèi)，借助拾音器對(duì)該頻率波段進(jìn)行檢測(cè)，聲波便可轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)或者其他可聽(tīng)到的音響。然后在周邊區(qū)域進(jìn)行泄漏點(diǎn)便可進(jìn)行檢測(cè)，但是該方法的局限性較強(qiáng)。

第二，氦泄露檢測(cè)。真空系統(tǒng)區(qū)域中，可進(jìn)行氦噴涂處理，噴灑后15s之內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合檢測(cè)儀表指數(shù)進(jìn)行判定，一般5ppm～20ppm屬于可接受范圍，幾百ppm便可認(rèn)為氣密性破壞，1000ppm以上表明系統(tǒng)嚴(yán)重泄露，需要及時(shí)進(jìn)行妥善處理。

第三，肥皂水檢測(cè)。該方法需要具有一定的操作、檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，一般來(lái)講，真空系統(tǒng)的連接管道、設(shè)備等均有可能發(fā)生泄露。下述位置需要優(yōu)先檢測(cè)：排汽裝置的膨脹節(jié)、法蘭、儀表、噴頭、疏水箱、凝結(jié)水箱及抽真空系統(tǒng)等。當(dāng)下主排汽管道的泄露查找存在一定難度，主管道直徑較大，最大高達(dá)7m，且垂直高度大，下方可能存在高壓母線(xiàn)等電力設(shè)施，一旦發(fā)生泄露問(wèn)題，后期維護(hù)查找難度極高。

2 提高大型空冷器真空氣密性的方法分析

2.1 加強(qiáng)產(chǎn)品訂貨環(huán)節(jié)的管理

電廠(chǎng)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行空冷設(shè)備的采購(gòu)中，不可僅從價(jià)格方面進(jìn)行考慮，必須考慮制造廠(chǎng)商的生產(chǎn)、檢驗(yàn)及運(yùn)輸能力，盡量保證空冷機(jī)組加工的高效合理性，加強(qiáng)管束、主管道等關(guān)鍵設(shè)備出廠(chǎng)前的合理監(jiān)造?？绽錂C(jī)組質(zhì)量高低對(duì)后期運(yùn)行、維護(hù)及真空氣密性具有最為直接的影響。

2.2 合理選擇真空泵

考慮到大型直接空冷機(jī)組中，系統(tǒng)內(nèi)部空氣量與蒸汽流量息息相關(guān)，同時(shí)與各設(shè)備嚴(yán)密性、安裝效果等具有一定關(guān)聯(lián)。真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性需要借助試驗(yàn)考察，一般以單位時(shí)間內(nèi)真空度下降比例進(jìn)行分析。大型直接空冷機(jī)組的接口在現(xiàn)場(chǎng)安裝中，一般是焊接處理，閥門(mén)、水泵等設(shè)備借助水封實(shí)現(xiàn)氣密性控制，可有效降低外界空氣滲入等狀況的發(fā)生。結(jié)合GB/T5578《固定火電汽輪機(jī)技術(shù)條件》內(nèi)容，對(duì)于100MW以上的空冷設(shè)備，檢驗(yàn)真空度中，其下降速度不可超過(guò)0.266kPa/min。國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功運(yùn)行多臺(tái)大型空冷器，其檢驗(yàn)中一般規(guī)定，試驗(yàn)壓力為0.04MPa?？己藰?biāo)準(zhǔn)是：24h內(nèi)分部試驗(yàn)的壓降不超過(guò)0.2kPa/h，且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)壓降控制范圍為0.4kPa/h。

為了滿(mǎn)足相關(guān)要求，真空泵選擇中，必須考慮下述幾大指標(biāo)：漏入空氣量、機(jī)組真空容積、從當(dāng)?shù)卮髿鈮哼_(dá)到要求真空度所需的時(shí)間。后邊兩點(diǎn)要求是抽真空設(shè)備的固有屬性，在外購(gòu)環(huán)節(jié)中指定具體要求即可，但是機(jī)組漏入空氣量較難分析，當(dāng)下國(guó)內(nèi)外學(xué)者尚未得到針對(duì)大型直冷設(shè)備漏入空氣的模型分析或計(jì)算方法，多數(shù)是借鑒表面式凝汽器進(jìn)行相關(guān)分析和計(jì)算。如HEI標(biāo)準(zhǔn)中，結(jié)合排氣口數(shù)量、管殼數(shù)等進(jìn)行查表計(jì)算，可得到抽干空氣量、德國(guó)VGB—R125L中也提到了抽干空氣量的計(jì)算方法，并提出了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)等要求。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝、焊接質(zhì)量的優(yōu)化

空冷凝汽器在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝中，一般是采用焊接操作進(jìn)行處理，施工單位必須嚴(yán)格執(zhí)行安裝手冊(cè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，保證焊縫質(zhì)量的合理性。對(duì)于主管道、分配管及管束下聯(lián)箱等焊縫較多的部位，更需要加強(qiáng)焊接質(zhì)量的考慮，尤其是管束下聯(lián)箱處操作位置有限、難度極高，極易發(fā)生焊接質(zhì)量缺陷問(wèn)題。必須加強(qiáng)焊接工藝、焊接質(zhì)量等方面的優(yōu)化，保證焊口100%檢驗(yàn)合格。對(duì)于與真空系統(tǒng)相連的設(shè)備，如閥門(mén)、法蘭、管路設(shè)備等，必須加強(qiáng)安裝環(huán)節(jié)的妥善控制，避免人員原因?qū)е碌男孤秵?wèn)題。如主管道0m管道安裝中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件、圖紙要求等進(jìn)行分析，避免滑到不暢引發(fā)膨脹節(jié)受力不均等問(wèn)題，這是降低后期膨脹節(jié)變形的重點(diǎn)管理部分。

參考文獻(xiàn)

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