凝汽器真空系统泄漏的原因分析及处理

袁捷，钱卫武，施晓炜，韩竞一

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213000)

0 引言

某公司#1机组为燃气-蒸汽联合循环机组，该机组的凝汽器真空系统发生泄漏，真空系统受到破坏[1]，可造成循环水的冷却效果降低，进而造成排汽温度上升，排汽压力增大，同等流量的蒸汽热耗增加，汽轮机的效率明显下降，对机组的运行经济性产生影响。此外，发生泄漏时凝结水富氧程度将明显提升，加速汽机低压设备的吸氧腐蚀，对机组的运行安全性造成威胁。因此一旦机组凝汽器真空系统发生泄漏，应迅速查明原因并及时处理解决，以保证机组运行的经济性与安全性。

1 事故现象

2018年3月28日，#1机组正常运行过程中凝汽器真空突然下降至-85 kPa,低于运行允许最小真空-88 kPa，运行人员依据运行规程启用备用真空泵并开始减负荷，从而真空得以稳定下来，稳定于-87 kPa。待机组切换备用时，运行人员配合检修人员进行真空严密性试验，得到的真空泄漏率为0.5 kPa/min，远大于所允许的0.4 kPa/min。从而说明机组的凝汽器真空系统存在泄漏。

2 凝汽器真空系统泄漏的原因分析

2.1 位置特点

凝汽器真空系统泄漏根据位置应分为两种情况，一种是发生在凝汽器喉部以下，一般表现为凝汽器不锈钢管发生泄漏[2]，循环水从不锈钢管漏入凝结水系统中，由于循环水中溶有空气成分，同时循环水在凝汽器中实际是加热过程，循环水中的空气成分由于受热挥发进入凝汽器真空系统。

另一种是发生在凝汽器喉部以上，一般表现为凝汽器喉部至低压缸上部之间的负压系统存在泄漏，主要包含低压缸结合面、低压缸防爆门、低压缸轴封位置、凝汽器汽侧人孔门、轴封加热器以及其他相关法兰焊接处和管道等，外界空气通过这些地方漏入凝汽器真空系统中。

2.2 理论分析

假设凝汽器在运行过程中，凝汽器水面之上总存在蒸汽与空气的混合物，pb为凝汽器中蒸汽与空气混合物总压力，可以根据混合气体的道尔顿分压定律得到

pb=ps+pa，

(1)

式中：ps为凝汽器中蒸汽分压力，kPa；pa为凝汽器中空气分压力，kPa。

当发生上述两种情况时，由于稳定负荷下ps可看作为定值，当凝汽器真空系统中漏入空气，pa增大，从而pb明显增大。

同时考虑到真空计算公式

pk=pb-p0，

(2)

式中：pk为凝汽器真空，kPa；p0为大气压力，kPa。

由于式(1)中pb增大，式(2)中p0为定值，且大于pb，因而pk增大，且pk<0，即说明凝汽器真空系统的真空下降。

3 凝汽器真空系统泄漏的处理方案选择

目前凝汽器真空系统泄漏的查漏方法普遍使用的有以下6种：薄膜查漏[3]；超声波查漏[4]；泡沫查漏[5]；卤素查漏法；压水查漏；氦质谱查漏仪查漏。为了更好地进行凝汽器真空系统泄漏的处理方案选择，绘制表格见表1，主要从查漏时所需机组状态、响应时间、最小检漏率、查漏缺点等方面对这6种查漏方法进行比较。

表1 6种真空系统查漏方法技术指标比较

通过表1很容易地进行凝汽器真空系统泄漏的处理方案的选择，主要依据机组的不同状态进行选择，当机组处于运行状态时，凝汽器真空系统查漏的最优方案为使用氦质谱查漏仪查漏[6]，主要原理是从疑似泄漏处(凝汽器喉部至低压缸上部之间区域)喷吹的为氦气，喷出的氦气经泄漏处流入真空系统内通过管道被收集枪部分收集入质谱室内，以氦气浓度显示，响应时间快，灵敏度高，对环境无影响，操作使用方便。同时查漏过程中应注意削弱氦气流动性产生的影响。

而当机组处于停机状态时，真空系统查漏的最优方案为使用压水查漏，主要原理为通过将水灌满凝汽器至凝汽器喉部，并保证在正常运行时负压范围内的设备及管道充满水，利用水位产生的水压使水从凝汽器真空系统泄漏处喷出，现象明显容易判断并进行处理解决。

为了在最短时间内查明凝汽器真空系统泄漏原因，最终选择借助氦质谱查漏仪对该公司#1机组凝汽器真空系统进行在线查漏这一处理方案。

4 凝汽器真空系统泄漏的现场解决及效果

2018年3月30日，检修人员借助氦质谱查漏仪进行查漏，共发现5处明显漏点，见表2。

表2 漏点统计表

针对检查所得到的漏点进行处理：(1)凝汽器汽侧人孔门边缘涂抹密封胶；(2)待停机间歇，凝汽器喉部焊缝打磨后重新焊接；(3)低压缸顶缸螺栓孔利用防火泥进行密封；(4)低压缸前轴封外部涂抹密封胶；(5)待停机间歇，低压缸北侧防爆门进行更换并涂抹密封胶。

处理解决后，对#1机组重新进行真空严密性试验，真空从-85 kPa提升至-92 kPa，且真空泄漏率由0.5 kPa/min下降至0.2 kPa/min，很明显凝汽器真空已满足高效运行及安全运行的要求。

5 预防措施

(1)加强巡检，由于影响凝汽器真空系统所涉及系统与设备数量较多，运行人员应定期对循环水系统、凝结水系统、轴封系统、旁路系统以及真空泵相关设备及管路进行检查。

(2)定期试验，定期对凝汽器进行真空严密性试验，一旦发现真空不符合要求，应及时进行氦质谱查漏仪查漏，及时解决凝汽器真空系统泄漏问题。

(3)加强维护，充分利用机组停机时间，加强对凝汽器内部的清理、清洗和防腐处理，并进行压水查漏，对凝汽器不锈钢管泄漏处及时处理，以减少凝汽器运行过程中真空系统泄漏的可能性。

6 结束语

针对某公司#1机组凝汽器真空系统泄漏的事故现象，对真空系统泄漏原因进行理论分析，并选择合适的处理方案最短时间解决凝汽器真空系统泄漏，最后提出凝汽器真空系统泄漏的预防措施，为其他公司机组凝汽器真空系统泄漏的处理解决提供了参考。