真空检漏技术在电厂中的应用

真空检漏技术在电厂中

的应用

公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

真空检漏在电厂中的应用

随着社会的发展，市场化的逐渐形成，发电厂在重视机组运行运行的前提下，现在正越来越重视机组运行的经济性，稳定性。因为它不仅关系到电厂的经济效益，还关系到电厂的生存。而影响电厂经济性的原因有很多，诸如高加投入率、给水温度、凝汽器真空等，其中凝汽器真空是很重要的一项，因为凝汽器真空的高低不仅涉及机组的经济性，还涉及机组的安全性。

凝汽器在现代大型电站凝汽机组热力循环中起着冷源作用，主要任务是一是将汽轮机排气凝结成水,而且这种凝结水的品质纯净，最适合作为锅炉给水用，二是在汽轮机排气口建立与维持一定的真空度，使进入汽轮机的蒸汽在汽轮机内能膨胀到远低于大气压的压力,使蒸汽所含的热量尽可能多的转变成机械功，以提高汽轮机的工作效率。所以汽轮机的真空度的高低对机组运行有很大的关系。

凝汽器真空受多方面影响，如设计制造，系统搭配，安装检修、运行调整等等，但主要原因一般有四条：1、漏入的空气量增多；2、凝汽器热交换效率下降；3、循环水量不足或进水温度偏高。4、抽气系统效率下降。

一、低真空的危害

1对经济性的影响：当机组真空很低时，会降负荷，甚至停机，因此提高机组真空，已成为电厂节能降耗、经济活动分析的热点。汽轮机运行时凝汽器真空的恶化，对汽轮机的经济性影响甚大，如果汽轮机在最有利的真空下运行，其经济性最高，若真空偏离设计设计值幅度过大，此时汽轮机若仍带原负荷，势必得改变进汽量，进汽量的变化，势必得改变汽机的进汽量，进汽量的变化，也改变了机组的汽耗率、热耗率。

当凝汽器真空降低时，有其在夏季循环水温度高的情况下，有的真空较差的厂，必须开两台射水泵和循环泵。

据测算，一台100MW以上机组，真空每提高1kPa ，发电煤耗将降低2g/kw·h左右(另有资料表明，当凝汽器真空下降1％，则影响机组输出功率减少约－1％)，

（陡河200MW）凝汽器真空度平均提高％左右，可降低煤耗1.81g/。（丰镇电厂#1机200MW哈汽）从厂里降低真空的值来看，3月份改进后排气压力降低下降了，（从哈汽制造厂提供的真空变化对热耗及出力修正曲线来看，200MW机组真空变化980Pa（），可影响热耗％，影响出力％－％。计算热耗可下降135kj/，发电标煤可降低5g/，每小时节标煤1吨，该方式下运行按3000小时计。年节标煤3000吨。节煤量计算公式：

q×103

b＝（g/kw·h）

μ

gd ·μ

g

·29308

式中：q－降低热耗（kj/ kw·h），μ

gd －管道效率（设计值），μ

g

锅炉

效率（设计值）。

按12月份真空值，排汽压力下降（），热耗可降低235kj/，相同进汽量情况下，出力可增加6800kw，扣除一台循环泵耗功1000千瓦，净效益5300kw，发电煤耗按360g/计，每小时节煤吨，该方式全年按3000小时于运行，年节标煤6264吨，两项合计年节标煤9千余吨。

（洛河电厂300MW，上汽产N300-165/550/550）凝汽器真空每提高1kPa，汽轮机汽耗就减少％－％。以国产300MW机组为例，多开一台射水泵，每年就要多耗电140万kwh，（各厂情况不同）消耗惊人。（国产300MW）真空下降，热耗大约增加60kj/kwh，每小时多耗标煤200kg，汽轮机轴功率降低1000-2000kw。

（邢台电厂）汽轮机的空气泄漏速度大的危害：汽轮机空气泄漏速度大可谓是“百害而无一利），主要表现在五个方面。一、因凝汽器内的压力是凝汽器内蒸汽和空气的混合物之和，空气进入凝汽器后，使凝汽器压力升高，引起排气压力和排气温度升高，导致真空度降低，降低了经济性。二、凝汽器内漏入的空气量必然增加了凝汽器内的空气压力，也就增加了凝汽器内凝结水的含氧量的增加，加快了回热系统低压管道和低压加热器的腐蚀速度，缩短了设备的使用寿命。同时也增加了除氧器的负担。三、空气积聚在凝汽器铜管的周围，增加了传热阻力，降低了凝汽器的传热效果，使传热端差增大。通常200MW机组每升高1℃，影响供电煤耗率升高0.95g/，年多耗标煤1400吨，最佳凝汽器端差是5-7℃。四、蒸汽凝结在凝汽器内蒸汽分压力下凝结。凝汽器内压力是蒸汽和空气的分压力之和，因空气分压力增大，必然是蒸汽分压力降低，导致凝结水的过冷度增加，通常200MW机组过冷度增加1℃，影响供电煤耗率升高0.1g/kwh，年多耗标煤量140吨。最佳过冷度为1.5℃。五、增加了抽气器、射水泵、循环泵的负担和耗电量。

凝结水含氧量的增加：1、凝结水过冷造成溶氧升高（不细讲，水滴由上至下流动，淹没铜管）2、空气侵入造成溶氧升高，假定设计合理的凝汽器在过冷度为零时，空气漏入量为0.17m3/min时，凝结水的溶氧量为

7ug/L，当空气漏入量为0.283 m3/min时，凝结水含氧量为14ug/L。空气漏入凝汽器，增大了空气的分压力，因而增大了空气在水中的溶解度，使凝结水中的含氧量增加，增加了低加给水系统的腐蚀3、从热井至凝泵、以及低加疏水、疏水扩容器等设备水管道直接进入，对凝结水的含氧量影响更大。

2、对安全性的影响：汽轮机真空降低，若仍维持原负荷，就意味着汽耗量须增大，这样会使推力轴承过载，如果过载值超过设计值过多，推力轴承就有烧毁的危险，假如保护出现问题，就有可能出现动静部分碰撞发生恶性事故。由于真空低，排汽缸的温度也就升高，这样位于低压缸

下的汽轮机轴瓦就会被动往上抬，从而使低压转子也往上台抬，轴系的中心就会发生变化，中心的偏离能引起汽轮机振动加大，长期运行，很容易造成设备损坏。另一方面，汽轮机如果经常在低真空下运行，会引起低压缸尾部变形，使结合面出现间隙，加剧空气泄漏，这样有可能形成恶性循环，真空进一步恶化。

真空如果很低，尤其是夏天，有可能被迫投入备用循环泵、射水泵，造成没有备用设备，一旦一台设备出现问题，就会导致真空降低，降负荷，严重时有可能打闸停机。所以低真空对设备安全造成的威胁也很大。

3 河北南网汽轮机组真空系统分析

在对全网汽轮机组真空系统全年的有关数据进行汇总的基础上，发现了其

中的规律和影响因素分析如下：

真空系统全年变化规律上图清楚地显示了汽轮机组真空系统有关参数全年的变化趋势，随着时间和季节的变化，循环水温、凝汽器端差、机组真空度也周而复始地循环变化，真空泄漏率则与机组情况有关，和季节没有直接关系；影响凝汽器端差的主要因素是循环水温，在循环水温一定的情况下，受凝汽器传热情况的影响；上图也说明，循环水温对机组真空度的影响是主要因素，对整个系统的温度水平起到了拉动作用。

网内机组真空情况 图中汇集了网内100MW 以上机组全年真空度的情况，与邯峰发电厂＃1机组相比，网内机组的差距主要表现在两个方面：一是真空度较低，二是全年变化幅度较大。

网内机组循环水温的变化情况

网内机组循环水温全年变化趋势和幅度基本相同，温度差距在3至4℃左右，反应出网内冷却塔工作情况有较大的差异，应重视改善冷却塔的工作状况。

真空泄漏率的变化情况

图3.3 循环水温度变化趋势

5

10

15

20

25

30

35

1234

56789101112月0

5101520253035

真空泄漏情况最好的是邯峰发电厂＃1机组，最高在100Pa/min左右，最低为0，与其相比，国产机组差距较大，其原因是该机组采用了清洁疏水系统和先进的汽封控制系统，可供国产机组借鉴。

真空泄漏率变化虽不规则，但其突变应由系统产生了新的明显的漏点引起，有关人员应及时采取措施。

抽空气设备对真空的影响

抽空气设备对真空度也有相当程度的影响，容量较大的抽空气设备在漏量较大时也能维持凝汽器内保持较低的空气含量，在一定程度上降低凝汽器端差，上图反应的是采用较大容量的射水抽气器的邯郸＃12机与马头发电厂＃6机的对比情况。因而，在抽空气设备选型时，应加以考虑。

机组经济性对真空的影响较高的汽轮机组内效率使其排汽量较低，降低凝汽器的热负荷，提高机组的真空，兴泰发电公司＃5机经通流部分改造，热耗明显降低，与＃7机组相比，真空度较高，所以，改进机

组真空状况是一项系统工程，应注意多方提高机组热效率。从去年全年南网的真空情况来看，形式不太乐观。

二、检漏在汽机真空系统上的应用

从以上这些情况，这些情况来看，其中空气泄漏造成的真空降低没有季节的变化，随时都有可能发生，而且靠运行调整的余地比较小，所以就有必要采取一些手段在停机和运行时进行查找，消除漏点，提高真空。

1、静态检漏（停机状态）

（1）灌水找漏：灌水找漏最为常见，各厂都在用，当停机时，在缸温管道温度允许的情况下，向凝汽器灌水，现在一般灌水至低压缸轴封洼窝，并维持24小时（因为有些部位，如7、8抽等一些兰盘包着保温，一些小漏点渗到表面并被人发现需要一定时间），然后查找泄漏的地方，有其要留意一些细微的泄漏，然后处理，处理之后最好再次灌水找漏，以确定消除情况，灌水找漏比较直观，容易发现漏点，也容易操作，所以各电厂应用比较多。但有一个问题，就是必须在停机时才能，而且在冷态检漏，一些细小的裂纹只有在热态设备膨胀或有压力的情况下才发生泄漏，冷态不易察觉，另外灌水即便高水位也只能灌到汽封洼窝处，对汽缸结合面及以上均无能为力。所以有局限性。

(2)高位灌水加压找漏：（唐山发电总厂新区热电厂1、2机组，万）

高位灌水加压找漏区别于一般灌水找漏的地方，就是在高、低压缸前后轴封做一个专用挡板，在挡板内侧加牛油盘根，并用铅丝绑住，目的是保证灌水过程中不向外漏水（微漏不影响效果），然后打开某一级的压力表管或低压缸打压丝堵，监视水位。然后打开凝汽器补水门，随时监视最后一级指示压力，保证压力不超过防暴门动作压力，并保正保护膜不受水侵（石棉纸），当水位涨至监视水位时，立即关小补水门，然后保持水位4小时，检修、运行人员共同查漏，查漏后放水，消除漏点后再次灌水查漏，直至漏点全部查出消除。

(3)充压法：（开封火电厂94年）充压法原理基本与灌水法一样，不同的是负压系统不灌水，而是从汽封汽源处接一根低温低压汽源，送到凝汽器喉部，用差压计换下真空表，，以监视凝汽器压力，防止超压，凝汽器保持微正压状态，这样就可以观察到低温蒸汽从漏点冒出的情况。效果还可以。

2、动态检漏（运行状态）

（1）焰烛法：所谓焰烛法就是在设备运行时，用蜡烛火焰靠近可能泄漏的负压部位，观察火焰是否被吸入来判断泄漏是否存在，同理也可以用鸡毛等轻浮之物来查漏，若泄漏很大，有时甚至可用手感觉出来。这种方法的优点是比较方便，不用投资，随时都可以查。但这种方法比较原始，有很大局限性，首先氢冷机组受明火使用限制，其次受周围空气扰动的影响比较大，在有，管束密集的地方及高温部位无法靠近。而且很多地方泄漏都在保温里面，一般发现不了，所以现在只作为一种辅助手段来用，应用以比较少。

(2)超声检漏：（频率大于20千赫的声波）超声检漏是后来发展起来的一种技术，它是利用泄漏处产生的超声讯号，由调制器将其调制成可音频信号，放大后送到显示及输出。接受的信号越强，发光二极管或电表的显示越明显，耳机中输出的音调也越高。一般成品超声检漏仪按接受探头分单探头和双探头两种。（在国外电厂中超声检漏仪应用的比较多），超声检漏仪在国内一些电厂有一些应用，也取得了一定的效果。但使用超声检漏仪需要比较熟练的工作人员，因为工作现场（汽机房）噪音很大，各种噪音都会被检漏仪采集到，工作人员所听到的声音也非常杂乱，这就要求工作人员能从各种噪音中分辨出那种是泄漏点发出的。使用超声检漏仪需要有丰富的现场经验和使用经验。所以在南网应用比较少。但在其他一些噪音较少的行业应用比较多。

(3)运行分析法：（隔离法）有时候泄漏处发生在和真空系统相同的管道中而不是凝汽器本身，如低压抽气管，低加空气管、低加疏水管，某些

管道在接入凝汽器喉部前装有阀门，通过开启和关闭这些阀门，也就是切断可疑部位与凝汽器的联络，来察看真空系统的真空变化情况，来判断可疑部位的泄漏。这种方法切实可行，在很多电厂都有应用。但这种方法只能用在一些运行中可以解列设备。对一些无法解列的设备仍无法检漏。

另外，还有一些诸如利用工况变化来分析轴封漏气情况，当机组启停时有些设备投运，为正压，当开机后停用，如泄漏，也能降低真空（如低压旁路泄漏）（后面讲，不细讲）

(4)卤素法：以前比较常用的卤素法，就是利用卤素（氟利昂CF

2Cl

2

、氯

仿CHCl

3、四氯化碳CCl

4

）作为示踪气体检漏。（其中氟利昂无毒、不可

燃等优点应用最广）。其工作原理是在汽轮机组的抽气口处布置接受探头，配用一台真空泵在接受探头内抽气，使在探头接收腔内形成真空，随后，用配有喷枪的携带式卤素钢瓶在可能泄漏的部位喷气，如有泄漏，则卤素会从泄漏处进入汽机的真空系统，最后由射水抽气器抽出，而被接受探头检测到，再将其转换为声光信号显示出来，发现漏点。

阴极风扇

以北京真空仪表厂生产的LX-2A型卤素检漏仪的为例，其原理图如上图所示，它分为卤素检漏管（铂二极管）和测量线路两部分，铂二极管由阳极A和阴极K及加热丝组成，后部安装吸气风扇，使用时不断吸入气体。工作时，二极管的阳极由灯丝加热到850－950℃,阴极对阳极加

250V左右的负电压。当铂加热到800℃以上时，铂表面就产生正离子发射，被收集极收集，形成原始离子流，当风扇被启动吸入空气中混有卤素气体后，正离子发射加剧产生卤素离子电流，离子电流急剧增加，由电子电路放大后，进入仪表显示，指针发生偏转，偏转越大，吸入的卤素气体就越多，表明泄漏越大。

湖南电研所从86年开始对卤素检漏在汽轮机真空系统进行应用研究，三年时间为湖南局属各电厂检漏机组共22台，检测部件累计1500多个，发现泄漏点260多处，经堵漏处理后，真空值均有明显提高。

辽宁在82年以后开始应用卤素检漏，曾在大连第二发电厂、朝阳发电厂、清河发电厂使用，效果还可以。河北南网衡水电厂也一直在使用卤素检漏仪，也取得了一定的效果。

缺点：

A；卤素检漏仪在找漏过程中，应防止离子室“中毒”现象，否则会使离子室灵敏度下降，。如果有“中毒”现象，应及时用酒精清洗离子室。B：使用卤素检漏仪找漏过程中，应按说明书操作，以免损坏仪器及充电系统。

C：如果在室外找漏，环境温度不应低于20℃，否则离子室的铂丝温度达不到额定温度，会使灵敏度下降。

D:（R12）对水的溶解度大，灵敏度低，在高温下分解产生有毒成分，扩散速度低，响应时间长，

F：最主要是破坏臭氧层，1995年德国就不允许使用氟利昂，而我国也已开始禁止使用。

（5）氦质谱检漏

氦质谱检漏在以前其他领域已应用几十年，尤其在航天、电子、制冷方面应用比较广泛，技术已相当成熟。用在电厂汽轮机上检漏是九十年代发展起来的。河北所是在 98年开始氦质谱检漏的应用研究，在九九年对河北南网衡水、上安、邯郸的大小七、八台机组进行了检漏，说取得

了很好的效果。在去年和今年对南网几乎所有的电厂大小二、三十台机组进行检漏，除个别机组有一些客观原因外，应该说真空漏率都有不同的降低，其中有的机组下降达到1500到2000Kpa，（后面还要讲，不细讲）。

氦质谱检漏原理跟卤素检漏原理基本是一样的。所不同的是它用氦气取代了卤素。在一般情况下，氦分子比除氢分子外的任何其他气体都具有更高的粒子速度，因此氦比大多数其他探测气体都能更快的穿过漏孔，选用氦气主要是由于氦气是一种无毒、不易燃、不易爆的惰性气体，它分子量小，难溶于水，大气中含量仅为5mg/kg，不易受外界环境影响。更主要的是它是一种环保气体，不污染设备、环境。不像卤素污染环境，破坏臭氧层。

氦检漏的反应速度快，以我们检漏经验，一般5秒左右就能显示，并在十秒之内就可以清除本底。灵敏准确，能检测1000万份空气中的一份氦气。不论气侧还是水测，能反应泄漏大小，各种部位都可以方便的查找。一些细小的裂纹也能查出，所以有很多的优点。

它分为真空法和吸枪法两种参见下图

压力表

吸枪法接吸枪抽气器

射水池

吸枪法

A：氦质谱检漏原理（根据图）

氦质谱检漏是将吸入的气体在质谱室中将气体电离，利用不同荷质比的离子具有不同电磁特性的特点将示踪气体氦分子分离检测，质谱仪主要质谱室、真空系统组成和电子学控制组成，其原理是质谱室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和机械泵之间，当气体被前级泵吸进时，少一部分进入复合分子泵，根据逆扩散原理，进入质谱室的电离室，由高温离子源灯丝将吸进的不同气体分子电离成不同的气体离子，因为不同的离子具有不同的荷质比，只有氦离子会通过过滤小孔（阻挡膜片），然后通过一块永磁铁，将离子偏转90°，最后打在收集集（接收板）上，变成电信号传到遥控器的液晶显示屏上显示出来，从而看到泄漏的情况。

泄漏的大小主要看吸入氦气的多少，吸入越多，电离成氦离子就越多，所显示的漏率就越大。

B：真空法：

是将仪器直接联至射水抽气器，后部或真空泵进口真空表接头处，通过截流阀调节气流，以衰减检漏仪和被检件之间的压强，使检漏仪正常工作，入口压强可高至100pa，然后向负压系统断续喷吹氦气。

优点：是反应快，本地消失快，反应准确。所不利的是在必须拆掉射水抽气器的真空表，而且对真空表的位置也有一定要求，（马头5、6号机无法准确检漏）。

缺点：当凝汽器含水量多（湿度大）的时候，检漏仪容易进水，造成油乳化，使机器不能工作（保定4号机）。机器放在运转层或夹层上，夏季温度比较高，检漏仪也容易出一些故障。

C：吸枪法：

是将检漏仪放在射水池边，由于向负压系统喷吹并被漏点吸入的氦气最终被射水抽气器抽出并被带入射水池并返倒池边的空气中，所以在池边接一根吸枪，将反出的氦气吸入检漏仪，就能检测到泄漏情况。

优点：吸枪法不用拆解任何运行设备，无需改变任何系统形式。而且射水池一般在0米，夏季温度相对低些，所以检漏仪受温度影响较小。

缺点：但吸枪法不能用在没有射水池的机组，并且反应时间稍微长一些，而且准确度不如真空法高。

D：缺点：氦质谱检漏仪在夏季高温的机房环境中容易出现一些问题，设备也需要一些投资。

检漏应与处理漏点结合起来，才能达到效果。

3、凝汽器铜管泄漏的查找：凝汽器铜管的泄漏查找各厂都有一定的办法，一般在停机时用灌水找漏，察看水流出铜管的情况。而在运行时一般是在低负荷时停半边，然后看凝结水的硬度和导电率，若有变化则说明这一侧管板有问题，然后进一步用塑料薄膜、蜡烛或烟气来逐根检

测。有的用卤素或氦气通入铜管内，然后在射水抽气器处用检漏仪检测卤素或氦气，以检测铜管的泄漏

（介绍）天津大港发电厂（四台意大利325MW）研制成一种FM－220泡沫剂，比较适合运行中检漏。（另湖南金竹山电厂FM-220）

原理：在运行中机组低负荷停半面，将停下来的半面中铜管的水吹干，防止剩水外流，然后在管板上均匀涂抹一薄层泡沫，当某根铜管泄漏时，泡沫就会被吸入铜管，从而现出凹坑，就知道那根铜管泄漏。见下图

这种发泡剂高效、无毒、比重小、附着力强，泡沫寿命长，耐热、耐湿、无腐蚀、抗酸碱、盐及钙镁离子的影响。