大型汽轮机高压缸漏汽诊断及处理.docx

大型汽轮机高压缸漏汽诊断及处理吴立民1，苏剑2(1.河北省电力研究院，河北 石家庄 050021；2.大唐保定热电厂，河北 保定 071051)摘 要：将用于真空泄漏检测的氦质谱检漏技术创新拓展到大型汽轮机高压缸漏汽诊断中，通过研究汽轮机热力系统，分析泄漏原因和可疑部位，制定试验方案，排除了机组隐患，也为超临界和超超临界机 组高压缸等正压系统的泄漏诊断提供参考。关键词：高压缸漏汽；诊断；处理中图分类号：tk263.1文献标识码：b一、机组概况大唐保定热电厂11#汽轮机组为n200/cc144-12.75/535/535/0.981/0.245，超高压、一次中间再热、单轴、两缸双排汽、双抽汽、供热凝汽式汽轮机，该机于2007年7月投入商业运营。2008年3月6日，11#机组b级检修结束，22：25第一次启 动。在启动过程中2#瓦、4#瓦处有轻微摩擦声，大轴晃度0.045mm， 偏心 0.084mm，机组升速至 500r/min ( 最高转速 573r/min)时，3#瓦x方向振动0.086mm，低压缸前、后汽封有 磨擦现象，停机进行检查。检查汽封间隙时发现顶部间隙偏 小，其中低压后汽封顶部间隙为0mm。分析认为低压缸下沉， 随即检查凝汽器底部限位螺栓和弹簧支撑情况，发现凝汽器 上水后限位螺栓处普遍出现间隙，分析后认为凝汽器弹簧支撑力不足，并制作专用工具多次调整弹簧支撑力，经调整后，顶部汽封间隙在合格范围内，2008年3月12日21：08正式 并网发电。这次11#机组启动振动的大原因，分析认为由于凝 汽器与低压缸采用刚性连接方式，当凝汽器汽侧灌水后发生 变形，引起低压缸变形，导致低压缸汽封间隙变化造成。为 此，为保证机组正常运行，自2008年5月以后，10#、11#机组 不允许凝汽器高位灌水检查热力系统泄漏情况。二、高压缸漏汽情况自2011年4月以来，发现有蒸汽从11#汽轮机前轴承箱两 侧冒出，致使前箱底部有大量水滴凝结，并滴落到5m平台， 由于泄漏蒸汽量较大，人员无法靠近，因此无法准确观察 判断蒸汽的泄漏部位，在此期间设备部汽机专工、点检员、化验结果表明，无论新油还是在用油，各项指标均正常，新油铁元素含量为零，在用油铁元素含量为2ppm。这 两种化验结果出现了巨大的差异，主要原因如下。(1)两种化验分析的原理不同。铁谱分析的基本方法和 原理是将铁质磨粒用磁性方法从油样中分离出来，在显微 镜下直接观察，以进行定性及定量分析。而光谱分析通过 分析光谱的特性来分析物质结构特征或含量。针对以上两 种化验方法的差异，埃克森美孚公司认为，基于原理的不 同，光谱法的结果更加值得采信。(2)esso marcol 152润滑油使用多种添加剂组分，使 其具有优异的性能。铁谱法显微镜下的物质，可能不是铁 元素化合物，很有可能是油品添加剂成分，造成分析操作 人员的误判。3. 结语铁谱分析技术的缺点之一是分析结果对操作人员的经 验有较大的依赖性，即操作人员对铁谱分析工作程序的了 解和遵守程度对诊断结论的准确性有比较大的影响。随着 润滑技术的快速发展进步，icp光谱分析法被越来越多的应 用，尤其是在实验室级别的精确分析中。参考文献：1王汉功，陈桂明. 铁谱图像分析理论与技术m. 北京：科学出版 社，2008. 收稿日期：2012-07-30编辑：黄守宪62中国设备工程2012年12月图1 连接真空泵的拟质谱检漏仪状态监测与诊断技术技术版检修部专工召开了专题分析会，分析列出可能的漏点位置，拟利用机组停备机会进行检查，拆除怀疑部位的部分保温， 但由于机组停机时间较短，拆除保温后汽缸下部温度较高， 两次检查均未能发现漏点，只能判断为高压缸前汽封下部 存在漏点且有逐渐增大的趋势。11#机组于2011年10月08日04:29:00停机，进行供热前计 划检修。2011年10月15日机组停止盘车运行，待温度降至 可拆保温的温度后，将可能发生泄漏的部位保温全部拆除， 进行了详细的检查，但截止到2011年10月31日仍未能发现 漏点，此次检修工期临近结束，蒸汽泄漏部位仍然未找到， 不仅影响机组冬季供暖的任务，同时也给机组安全运行带 来隐患。三、高压缸漏汽诊断高压缸漏汽部位不及时准确的查找排除，泄漏的大量 蒸汽，不仅容易烫伤工作人员，也可能造成机组不能按时 启动影响冬季供热。由于不能采用凝汽器高位灌水进行热 力系统检漏工作，及时联系采用氦质谱检漏技术进行热力 系统检漏试验，这次在停机状态下启动真空泵利用氦质谱 检漏仪对高压缸找漏技术尚属首次在现场应用。1. 氦质谱检漏技术 (1)氦质谱检漏仪原理氦质谱检漏仪主要由质谱室、真空系统和电子控制元 件三大部分组成。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，利用分子泵对不同气体具有不同 压缩比的特点，氦气逆着分子泵的抽气方向进入质谱室， 在质谱室中将气体电离，利用不同荷质比的气体具有不同 电磁学特性的原理，带正电的氦离子允许到达氦检漏仪的 收集板，单位时间到达收集板的氦离子对应于一个电流信 号，这个电流信号正比于进入到达收集板氦离子的数量， 电流信号显示在质谱仪的显示面板上，反映了漏点泄漏的 程度。(2)氦质谱检漏仪的特点氦质谱检漏技术及设备是真空检漏领域中最先进的技 术和设备，它以氦气作为示踪气体，该气体具有无毒无污 染、穿透能力强、空气中含量低对测量影响小、化学性质 稳定、吸附能力低对测量本底影响小的特点，可以进行不 停机检漏，检漏速度快，从喷氦气至检漏仪反映的时间约 需310s等优点(见图1)。氦质谱真空系统检漏一般有两种方法，即真空法和吸 枪法，我们采用真空法。现场测试时，先把真空泵前的真 空表拆下，接上检漏仪的连接管路，开启检漏仪，然后调 节调节阀，调整测试口的压强，最后进行漏点漏率的测试。2. 高压缸漏汽诊断(1)技术分析热力系统 主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管道分别到达布置在高中压缸两侧的2个主汽阀和4个调节阀，从位于高中压缸中部的 上、下各2个进汽口进入高压内缸喷嘴室，然后再流经高压 缸各级，高压缸排汽从下部排出经再热冷段蒸汽管道回到 锅炉再热器，从锅炉再热器出来的再热蒸汽经由再热热段 蒸汽管道到达汽轮机机头两侧的再热主汽阀与调节阀，然 后经中压主汽管进入中压缸，然后再流经中压缸各级，中 压缸排汽从排汽缸上部，通过两根有柔性补偿能力的联通 管流至低压缸。检测部位汽轮机高中压缸下部连接的管道较多，主要有高压缸 进汽管道、一段抽汽管道、高压缸排汽管道、二段抽汽管 道、前汽封进汽管道、前汽封排汽管道、汽缸本体疏水管 道、各疏水管道、各压力测点及管道。从泄漏情况来看，不能判定泄漏点压力的大小。首先 从带有法兰的部位开始检查，其后对各压力测点及连接表 管进行检查，最后再对各压力管道焊口进行检查。(2)试验方案由于在停机状态下进行氦质谱真空检漏试验，而且 是高压缸检漏试验，需要尽快恢复真空系统设备、真空泵、 冷却水系统、eh系统和拆除相关位置保温并搭设脚手架， 并联系热工人员对涉及挂闸的条件进行强制，机组具备了 挂闸条件。由于机组盘车已停止运行，且暂不具备启动条件， 又考虑到投汽封后将对转子产生加热，有可能造成转子弯 曲，因此不能送汽，而要进行高压缸真空检漏，高压缸必 须建立起真空。将氦质谱检漏仪接在真空泵处，真空泵启动后，凝汽 器汽侧很快建立起真空，而后将机组挂闸，开启中压主汽 门，中压调速汽门，通过凝汽器、低压缸、连通管、低调 门、中压缸、中调门、中主门、再热器和中间汽封在高压 缸建立起真空，在怀疑泄漏的部位喷氦气，可通过氦质谱 检漏仪检测泄漏部位。632012年12月中国设备工程状态监测与诊断技术技术版(3)高压缸真空检漏开始检漏试验2011年11月2日，将机组挂闸，启动了1台真空泵，建 立系统真空压力为40kpa。经过近24h的高压缸下部管路法 兰检漏，氦质谱检漏仪检测读数始终在10-6pam3/s数量级， 且从喷出氦气到检漏仪检测到数据，有约5min的滞后，加 之氦气较轻，汽缸下部喷出的氦气有可能上飘、从汽封间 隙进入汽缸，给高压缸下部管路法兰检漏带来了误判可能。修改试验方案2011年11月3日，总结了2011年11月2日高压缸真空检 漏存在的问题，分析认为通过凝汽器、低压缸、连通管、 低调门、中压缸、中调门、中主门、再热器和中间汽封进 行高压缸真空检漏，系统过于庞大，进入凝汽器的空气量 很大，远远超出真空泵正常运行时的排气量，系统建立起 的真空太低，这就造成从喷出氦气到检漏仪检测到数据， 时间滞后较多，决定再启动1台真空泵，提高空气的抽吸 量，缩短检漏仪检测到数据时间滞后量。同时决定机组打 闸，关闭全部的调速系统阀门，隔断低压缸、中压缸、锅 炉再热器系统和高压缸，开启高压缸本体疏水阀门，通过 高压缸疏水、本体疏水扩容器直接进入凝汽器，这样既缩 小真空检漏所涉及的系统，又减少了真空泵负荷。准确定位泄漏部位2011年11月3日17：00，在实际开启2台真空泵后，建立 起系统真空压力为60kpa，按照修改试验方案继续进行高压 缸真空检漏试验，检漏仪检测到数据的时间滞后量由3min 缩短到12min，检测到的数据由10-6pam3/s数量级，升高到 了10-5pam3/s数量级，基本确定了漏点位置为2#高调门后至下半高压缸管道的法兰。为进一步准确确定泄漏部位，用塑料布将该法兰包裹 严密，直接在塑料布内喷氦气，此时检漏仪在8s内检测到10-4pam3/s数量级数据，此数据表明此处发生严重泄漏，从 而准确定位11#机组高压缸下部泄漏部位。经过检修部汽机专业相关班组连夜检查，发现2#高压调 门后导气管至下汽缸法兰的齿形垫片存在一条贯通裂纹。四、缺陷处理通过对11#汽轮机高压缸泄漏诊断试验方案的探索试验， 最终准确确定泄漏部位为高压缸底部2#高压调门后导气管至 下汽缸法兰的齿形垫片存在一条贯通裂纹，重新加工 1cr18ni9ti不锈钢齿形垫片后，于2011年11月4日正式回装，2011年11月11日04：03，11#机组并网发电，启动及运行期 间前汽封处无蒸汽漏出，缺陷彻底消除。五、结语1. 在进行汽轮机高压缸漏汽诊断前，要进行详细的技 术分析，确定建立