汽机真空系统严密性工作指导意见解读(新)

2011年3月汽机真空系统严密性工作指导意见解读汽机真空系统严密性工作的指导意见解读

凝汽器真空

当蒸汽在末级叶片中的膨胀达到极限时，所对应的真空称为极限真空，也称之为临界真空。凝汽设备在运行中应该从各方面采取措施以获得良好真空。但真空不是越高越好，而有一个极限。这个真空的极限由汽轮机最后一级叶片出口截面的膨胀极限所决定。当通过最后一级叶片的蒸汽已达到膨胀极限时，如果继续提高真空，不可能得到经济上的效益，反而会降低经济效益。

对于结构已确定的凝汽器，在极限真空内，当蒸汽参数和流量不变时，提高真空使蒸汽在汽轮机中的可用焓降增大，就会相应增加发电机的输出功率。但是在提高真空的同时，需要向凝汽器多供冷却水，从而增加循环水泵的耗功。由于凝汽器真空提高，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗功率的差数为最大时的真空值称为凝汽器的最佳运行真空（即最经济真空）。实际运行中是根据凝汽量及冷却水进口温度来选用最有利真空下的冷却水量，也即是合理调度使用循环水泵的容量和台数。

一般汽轮机铭牌排汽绝对压力对应的真空是额定真空。这是指机组在设计工况、额定功率、设计冷却水温时的真空。这个数值并不是机组的极限真空值。

最佳运行真空机组正常运行时对凝汽器真空的要求国家电力行业标准《DL/T932-2005凝汽器与真空系统运行维护导则》中对机组在正常运行中的凝汽器真空严密性要求机组容量（MW）真空下降速度（kPa/min）＜100≤0.4＞100≤0.27集团公司先进水平国电常州公司、北仑公司汽轮机真空系统严密性一直控制在90Pa以下。最佳状态为60Pa。国电铜陵公司最佳状态为40Pa。真空系统严密性差的主要原因汽轮机真空系统严密性差的主要原因在于机组在运行中，外界的空气进入机组的负压系统（凝汽器）。凝汽器的空气来源有二：1.新蒸汽带入汽轮机。由于锅炉给水经过除氧，此项漏量极少。2.处于真空状态下的低压各级与相应的回热系统，排汽缸、凝汽设备等的不严密处漏入，是空气的主要来源。

真空系统严密性差的危害进入凝汽器的空气量不到蒸汽量的万分之一，但危害较大。漏入的空气阻碍蒸汽放热，使传热系数减小，传热温差增大，从而使真空下降，造成汽轮机由于背压上升而使机组有效焓降减小，循环效率降低，做功减少，同时增加抽真空设备的功耗。空气漏入的第二大影响使凝结水过冷度增加。使机组运行的循环热效率降低。空气进入凝汽器也会导致凝结水含氧量不合格，腐蚀锅炉、汽轮机设备空气对凝汽器真空的影响空气对真空的影响不在于使Pc（背压）略微增加，而是空气将阻碍蒸汽向凝汽器的冷却水管外侧放热。空气含量即使只有千分之一左右，放热系数也将近降低10％。空气对过冷度的影响导致凝汽器运行中凝结水过冷的正常原因是：1.管子外表蒸汽分压低于管束之间平均蒸汽分压。2.管子外表面的水膜包括上排管束淋下来的凝结水在内，受管内冷却水冷却，使水膜平均温度低于水膜表面的蒸汽凝结温度。3.汽阻使管束内层压力降低，也使凝结温度降低。凝汽器运行中凝结水过冷的非正常原因是：1.冷却水管束排列不合理。2.漏入空气多或抽汽器工作不正常，使空气分压增大。3.凝结水水位过高，淹没冷却水管，使凝结水被进一步冷却。判定凝汽器真空下降的原因及准则

1.若真空下降，且凝结水过冷度增加，对故障原因可判定为汽侧原因。2.若真空下降，而凝结水过冷度基本不变，对故障原因可判定为水侧原因。汽机真空系统严密性工作的重要意义

汽轮机真空系统严密性是关系到汽轮机安全、经济运行的一项重要指标,采取有效的措施确保和提高真空系统的严密性是电力基建、生产部门一项基础而重要的工作。

因此，要建设一个绿色火电站，确保它能低碳、经济的运行，在保证设计合理(如:凝汽器换热面积、循环冷却水量和温度、真空泵的机械性能等)情况下，新建机组通过严把安装关，从源头上去堵住可能产生泄漏的地方；突出真空系统严密性试验；加强机组试运行过程中真空系统真空值监视，认真分析真空下降原因，确定泄漏部位，并选择合理的整治方案；对确保和提高真空系统的严密性具有重要意义。

汽轮机真空系统严密性差的主要特征主机低压缸排汽温度升高；背压升高，真空度降低；凝汽器端差增大；凝结水温度升高；凝结水过冷度增加；凝结水溶氧高等。

深入落实《中国国电集团公司绿色火电站建设指导意见》的要求，牢固树立低碳、环保理念，以规范、标准为依据，以安全、质量为主线，积极推广应用先进成熟的技术，全面实施精细化过程管理，做实做细每一项相关工作，使汽轮机真空系统严密性达到一流水平。集团公司负责《汽轮机真空严密性质量控制指导意见》的制定工作，并监督、检查《指导意见》的执行情况。分（子）公司负责督促、检查项目公司落实《指导意见》，并对工程质量进行检查考评，对最终质量结果提出考核意见。项目公司负责组织项目设备制造单位、施工安装单位、监理单位，将指导意见主要内容落实到合同条款、工程相关技术文件中，加强工程建设过程精细化管理。项目公司对项目安装完成后质量进行检查和评估，若汽轮机真空严密性达不到合同条款约定，查明原因，对责任单位进行处罚。汽机真空系统严密性工作的指导思想汽机真空系统严密性工作管理措施管理措施1．项目公司签订制造合同、安装合同和监理合同时，必须明确真空系统严密性质量控制要求，在合同中明确奖罚条款。2．监理单位在安装前应组织对施工方案进行审查。施工方案中应包括保证真空系统严密性的控制措施，项目公司应参与审查并提出意见。3．施工单位应依据施工图工艺要求和设备安装说明书要求编制涉及真空系统设备和管道系统安装的作业指导书和施工质量计划，作业指导书的编制参考第十二条第1款的范围,施工质量计划设置质量控制点（详见附录一）。经监理单位和项目公司审查批准。作业指导书中必须明确保证真空系统严密性施工的标准、控制措施和组织措施。4．施工单位应根据洁净化要求编制真空系统洁净化施工具体措施。汽机真空系统严密性工作的要求目标要求目标要求：真空严密性必须达到《凝汽器与真空系统运行维护导则》（DL/T932-2005）规定的真空下降速度≤0.26kPa/min的合格要求；目标：真空严密性保证达到真空下降速度≤0.2kPa/min良好的要求，力争达到真空下降速度≤0.1kPa/min良好的要求，保证真空严密性的重点工作重点工作凝汽器组合安装；外接系统(包括给水加热器、箱罐、低压汽缸、轴封、向空排气及所有蒸汽排往凝汽器的疏水管道等)安装；凝汽器真空严密性检查（试验）。凝汽器的组合拼装过程必须符合《电力建设施工及验收技术规范-汽轮机组篇》（DL5011-92）之“6.2凝汽器”规定的相关内容，主要涉及了现场拼装，有关管道焊接，冷却管穿管、胀焊，与凝汽器连接，压水查漏等主要工序的规范要求。1.凝汽器组合安装重点关注1：焊接质量考虑到凝汽器现场进行组合安装，施工中存在位置各不相同的大量焊接工作,加强这一方面的质量控制防止由于焊接质量问题造成的泄露的关键。案例：某电厂曾在基建中发现凝汽器真空严密性差，采用氦气查漏，发现低压轴封管道穿越凝汽器的焊缝未满焊，该处发生泄漏。焊缝未焊前图片焊缝未焊焊缝补焊后图片焊缝补焊保证焊接质量的对策要因焊接质量不良措施1施工前必须制定严格的焊接方案,要有相关焊接质量跟踪纪录。2所有的焊缝应分工明确，定点定人，不允许出现同一位置交叉施工现象；对于外部和大气相通的密封焊缝必须作为焊接重点。3焊缝质量的检查应按照有关规程进行严格操作,PT试验合格后方可转入下道工序。4要抓住易渗漏的位置进行重点防范。如板与板之间的首、尾部,焊缝之间的接头处,位置狭窄不易施焊的地方,特别是与外部连通的管道密封部位都应重点检查。5加强冷却水管的胀接和焊接质量。在胀完后焊接时,应注意彻底清除端板上的异物,凝汽器两端应用帆布挡上避免出现气流，影响焊接质量。焊接后应立即进行PT检查,发现问题，及时处理。6最终必须进行凝汽器灌水试验。重点关注2：外接系统安装外接系统包括给水加热器、箱罐、低压汽缸、轴封、向空排气及所有蒸汽、汽水等排往凝汽器的疏水管道等。外接系统特别是水封管道的安装过程必须符合《电力建设施工及验收技术规范-汽轮机组篇》（DL5011-92）之“5汽轮机本体范围的管道”规定的相关内容案例1：某厂高排通风阀低压部分管道泄漏，引起主机真空严密性差。案例2：锅炉冷凝水箱至凝汽器管路泄漏，引起主机真空严密性差。保证外接系统严密性的对策措施1．加强下列外接系统的安装质量：加热器、箱罐、主机低压汽缸、给泵汽轮机、轴封、向空排气及所有蒸汽排往凝汽器的疏水管道等。2．外接系统特别是水封管道的安装必须符合《电力建设施工质量验收及评定规程》（DL/T5210.5-2009）第5部分“管道及系统”的规定。3．外接系统中所有阀门安装前必须经过严密性试验检查，确保阀门合格。处于负压状态的阀门必须采用真空型或水封型阀门。4．系统管道焊接应采用氩弧焊打底工艺。5．汽轮机低压缸前后轴封、给泵汽轮机轴封等间隙应调整合理,不能以放大间隙保安全,应按照厂家设计要求的间隙下限值进行调整。6．给水泵汽轮机排汽缸和主机低压缸法兰连接结合面紧固螺栓的紧力应按照厂家设计要求的上限进行调整，以防止汽缸变形时该位置变形量大易产生泄露。在安装过程中应该重点检查结合面间隙,必须保证在紧1/3螺栓的情况下,该处0.03mm塞尺不进。7．外接系统管道保温工作应执行《火电工程保温质量控制指导意见》中交接验收的要求，在灌水试验结束后进行，在保温前应严格检查管道上是否有遗留的孔洞或未安装的测点。重点关注3：凝汽器真空严密性检查

凝汽器真空严密性检查方法目前有：灌水法、薄膜（箱带）法、火烛法、肥皂水沫法、卤素查漏法、超声法、氦质谱查漏仪、系统隔离法等。安装、试运行期间最常用的为灌水法、薄膜（箱带）法、氦质谱、超声波检漏仪查漏。根据现场情况有时需要综合运用上述检漏方法。灌水查漏

真空系统的灌水试验是安装过程中检验真空严密性最有效和最直接的方法,这步工作必须集中大量的人力进行全面、仔细的检查,及时发现和消除问题,不留隐患。1为保证严密性检查的直接性和全面性，更好的发现漏点，真空系统的灌水查漏试验应在全部真空系统管道完成,且保温工作未进行之前进行。2应编制相应的真空系统的灌水查漏卡，把处于真空状态下的管道、阀门、法兰结合面、焊缝和堵头、凝汽器冷却水管胀口等泄漏点位置一一登记上去，逐项打勾检查，确保无遗漏。3让尽可能多的系统参与到灌水试验之中,如抽气管道、轴封管道以及低压加热器罐体本身等,有助于发现相关联的漏点。对于布置在地面以下管道，应打开盖板进行检查。

灌水查漏

4灌水水位高度应按照《电力建设施工及验收技术规范-汽轮机组篇》（DL5011-92）规定，至少高出凝汽器顶部冷却管100mm以上，时间维持24h以上不泄漏；有条件的应灌至距轴封凹窝100mm处。灌水试验前要根据机组实际情况，确认是否需增加临时支撑，灌水试验后应及时把水放尽。5发现漏点处理完毕后应重新灌水检查,必须经过二次确认。薄膜（箱带）法用薄（保鲜）膜或箱带覆盖在泄漏点部位，通过观察薄膜（箱带）是否有内凹情况，来确定漏气位置。该方法只能用来确定的大量漏气的漏点。薄（保鲜）膜法经常被用来试运行期间的凝汽器冷却管查漏；箱带法常用于管路法兰的查漏，同时也作为氦质谱查漏的一个辅助手段。氦质谱查漏仪

1）试运行期间在线微漏检测建议使用灵敏度高，响应快、检测方便的氦质谱真空法检漏。2）现场检测时，氦质谱仪应放置于凝汽器真空泵水箱排气口附近，便于采集并检测真空泵排气中的氦气含量。3）在待检部位附近喷放纯氦，如该部位存在泄露，氦气会通过泄漏点被吸入凝汽器内部，最后通过凝汽器真空泵排出，并被氦质谱检漏仪检测到。4）现场测试管路法兰等部位，可用箱带包裹法兰，并在箱带上打孔喷氦，以提高检查灵敏度。5）高低压凝汽器分离的机组进行氦质谱查漏时，应注意高压、低压凝汽器分别检测。系统隔离法结合设备检修、操作、系统运行情况，分析可能存在泄漏的系统。在条件具备的情况下通过运行方式调整将怀疑泄漏的系统、设备隔离，观察真空改善情况从而逐步缩小检查范围，最终确定泄漏部位。真空系统常见的泄漏部位1．主机低压缸轴封；2．主机低压缸水平中分面；3．主机低压缸防爆门；4．真空破坏阀及其管路；5．汽动给水泵汽轮机轴封、排汽法兰等；6．轴封加热器水封；7．低压缸与凝汽器喉部连接处；8．凝汽器汽侧放水阀；9.负压段抽汽管各法兰；10．低压加热器疏水管路；真空系统常见的泄漏部位11．真空抽气至凝汽器管路；12．凝结水泵盘根或机械密封；13．低加疏水泵盘根或机械密封；14．热井放水阀；15．冷却管损伤或端口泄漏；16．低压旁路阀后管路；17．锅炉启动疏水管路；18．背压为大气压或低压的扩容器、水箱等；19．各类人孔门；20．真空系统上的各类水位计、压力表计等；21．穿凝汽器而过的各类管道焊口。真空系统常见的泄漏部位建议：1、列出清单，逐项查漏，做好标记和记录2、采用合格的密封材料3、利用氦质谱仪查漏后，可以使用超声波检漏仪直接定位漏点。例如：某电厂查漏过程中，利用超声波检漏仪直接找到1个低压缸螺栓泄露，封堵后，真空严密性由0.38直接下降到0.12KPa。真空查漏案例介绍（一）某机组真空严密性试验结果0.3kPa/min，开始真空系统查漏。运行人员主要调整真空系统连接管路的运行方式，通过不同运行方式的组合、隔离等，来判断究竟是哪一附属回路可能导致泄漏。状态监测技术人员进行氦气查，依据经验对最有可能发生泄漏的部位进行排查。主要检查主机低压缸轴封、低压缸各人孔门、凝汽器检漏泵及附属阀门区域、备用凝泵及运行凝泵的轧兰、进口滤网法兰、放气阀、放水阀等，凝泵再循环阀门站、热井放水阀、热井补水调节站，高低加危急疏水、汽泵密封水箱溢水管、辅汽疏扩至凝汽器管路、锅炉疏水至凝汽器管路，以及热井水位计、主机真空破坏阀、低旁减温水、三级减温水、水幕喷水、＃7/8低加区域、高低压疏扩、高低压疏水立管等各焊缝、放气阀、放水阀，后缸喷水管道及连接法兰面等。均没有发现异常。后来因偶然，发现高压主汽门的阀杆处存在较大的泄漏。该主汽门的阀杆漏汽接至高压疏水扩容器，主汽门全开时，阀蝶背部顶住漏汽孔，阀杆漏汽非常少。而由于主汽门盘根质量不好，因此造成了空气至凝汽器的通路，导致真空严密性不佳。该案例表明，在通常认为正压区域的系统，也有存在泄漏的可能。真空系统查漏工作需要拓展思路。案例（一）图例说明主汽门进口主汽门出口阀杆漏汽接口（通往凝汽器）油动机真空查漏案例介绍（二）某机组真空严密性试验结果0.7kPa/min，开始真空系统查漏。主要检查主机低压缸轴封、低压缸各人孔门、凝汽器检漏系统、备用凝泵轧兰、凝泵进口滤网法兰、放气阀、放水阀等，热井放水阀、热井补水调节站，高低加危急疏水、以及热井水位计、主机真空破坏阀、低旁减温水、三级减温水、水幕喷水、＃7/8低加区域、高低压疏扩、高低压疏水立管等各焊缝、放气阀、放水阀，后缸喷水管道及连接法兰面等。搭脚手架后，在低压缸顶部发现低压缸防爆膜存在明显的裂缝。后查明是该批次的产品有瑕疵，全部更换。真空查漏案例介绍（三）某机组真空严密性试验结果0.5kPa/min，开始真空系统查漏。主要检查主机低压缸轴封、低压缸各人孔门、凝汽器检漏系统、备用凝泵轧兰、凝泵进口滤网法兰、放气阀、放水阀等，热井放水阀、热井补水调节站，高低加危急疏水、以及热井水位计、主机真空破坏阀、低旁减温水、三级减温水、水幕喷水、＃7/8低加区域、高低压疏扩、高低压疏水立管等各