俄制500 MW汽轮机运行中凝汽器循环水单侧隔离查漏方法

郑 金

(华能伊敏电厂，内蒙古 呼伦贝尔 021008)

凝汽设备是凝汽式汽轮机组的一个重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响着汽轮机的排汽压力，而排汽压力又直接影响汽轮机组的循环热效率，即影响着整个机组的经济性和安全性。凝汽器较普遍存在着泄漏问题，而且随着机组长周期运行，即凝汽器运行时间的延长，泄漏问题越来越突出。特别在超临界直流锅炉中对炉水需求品质高的背景下，凝汽器泄漏问题已经严重影响机组的安全经济运行。由于凝汽器回收疏水种类较多，在没有彻底排除回收疏水水质异常影响外，还存在一旦冒着低真空的风险凝汽器循环水单侧停运后未出现泄漏点的担忧[1-2]。

华能伊敏电厂一期装机两台500 MW超临界燃煤机组，1998年11月9日和1999年9月14日1号、2号机组先后投产发电。机组投产运行后伴随系统的优化加之热耗高，于2014—2016年先后进行了1号、2号机组通流部分改造。自2017年以来，1号机组凝汽器曾三次发生泄漏而且泄漏点均出现在相同区域。为此，在机组运行中实施凝汽器单侧循环水隔离查漏，并积累了一些较为完善的查漏操作方法。

1 计及谐波的逆变器并网模型

1号、2号机组原为俄罗斯波道尔斯克奥尔忠尼启泽机械制造厂与列宁格勒金属制造厂早期生产的500 MW超临界、一次中间再热、四缸四排汽冲动凝汽器式K-500-240-4型汽轮机。由于设计水平及加工制造工艺的限制，机组的效率较低、热耗率较高，在2014—2016年间，由南京汽轮机制造厂对1号、2号机组的高、中压缸进行通流部分增容改造。现机组型号为N550-23.54/540/540型汽轮机为超临界压力单轴、四缸、四排汽、凝汽式汽轮机。但冷端凝汽器仍为原俄罗斯设计生产。

2 凝汽器的运行监督

对凝汽器的运行监督措施主要有：真空接近最有利真空程度；凝结水过冷度；凝结水水质合格程度。凝结水水质主要是指硬度、电导率、PH值、含氧量等指标。由于凝汽器冷却水管胀接口不严或冷却水管被腐蚀损坏等原因，循环水从凝汽器冷却水侧泄漏至汽侧，使凝结水水质恶化，将导致凝结水处理的运行费用的增加[3]。若泄漏比较严重影响凝结水的品质，将会使锅炉的受热面甚至汽轮机通流部分产生结垢、腐蚀等，从而影响机炉设备的安全经济运行。因此，凝汽器运行中必须加强对凝结水水质的监督，一旦发现凝结水水质恶化必须跟踪监视变化趋势，并及时排查恶化原因，迅速采取措施消除缺陷。

3 凝汽器泄漏原因

从实践来看，造成凝汽器冷却水管泄漏的原因大致有以下几方面。

(1)在低压缸检修期间，防护板布置安装不到位，使工器具、零部件不慎掉入凝汽器中，从而导致冷去水管被严重砸伤。

(2)在机组运行中，因凝汽器冷却水管上部位置布设了很多的管道以及疏水防护板等，如果这些装置安装焊接出现了问题就可能发生脱落、断裂，进而掉入凝汽器中将冷却水管砸伤。

(3)凝汽器冷却水管，尤其是靠近疏水口位置，因疏水消能器失效，导致大量高能疏水蒸汽冲刷管子，造成冷却水管严重减薄而发生穿漏。此外，高压清洗冷却水管过程中，局部清洗过度时，很容易冲蚀冷却水管内壁，使局部冷去水管减薄泄漏。

4 凝汽器主要故障

(1)凝汽器冷却水管泄漏、凝结水质超标，使凝汽器循环水胶球清洗系统无法定期投运，凝汽器端差增大，严重影响机组真空，被迫对凝汽器循环水在机组运行中一、二流道依次停运进行单侧查漏。俄制500 MW机组由于循环水系统设计复杂、阀门严密性很差，凝汽器在运行中单侧循环水隔离非常困难，当单元除盐处理能力不足导致给水品质恶化时被迫停机。

(2)循环水系统阀门多为蝶阀，阀体阀芯尺寸较大，运行中操作次数少、结垢锈蚀严重，凝汽器单侧停运隔离过程中经常出现卡涩掉电、传动机构与阀芯脱离、阀芯脱落。

(3)伊敏电厂机组长周期运行因冬季水塔填料破损，经常使凝汽器单侧循环水停运时机组真空无法维持，甚至因凝汽器入口水室端盖填料、胶球堵塞致使单侧停运时凝汽器端部人孔法兰严重漏水，特别表现在给水泵汽轮机凝汽器更为显著。主机凝汽器进口水室端盖堵塞情况见图1。

图1 主机凝汽器进口水室端盖堵塞情况

(4)循环水泵出口蝶阀动作不稳定，有时对凝汽器的冲击很大，甚至造成凝汽器、发电机氢冷器以及励磁机空冷器的端盖泄漏，甚至在循环水出口管道未完全注满水情况下启动循环泵开出口门时，对凝汽器的冲击泄漏造成加剧影响。

5 机组运行中凝汽器循环水单侧隔离方法

5.1 大规模排查

在汽机专业带领下，对1号机进行了大规模排查，先后将1号、2号机热网尖峰、基本加热器，一期新、老全厂加热器，三期首站疏水，11号、12号小机凝结水，机炉疏水箱，这些可能影响水质的系统隔离，并跟踪进行化验分析。

依次采取了提高一级凝泵出口压力至0.8 MPa，降低冷却水泵压力至0.5 MPa，防止循环水窜入凝结水；凝泵密封水至疏水箱检查门开启化验水质；汽泵密封水回水开启检查门化验水质；电泵组密封水回水取样监测等措施。

在外围系统彻底排查且水质无明显变化后，在厂部、发电领导的要求下，冒着低真空的风险，首先给水泵汽轮机凝汽器进行单侧清扫满足停运后，对主机成功的进行了单侧循环水停运。

5.2 泄漏查找

伊敏电厂1号机自2017年3月23日机组B级检修后启动并网截止至今连续长周期运行365天，先后分别在2017年4月12日和2017年11月20日、2018年3月7日发生凝汽器冷却水管泄漏。

针对伊敏电厂一期机组循环水系统的设计实际特点，主机凝汽器循环水一、二流道分别接带11、12号给水泵汽轮机凝汽器循环水的一、二流道。若要将主机凝汽器循环水一或二流道停运隔离，必须使给水泵汽轮机凝汽器循环水一、二流道具备停运条件，否则无法对主机凝汽器循环水实现单侧隔离查漏或清扫。

2017年的两次泄漏隔离安全措施，首先对给水泵汽轮机凝汽器一、二流道进行由循环水入口门后的反冲洗排水进行反冲洗(因给水泵汽轮机凝汽器循环水进、出口门不严无法单侧清扫)，直至给水泵汽轮机一、二流道均满足单侧停运后，方可对主机凝汽器循环水进行单侧隔离停运进行清扫或查漏。

本次泄漏时间是2018年3月7日，利用同前两次的给水泵汽轮机凝汽器循环水反冲洗后，小机(给水泵汽轮机)凝汽器单独停运二流道循环水真空勉强维持，而单独停运小机凝汽器一流道循环水，12号小机凝汽器真空无法维持停运10 min，真空达52.9 kPa，保护动作值为60 kPa，对机组安全运行直接构成威胁。2018年3月14日利用环境温度低、机组负荷低时段对1号机组凝汽器循环水二流道进行单侧停运隔离，化学水质无变化，表明排除凝汽器二流道循环水存在泄漏的可能。

2018年3月16日前后夜班，经伊敏电厂技术人员探究将12号小机凝汽器循环水入口门后反冲洗管加装连通管，在停运凝汽器一流道循环水前将联通门开启，即让12号小机凝汽器循环水二流道分带部分一流道循环水，维持12号小机凝汽器循环水一流道回水门开启位，使在主小机一流道循环水单侧停运期间，12号小机部分一流道回水至主机一流道凝汽器循环水出口门前，再由主机凝汽器一流道胶球泵排向一流道凝汽器循环水入口管，将11号循环水泵出口门开启倒回前池的方式再次成功的进行一流道凝汽器循环水单侧停运隔离措施。

5.3 凝汽器冷却水管在线快速查漏方法

凝汽器在线查漏过程中采用的方法一般有充氦法和泡沫法、塑料薄膜覆盖法、听诊器检测法等。以下将对充氦法在凝汽器冷却水管快速查漏过程中的应用进行具体分析。本文介绍一种充氦检漏方法，所选用的德国莱宝UL200+氦检漏仪具有快速易用等特点，而且具有高灵敏度以及实用性。对于UL200+氦检漏设备而言，其最小查漏率为1×10-8， 可对较小泄漏点进行检测。

由于凝汽器汽侧、抽真空联接管以及冷却水管外壁部件处于高真空状态下，氦气在凝汽器真空负压的作用下经漏点迅速进入真空系统，随真空系统的不凝结气体经真空泵排向大气，利用高精度的氦气检漏仪在真空泵汽水分离器排气口收集取样，根据氦气检漏仪检漏量，判定被测区域是否存在漏点及漏点大小。

在进行充氦查漏法之前，需要将凝汽器水室的循环水放干净后，只需打开其中一侧的人孔门，用喷枪向水室内喷射入适量的氦气，如果该侧冷却水管无漏点，真空泵终端的氦气检漏仪就监测不到数据，说明泄漏点在另外一个水室。相反，如果该侧冷却水管有漏点，氦气就会通过漏点被吸入真空系统，再通过真空泵排气口排出，最后被探头采集并送至氦质谱仪检测。

氦气查漏可以和泡沫查漏法结合使用，具体流程是先用氦气查漏法，判断具体是那侧凝汽器泄漏(本机组为单轴四缸四排结构，排汽对应6个凝汽器水室)，然后再用泡沫查漏法对怀疑泄漏的水室里的所有冷却水管涂抹泡沫，查出具体是哪几根冷却水管泄漏，然后打进用塑料的堵头。在此过程中，适当降低机组负荷至250 MW左右，停运需真空查漏的一侧凝汽器，将前、后水室内的水放净，打开人孔门，清扫端管板表面附着的杂物；启动在线泡沫检漏机，将泡沫检漏剂均匀的喷涂在前、后水室的端管板表面；用刮板刮平端管板表面的泡沫，使管口形成一层丰厚平整的白色泡沫层；管口处泡沫层向内凹陷的地方，则为泄漏的冷却水管。凝汽器冷却水管堵漏堵设备见图2。

机组冷态启动前真空系统高水位注水查漏时，将凝汽器水侧进出口一、二流道人孔打开检查冷却水管是否存在泄漏。

6 凝汽器循环水单侧停运查漏注意事项

(1)发现水质异常必须对凝汽器回收的所有疏水水质彻底可靠排除后方可考虑单侧清扫。

图2 凝汽器冷却水管堵漏设备

(2)12号小机窜轴在单侧停运前后窜轴由-0.33 mm增大至-0.45 mm；小机排汽室温度最高达156℃。

(3)小机真空由7.1 kPa高至54.7 kPa，主机真空4.0 kPa下降至6.4 kPa。

(4)检修人员在凝汽器进出口水室防止出现水淹。

(5)主机一流道胶球保证连续运行。

(6)检修人员在凝汽器水室查漏应间断进行防止出现窒息。

(7)治漏后恢复循环水运行过程中防止出现掉真空。

(8)主、小机振动。

(9)加堵时不能过度。

(10)必须保证查漏的全面彻底性。

(11)时刻监视凝汽器进出口水室下方管道水位变化趋势。

(12)循环水泵出口门开位防突关支撑。

7 预防凝汽器冷却水管泄漏方法

(1)机组检修时对凝汽器回收疏水口处消能器检查。主、小机凝汽器循环水系统进、出口门定期检修确保阀门能关闭严密。

(2)建议加强对地处寒冷地区机组的水塔填料破损治理。

(3)循环水浓缩倍率的合理控制，循环水补水水质的稳定。

(4)凝汽器循环水胶球清洗系统的定期投运，进而减少循环水对凝汽器冷却水管的腐蚀，

(5)凝结水质指标监督在线仪表可靠投运并加强监视。

(6)对于涉及两台循环机组而单循环泵运行方式时，尽量使每台循环泵运行小时数相同，避免出现某流道堵塞严重。

(7)主小机凝汽器循环水进出口门具有开关过程中实现中停功能。

(8)涉及循环水系统操作应缓慢进行防止系统存在大量空气导致水锤现象发生，确保机组长周期安全稳定运行。

8 结语

凝汽器冷却水管在机组运行过程中通常会出现泄漏现象，为了能够有效检查和防范泄漏，建议充氦查漏法与塑料薄膜覆盖查漏法结合使用，而且在具体的应用过程中，应当对其进行不断的创新和改进，以此来防范凝汽器泄漏。