大型直接空冷凝汽器真空氣密性維持方法分析

學術論文侯欣妍 2018-11-09 10:53:43
    0 前言
    機組真空氣密性對空冷設備而言十分重要,極易使空冷機組的真空嚴密性受到負面影響。檢查結果表明,空冷島一般并未存在嚴重泄露,但是主排汽管道、儀表、真空泵等裝置處極易產生泄露問題。大量泄露事故導致空冷機組無法滿足夏季負荷要求,尤其是冬季泄露問題還容易引發管束發生凍結問題。當下空冷機組的規模逐漸擴大,其真空體積不斷增加,一旦發生汽輪機泄露、焊接問題極易引發真空度受負面影響,因此空冷密閉性不僅包括空冷凝汽器的影響,還需要考慮汽機連接位置的法蘭檢測。各大電廠已經針對上述問題進行了全面核查,如漏檢、補漏等方法,還可采取軸端汽封法來控制泄露量。
    1 泄露原因及氣密性檢驗分析
    1.1 泄露原因及案例分析
    以沙河電廠2×600MW空冷機組為了進行分析,該空冷器包括56個散熱單元,主排汽管道直徑為6m。實踐表明,安裝質量對機組性能具有最為直觀的影響。機組進行整體性泄露試驗分析中發現,1#機組泄漏點為732個,2#機組為56個,漏點主要位置發生在蒸汽分配管、主管道、管束位置處。
    現階段,大型直接空冷散熱器一般采用大直徑排汽管道,具有接口數量多、焊縫長度大的特點,容易發生泄露問題。直冷中大部分是采用單排管進行生產加工,翅片通過釬焊法連接在鋼鋁復合管上,運輸中的振動、顛簸極易引發翅片和管子連接位置發生脫落,即引起真空泄露狀況。管束與蒸汽分配管連接方法為焊接,現場焊接一般作業量較大,同時大型空冷器為了保證通風量,多數為30m左右高空,焊接難度增加。再者,大型空冷器具有占地大、系統內部真空容積大的特點,全面密封的難度隨之增加,很難保證完全沒有泄露的要求。為此,必須加強氣密性試驗的分析,并及時進行相關措施的落實。
    1.2 系統氣密性試驗分析
    空冷系統安裝后,必須對整體進行氣密性試驗分析。試驗范圍包括:主排汽管道、管束、蒸汽分配管及小管路等。需要引起重視的是氣密性試驗中需要將主排汽管道上的爆破膜、安全閥等拆卸(如果有),對相鄰管路進行密封隔離處置。氣壓試驗中,先對系統進行加壓,達到0.8bar后,間隔15min進行壓力示數的等級,并及時進行環境溫度變化狀況的登記。一般測試是恒溫下進行,氣密性試驗的結果中,如果壓力在6h~24h差值不超過104Pa/d,便可認定該機組的氣密性良好。機組調試環節中,需要加強真空度的合理檢測,從而判斷出空冷機組內部氣體是否會發生泄露。檢測期間,汽輪機負荷需要維持在80%以上,背壓高于10kPa,關閉真空泵30s內進行真空度的測試,記錄總時長8min,截取后5min的真空度變化數值進行比對,低于50Pa/min便可認為氣密性良好。當下較為常見的真空系統泄露手段包括超聲波檢測、氦泄露、肥皂水檢測。
    第一,超聲波檢測。空冷機組運行中,如果發生空氣泄漏問題,在泄漏點一般會出現渦流聲波。聲波頻率一般在35Hz~45Hz,已經不在正常聽力范圍之內,借助拾音器對該頻率波段進行檢測,聲波便可轉換為聲音信號或者其他可聽到的音響。然后在周邊區域進行泄漏點便可進行檢測,但是該方法的局限性較強。
    第二,氦泄露檢測。真空系統區域中,可進行氦噴涂處理,噴灑后15s之內進行檢測,結合檢測儀表指數進行判定,一般5ppm~20ppm屬于可接受范圍,幾百ppm便可認為氣密性破壞,1000ppm以上表明系統嚴重泄露,需要及時進行妥善處理。
    第三,肥皂水檢測。該方法需要具有一定的操作、檢測經驗,一般來講,真空系統的連接管道、設備等均有可能發生泄露。下述位置需要優先檢測:排汽裝置的膨脹節、法蘭、儀表、噴頭、疏水箱、凝結水箱及抽真空系統等。當下主排汽管道的泄露查找存在一定難度,主管道直徑較大,最大高達7m,且垂直高度大,下方可能存在高壓母線等電力設施,一旦發生泄露問題,后期維護查找難度極高。
    2 提高大型空冷器真空氣密性的方法分析
    2.1 加強產品訂貨環節的管理
    電廠等機構進行空冷設備的采購中,不可僅從價格方面進行考慮,必須考慮制造廠商的生產、檢驗及運輸能力,盡量保證空冷機組加工的高效合理性,加強管束、主管道等關鍵設備出廠前的合理監造。空冷機組質量高低對后期運行、維護及真空氣密性具有最為直接的影響。
    2.2 合理選擇真空泵
    考慮到大型直接空冷機組中,系統內部空氣量與蒸汽流量息息相關,同時與各設備嚴密性、安裝效果等具有一定關聯。真空系統的嚴密性需要借助試驗考察,一般以單位時間內真空度下降比例進行分析。大型直接空冷機組的接口在現場安裝中,一般是焊接處理,閥門、水泵等設備借助水封實現氣密性控制,可有效降低外界空氣滲入等狀況的發生。結合GB/T5578《固定火電汽輪機技術條件》內容,對于100MW以上的空冷設備,檢驗真空度中,其下降速度不可超過0.266kPa/min。國內已經成功運行多臺大型空冷器,其檢驗中一般規定,試驗壓力為0.04MPa。考核標準是:24h內分部試驗的壓降不超過0.2kPa/h,且對整個系統而言,其系統壓降控制范圍為0.4kPa/h。
    為了滿足相關要求,真空泵選擇中,必須考慮下述幾大指標:漏入空氣量、機組真空容積、從當地大氣壓達到要求真空度所需的時間。后邊兩點要求是抽真空設備的固有屬性,在外購環節中指定具體要求即可,但是機組漏入空氣量較難分析,當下國內外學者尚未得到針對大型直冷設備漏入空氣的模型分析或計算方法,多數是借鑒表面式凝汽器進行相關分析和計算。如HEI標準中,結合排氣口數量、管殼數等進行查表計算,可得到抽干空氣量、德國VGB—R125L中也提到了抽干空氣量的計算方法,并提出了相關經驗系數等要求。
    2.3 現場安裝、焊接質量的優化
    空冷凝汽器在進行現場安裝中,一般是采用焊接操作進行處理,施工單位必須嚴格執行安裝手冊進行現場處理,保證焊縫質量的合理性。對于主管道、分配管及管束下聯箱等焊縫較多的部位,更需要加強焊接質量的考慮,尤其是管束下聯箱處操作位置有限、難度極高,極易發生焊接質量缺陷問題。必須加強焊接工藝、焊接質量等方面的優化,保證焊口100%檢驗合格。對于與真空系統相連的設備,如閥門、法蘭、管路設備等,必須加強安裝環節的妥善控制,避免人員原因導致的泄露問題。如主管道0m管道安裝中,需要結合現場條件、圖紙要求等進行分析,避免滑到不暢引發膨脹節受力不均等問題,這是降低后期膨脹節變形的重點管理部分。
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