目前真空系统的查漏的方法有灌水查漏、火烛法、卤素查漏法、超声法、氦质谱查漏仪。这几种方法由于其查漏的机理不同,其最小可检漏率是不一致的,检测方式也不一致。火烛法是通过观察蜡烛火焰摇曳情况,来确定漏气位置,另外泡还可用肥皂液涂抹在所有可疑点上,根据肥皂水沫是否被吸入来判断是否漏气。应用实践表明,上述这2种传统的检漏法只能用来确定大量漏气的地点,无法确定较小的漏空位置。并且费时费力、准确性差,此外,使用火烛查漏时,还会威胁到氢冷发电机组的安全。而卤素检漏法的不足之处是响应时间长、检漏仪的敏感元件如长时间处于浓度较高的卤素气体中易产生中毒效应。目前,正推广采用氦查谱查漏仪查漏,它具有灵敏度高,反应时间快,对环境没有影响,移动方便等特点,是目前最理想的查漏工具。' @( S8 T) s3 C6 i; F( b1 S
氦质谱检漏是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而将示踪气体分离、检测并加以显示的新技术。
氦质谱检漏仪的使用方法是:将仪器测试口配接的吸枪口(探头)连接在凝汽器真空泵的排大气出口处(或置于射水池边),此时根据机组运行状况及性能参数初步排查出真空系统中的可疑漏点;再对可疑漏点喷吹适量氦气,如果存在漏点,氦气则由此进入真空系统并从排气口排出;然后通过吸枪吸入氦质谱仪,仪器的响应程度直接反映漏点的泄漏状况,并以仪器上所显示的数值进行检测和判断。 : q; t. V k: D1 r9 I2 ^
氦气检漏技术主要用于那些利用隔离系统方法检验不到的保温层内部的高空管道、焊口等重点怀疑部位。文献总结出一些实用方法和检测技巧,可大大缩短检漏时间,提高检漏效率。
①选取重量轻、粘贴性好的家庭用密封薄膜作涂布用的薄膜;
②每次应以同一方式注入等量氦气;
③比较每次所测的初值响应时间,从而判断漏点的大概位置;
④考虑漏率微增情况;
⑤选用的风机最好风量可调,通风管道的设计亦有考究。
3.2 泄漏的非线性诊断与测量
由前面的分析可知,导致汽轮机真空下降的影响因素很多,工作状况复杂。并且泄漏原因与部位和严密性不足所引发的现象之间不是一一对应的确定关系,一种泄漏原因或某一部位泄漏可以产生多种征兆现象,而一种征兆现象又可能是几种泄漏原因或多个部位泄漏造成的,从而呈现出复杂的非线性特征。文献介绍了凝汽器真空下降常用的三种故障诊断方法,模糊逻辑、神经网络与专家系统。并给出了模糊神经网络用于真空下降故障诊断的一个具体实例。文提出一种基于真空系统严密性试验,并结合BP神经网络的漏入真空系统空气量的软测量方法。该方法以影响真空下降速度的凝汽器各运行参数以及真空下降速度作为网络的输入,以常规测量方法得到的漏入真空系统空气量作为目标输出,实现对漏入真空系统空气量的软测量。数值仿真结果证明该方法可以较准确地实现在真空系统严密性试验中对漏入真空系统空气量的测量。可见,非线性方法将是泄漏检测研究的热点和发展方向。
4 几种防止泄漏的技术措施
为防止汽轮机泄漏事故发生,应结合设备实际情况,把各项措施要求,落实到现场运行规程和运行管理、检修管理、设备管理工作中,并强调以下几方面的防漏措施: & D7 R/ s+ c2 \* {5 e
4.1采用新型结构汽封
+ d j, z2 p' k' ~8 ^5 B4 j: b 传统的汽封,如梳齿式汽封块,当密封间隙较小时,由腔内汽流激振引起的振动很严重。为减小振动,只好牺牲效益,增大密封间隙,结果造成了泄漏,严重影响到真空严密性。此时可选用一些密封结构良好、长期运行后磨损轻微的汽封,如蜂窝式汽封、侧齿汽封等。侧齿汽封(大连华鸿工业公司专利产品)是在传统汽封的基础上采用数控电火花工艺使汽封的侧面具有许多细小的齿,这样会产生极大的热力学效应和摩阻效应,气体在侧齿迷宫腔内涡动动能转化热能更彻底,密封效果有显著提高。抚顺发电厂使用经验表明:该汽封在不增加轴封段长度的前提下,可提高密封效率23 %以上。
4.2 改进轴封系统结构 # [4 X' Q& W) j1 g3 i) u$ @' q9 c
高、低压轴封供汽压力不能协调匹配,在运行中出现顾此失彼的问题时,只能通过对轴封系统的设计改进解决。改进的总体思路是在传统轴封系统基础上增加1套轴封供汽压力调整装置,将高(高压缸前、后轴封和中压缸前轴封)、低(中压缸低压部分轴封和低压缸两侧轴封)压轴封供汽分开控制。使高、低压轴封系统压力能够在启动、运行和停机时均自动调节,可提高机组自动化水平,很好地解决高压轴封冒汽的问题。该方法同时可使机组启动时的胀差控制更容易。韶关电厂8号机采用在轴封套上半部增加轴封进、出汽管,以提高轴封套上半部轴封压力,进而提高了轴封密封效果,防止漏真空。
7 h" Z; n* v3 D文献提出一种对轴封系统进行智能化改造的方案,其主要思路是在原轴封供汽母管的中压轴封排汽支管后加一个隔离阀,隔离阀后安装低压轴封调节阀及其旁路阀、前后截止阀。在低压前、后轴封供排汽支管上安装温度测量系统并进DCS,在低压前、后轴封供汽支管上安装就地压力表。通过压力调节和温度调节,保证高中低压轴封不再外漏或内漏。通过供排汽温度,可以判断低压前、后轴封供汽阀的开度状态,通过排汽温度,可以直观的判断轴封是否向凝结器漏入了空气。
2 V. v* l, Z' E) n! c& m% T. n4.3 改进小机轴封送汽方式 6 i1 r1 u0 D" `4 n# p& Z+ l6 r* ~1 U
根据压力匹配原则,可对小汽机轴封送汽改为由主机的低压轴封母管供汽,而原有的汽源做为备用。同时在前轴封进汽管道上加装手动门,达到轴封进汽自动调节和手动控制。珠江发电厂采用这一方式改造后,效果明显,前后轴封漏空气量减少到10nPaL/s数量级以下。
4.4维持轴封系统各疏水U形水封的正常工作 ' E7 S/ x' W% _6 z) U* c: j% w! n) w
给水泵汽轮机轴封进汽和排汽管疏水U形水封被破坏,轴封加热器疏水旁路门未关,会导致轴封加热器水位过低,这样轴封系统内进入轴封加热器的气体被吸人凝汽器内。因此,机组运行过程中必须维持轴封系统各疏水U形水封的正常工作。
- S8 `: M5 j2 v: J. W3 F, w: \% L" M0 v4.5对低压缸结合面进行密封改造 / ~. ?) Q+ A- O* ^8 e* o" y
螺栓紧力不够(螺栓材料疲劳、预紧力不足、紧固顺序不对等),结合面涂料不好,有硬异物,形成冲刷,会引起结合面变形。针对低压缸中分面的泄漏,可采用新型耐高温密封胶条。如,韶关电厂8号机采用在每个排汽缸的下缸中分面上铣制密封槽(密封槽宽12mm,深4.8mm)。在槽内填压特制密封胶条,形成一道闭环式的密封带,并在结合面涂抹天山755修补剂进行密封(见图3),成功解决了低压缸轴封长期泄漏。为提高螺栓紧力,保证结合面间隙小于0.05mm,可将低压缸中部双头螺栓更换为合金螺栓;为提高密封效果,可选用德国西门子生产的Vitonseal,该密封胶条的工作寿命可达到8年。
5 结束语
真空系统严密性作为汽轮发电机组的重要安全指标之一,必须对其加强监视。严密性不足的根本原因是泄漏,造成真空系统泄漏技术上的因素是多方面的,各类泄漏原因在机理上也有所区别。并且,泄漏原因与部位和严密性不足所引发的现象之间不是一一对应的确定关系,呈现出复杂的非线性特征,非线性方法是真空系统严密性检测研究的热点和发展方向。氦质谱检漏是一种极具发展前景的漏点检测定位技术,该技术与BP神经网络结合可进一步的测量漏入真空系统的空气量。严格执行并逐条落实各项措施要求是防止真空系统严密性下降的有力管理方式。此外,采用新型结构汽封,改进轴封系统结构、改进小机轴封送汽方式、对低压缸结合面进行密封改造,加强泄漏的检测与处理以及维持轴封系统各疏水U形水封的正常工作等可有效的避免汽轮机真空系统的泄漏。