真空严密性试验标准

600MW直接空冷机组真空严密性试验和结果标定李睿智,田亚钊(国电电力大同发电有限责任公司,山西大同037043)摘要:根据GEA空冷装置及机组运行特点,总结空冷机组真空严密性试验的基本方法和相关操作 关键词:直接空冷;真空严密性试验;干扰因素;试验结果修正中图分类号:TM31文献标识码:B文章编号:1003-9171(2006)02-0010-04TestandCalibrationonVacuumleakageof600MWDirectAirCoolingUnitLiRui-Zhi,TianYa-ZhaO(SPDatOngPOWerGeneratiOnCO.Ltd.,DatOng037043,China)Abstract:ThispaperintrOducestheOperatiOnalcharacteristicsOftheGEAAirCOOlingunit,andsummariZesthebasicmethOdandrelativeOperatiOnOfthevacuumleakagetestOfAirCOOlingunits.Keywords:DirectAirCOOling;vacuumleakagetest;interferencefactOrs;thecOrrectiOnOftestresult国电电力大同发电有限责任公司安装的2台600MW亚临界直接空冷机组,由哈尔滨汽轮机有限公司生产,汽轮机型号为NZK600-16.7/538/538,直接空冷系统由德国GEA能源技术有限公司整岛供货 夏季工况条件为:环境气温30C时,汽机背压30kPa,机组功率600MW 该公司7号机组于2005年4月21日顺利完成168h满负荷试运,比计划工期提前109天投产发电 8号机组于2005年7月22日顺利通过168h试运行,比计划工期提前201天投产发电 2台600MW直接空冷机组的提前投产发电,对山西省和京津唐地区的经济建设发挥了积极作用 目前2台机组的运行情况良好,已经具备了安全~稳定~连续运行的条件 直接空冷系统主要包括:排汽管道~空冷凝汽器(管束-风机组)和冲洗系统 直接空冷系统的流程:从汽轮机低压缸排出的乏汽,经由两根直径为6m的排汽管道引出厂房外,垂直上升到34m高度后,分出8根直径为2.8m的蒸汽分配管,将乏汽引入空冷凝汽器顶部的配汽联箱 每组分配联箱与7个冷却单元相连接,每个冷却单元由10块冷却翅片管束和一个直径为8.91m的轴流风机组成 10块翅片管束以接近60 角组成的等腰三角形A'型结构构成,A'型结构两侧分别有5个管束,管束长度为10m 当乏汽通过联箱流经空冷凝汽器的翅片管束时,由轴流风机吸入的大量冷空气,通过翅片管的外部,与管束内的蒸汽进行表面换热,将乏汽的热量带走,从而使排汽凝结为水 凝结水由凝结水管收集起来,排至凝结水箱 由凝结水泵升压,送往汽机的热力系统,去完成热力循环 汽轮机的排汽有约70%~80%的乏汽在顺流式凝汽器中被冷却,形成凝结水,剩余的蒸汽随后在逆流式凝汽器中被冷却 在逆流管束的顶部设有抽真空系统,能够比较畅通地将系统中空气和不凝结气体抽出,同时空冷凝汽器的管束采用单排管(在目前运行的单排管中单机容量最大),有效地防止了冬季运行中因流量不均造成的冻结;在设计上,因逆流式凝汽器中蒸汽和凝结水的流动是逆向的,这样也保证了冷凝水不易在流动过程中发生过冷和冻结 1空冷汽轮机和湿冷汽轮机的运行特性比较湿冷汽轮机的排汽经表面式凝汽器,通过循环冷却水将其汽化潜热带走,受热的循环水在水01华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWERNO.22006塔内通过淋水装置与空气接触进行热交换(蒸发冷却D 冷却水温与大气的湿球温度相关O而空冷汽轮机的排汽或是通过中间介质(循环冷却水D经密闭的空冷散热器(间接空冷 如海勒式间接空冷系统D 或直接通过空冷凝汽器(直接空冷D与空气进行热交换 冷却水温或凝结水温与大气的干球温度相关O大气干球温度不但高于湿球温度 而且干球的昼夜温差也高于湿球的昼夜温差O使空冷汽轮机组的运行特性与湿冷汽轮机相比出现了如下的主要差别:(1D额定背压高湿冷汽轮机的额定背压为4.9kpa左右 而空冷汽轮机的额定背压一般在13~18kpa之间O我公司600MW直接空冷机组的额定背压为15kpaO(2D运行背压变化大由于大气干球温度的昼夜温差变化大 一年四季的温度变化范围更大 故空冷汽轮机的背压昼夜变化大 一年四季的背压变化范围更大O湿冷汽轮机的运行背压范围为4.9~11.8kpa 而空冷汽轮机的运行背压为5~50kpa 空冷汽轮机的背压变化范围是湿冷汽轮机的3~4倍O通常湿冷汽轮机夏季的满发背压为11.8kpa 而空冷汽轮机夏季的满发背压为30~35kpa左右 空冷机组夏季的运行背压高出湿冷机组3倍左右O例如分析我公司7号机在2005年6月20日0:00~6月21日0:00期间24h的机组出力 从中可以看出一天中机组背压的变化在10~45kpa 达到了35kpa的变化量O由于在高气温~高背压条件下 机组附加的排热量及空冷凝汽器较脏和真空恶化等原因 机组的背压超出设计数值O机组背压在一定的风机转速和一定的负荷情况下 还受到当时气象条件(风向风速D的较大影响 使得满发背压达到45kpaO2影响真空严密性试验的因素对于汽轮机而言 背压的高低对汽轮机的经济性有着直接的影响 背压低 汽轮机可用的有效焓降大 被冷端带走的热量减少 机组的热效率提高O凝汽器内漏入空气后 增加了背压 降低了传热效果 汽轮机的可用焓降减少 被冷端带走的热量增多 机组效率降低O漏入的空气量增大后 易使凝结水呈微酸性 造成水系统管路及设备腐蚀O因真空系统的漏空气量与负荷有关 负荷不同 处于真空状态的设备~系统范围不同 凝汽器内的真空也不同 漏空气量也不同 而且相同的空气漏入量 在负荷不同时真空下降的速度也不一样O直接空冷系统真空系统体积庞大 600MW机组真空系统容积在12000~15000m3 是湿冷机组真空容积的4~5倍 要保持与湿冷机组相同的空气漏入量 对如此庞大的直接空冷凝汽器的严密性要求应严格得多O除了上面所论述的负荷和系统范围外 直接空冷机组还存在着受环境温度~大气压力~冷却风机转速~当时的气象条件(如风速~风向等D的影响O按照常规的湿冷机组的试验方法 将负荷稳定维持在80%额定负荷下进行试验时 直接空冷机组还要受到在试验过程中上述条件变化的影响O直接影响了直接空冷机组的严密性试验的结果O所以直接空冷机组真空严密性试验不宜采用湿冷机组的验收指标和试验方法O3试验方法步骤和应注意的问题(1D考虑到真空系统的漏空气量与负荷有关 试验时应保持机组有功负荷不低于480MW(80%额定负荷D且稳定运行O投入AGC控制的机组 在试验过程中应解除AGC 同时将机炉协调控制(CCSD解除 转为DEH的 阀位控制模式 同时应稳定锅炉燃烧及机前参数 并控制汽轮机的进汽量不变O由于直接空冷系统的真空容积庞大 为真实反映空冷凝汽器的漏入空气 建议在每次试验时负荷应一致 主蒸汽流量保持不变 以便于进行后续的严密性分析和比较O(2D空冷机组运行背压要受到冷却风机转速变化的影响 为了减少空冷风机转速变化对试验结果的干扰 空冷风机必须根据当时负荷 解除转速自动调整 在试验期间应保持某一个固定转速运行O如果在试验过程中 风机转速不解除自动调整 则在试验过程中随着背压的升高 风机转速将自动加大 测量计算出的严密性试验的结果将比实际值偏低O不能如实地反映真实严密性O(3D低压轴封供汽压力对真空严密性试验的结果有直接影响 为了尽可能真实地反映严密性 建议在实验前将低压轴封的供汽压力调整到能够保证汽轮机油质水分不至于超标的最高压力O以便于最大限度地减少从汽轮机低压轴封漏入空冷11NO.22006华北电力技术NORTHCHINAELECTRICpOWER凝汽器的空气量G这个压力应根据不同机组的轴封系统特点决定G我公司7号机于2005年6月22日9=00~10=30在机组运行状态下进行了两次不同轴封压力下的真空严密性试验对比G需要指出的是正常运行中由于受到汽轮机油质水分的限制 一般设定轴封压力为23kPa左右G当时的对比试验我们选取了30kPa和23kPa两种轴封压力进行了对比 测得的试验结果如下:当轴封压力维持在30kPa左右时 试验得出的结果为0.258kPa/min;当轴封压力维持在23kPa时 试验得出的结果为0.40kPa/min(高气温高背压时 真空趋于恶化状态)G(4)在试验期间 为了保证直接空冷机组的安全运行 应根据机组的背压运行曲线将机组背压控制在安全的范围内 同时应留出一定的安全裕量G由于在试验期间机组背压总体趋势是升高的 同时还要受到在试验期间环境气象条件的干扰G在恶劣气候条件下(如雷阵雨前一股大风) 我们曾经观察到运行机组在几分钟内背压按直线上升的幅值超过了20kPa 所以在试验时应对当时的气象条件进行分析 尽可能在气象条件好的时段进行试验 同时应比汽机跳闸背压留出至少25kPa的安全背压富裕量G(5)在试验前 应检查备用真空泵 保证它在良好的备用状态 备用真空泵启动试验正常后可以进行开始试验前的机组运行参数记录G(6)真空严密性试验期间应记录的参数有:当时大气压力;环境温度;当时的风向~风速;试验期间的负荷;低压轴封供汽压力;新蒸汽及再蒸汽的压力~温度以及流量;空冷风机的转速等G(7)直接空冷机组进行真空严密性试验所需要的时间比较长G实际运行中 需要将空冷风机转速调整到适合进行试验所需要的背压(保证至少25kPa的背压富裕量) 调整风机转速后机组背压不会马上发生变化 需要2~3min的时间方可达到稳定;停止真空泵后 背压因受到当时气象条件的影响 有可能还要进一步降低 等到背压开始升高时 也需要一定的时间G从2005年3月31日18=00~18=20在机组启动试运行阶段进行的7号机真空严密性试验数据可以看出这种现象 当时的试验条件:空冷风机全部在55.0Hz下运行 风机全部解除自动;汽机阀位方式 机组负荷为500MW 轴封供汽压力为50kPaG3台真空泵全部停止运行时间为18min 实验数据见表1G表1真空严密性试验数据kPa时间1号缸背压2号缸背压18=01=0010.4910.7218=02=0010.4110.6318=03=0010.4310.6718=04=0010.5410.7518=05=0010.5410.6818=06=3010.6910.9418=07=3010.7410.8918=08=3010.9111.0818=10=0010.8911.0818=11=0010.9911.1318=12=0011.1611.3518=13=0011.2411.4318=14=0011.3211.4818=15=0011.4411.5818=16=0011.5911.6818=17=0011.8211.9218=18=0011.8211.9118=19=0011.8411.8618=20=0011.9212.00根据上述真空衰减试验记录数据 在18时01分至18时04分这一段时间背压不稳定 所以计算真空衰减率时间取为18时05分至18时20分 计算结果如下G1号低压缸真空衰减值:(11.92-10.54)kPa/15min=0.092kPa/min2号低压缸真空衰减值:(12.00-10.68)kPa/15min=0.088kPa/min机组平均真空衰减值:(0.092+0.088)/2=0.09kPa/min以上数据表明GEA公司要求真空衰减试验标准为0.1kPa/min 而国电电力大同发电有限责任公司7号直接空冷机组的真空衰减试验值是0.09kPa/min 完全达到GEA公司提出的标准 机组真空系统的严密性优秀G(8)试验前的参数记录结束后 停止运行真空泵G(9)由于直接空冷凝汽器内的负压容积相当大 所有真空泵停止运行后 机组背压一般不会马上变化 所以应等待一段时间 待背压开始上升后正式开始试验G严密性较好的机组从停止真空泵运行到背压开始上升的时间一般有1~2min的21华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWERNO.22006

〖编号：第1页/共1页〗 乐 清 发 电 厂

热机典型试验操作票

编号: T-105

操作开始时间: 年 月 日 时 分

操作终了时间: 年 月 日 时 分

操作任务: # 机真空严密性试验

打勾 顺序 操 作 内 容 风 险 提 示

1 联系值长，将机组负荷减至520MW。 凝汽器单侧运行时，不宜进行试验。

2 确认机组真空系统及主机运行正常。 高、低压侧凝汽器真空均应不低于92kPa，否则不进行试验。

3 试启备用真空泵，检查其运行正常后停运。

4 派专人到现场监视机组真空值，并随时与集控保持联系。

5 记录试验前凝汽器真空(A/B) / kPa，排汽温度(A/B) / ℃，凝结水温度(A/B) / ℃。

6 关闭A、B侧凝汽器 、 运行真空泵进口气动门，并检查确认关闭。 防止因进口气动门未关闭，而停真空泵时，而造成真空下降过快。

7 解除真空泵联锁，停运A侧凝汽器 真空泵及B侧凝汽器 真空泵。 注意真空应缓慢下降，如真空迅速下降，应立即停止试验，恢复正常运行。

8 待两台运行真空泵进口气动门关闭30秒后开始记录真空值，以后每隔1分钟记录一次，共记录8分钟。 核对集控与就地真空变化情况应一致。

9 如真空下降至88kPa或排汽温度上升至50℃，应立即启动备用真空泵(以最低值为准)，停止试验。 当凝水温度＞48℃时，精处理保护动作将切至旁路。

10 试验结束后，启动A侧凝汽器 真空泵及B侧凝汽器 真空泵，系统恢复正常运行。

热 机 操 作 票(标准票)

编号：

发令人 受令人 发令时间 年 月 日 时

分

操作开始时间： 年 月 日

时 分 操作结束时间： 年 月 日

时 分

操作任务： #____ 机真空严密性试验

顺序 操作项目 √

1. 接值长令；

2. 联系各岗位，做好# ____ 机真空严密性试验前的准备工作；

3. 联系值长，确认# ____ 机机组负荷稳定在800MW；

4. 确认# ____ 机真空系统及主机运行正常；

5. 检查#____ 机凝汽器高压侧和低压侧抽真空连通阀确在关闭。高、低压侧凝汽器真空均不低于92kPa，否则不进行试验；

6. 派专人到现场监视、抄录# ____ 机就地真空值，随时与集控保持联系；

7. 试开# ____ 机备用真空泵____，检查其运行正常后停用。（确认进口阀关闭后再停运真空泵）；

8. 记录试验前# ____ 机主汽压力____ MPa，主汽温度____ ℃，凝汽器真空(A/B) ____ kPa/ ____ kPa，排汽温度(A/B) ____ ℃/ ____ ℃；

9. 关闭# ____ 机凝汽器高压侧真空泵____ 及低压侧真空泵____进口阀；

10. 确认# ____ 机凝汽器高压侧真空泵____ 及低压侧真空泵____进口阀已关闭；

11. 停运# ____ 机凝汽器高压侧真空泵____ 及低压侧真空泵____；

12. 注意# ____ 机真空应缓慢下降，如真空迅速下降，应立即停止试验，恢复正常运行；

13. 待# ____ 机两台运行真空泵停运30秒后开始记录真空值，以后每隔半分钟记录一次，共记录8分钟；

14. 核对集控与就地真空变化情况应一致；

汽轮机真空严密性试验

有资料显示，真空每下降1KPa，机组的热耗将增加70kj/kw，热效率降低1.1%。射水抽气器或水环真空泵的作用就是抽出凝汽器的不凝结气体，以维持凝器的真空。

凝汽器中形成真空的成因是，由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器汽侧形成高度真空，它是汽水系统完成循环的必要条件。

正是因为凝汽器内部为极高的真空，所以所有与之相连接的设备都有可能因为不严而往凝汽器内部漏入空气，加上汽轮机排汽中的不凝结气体，如果不及时抽出,将会逐渐升高凝汽器内的压力值，真空下降，导致蒸汽的排汽焓值上升，有效焓降降低，汽轮机蒸汽循环的效率下降。

一、真空严密性差的危害

1.排汽压力和排汽温度就会上升，这无疑要降低汽轮机组的效率，

2.蒸汽与冷却水的换热系数降低，导致排汽与冷却水出水温差增大。

3.凝汽器过冷度过大，系统热经济性降低，凝结水溶氧增加，可造成低压设备氧腐蚀。

对于汽轮机来说，真空的高低对汽轮机运行的经济性有着直接的关系，真空高，排汽压力低，有效焓降较大，被循环水带走的热量越少，机组的效率越高，当凝汽器内漏入空气后，降低了真空，有效焓降减少，循环水带走的热量增多。

二、真空严密性试验

做真空严密性试验时，负荷应在80%额定负荷（有的机组是在额定负荷）下进行。真空下降速度小于0.4kpa/min为合格，超过时应查找原因。另外，在试验时，当真空低于87kpa，排汽温度高于60℃时，应立即停止试验，恢复原运行工况。