根據多年火電機組真空泄漏檢測經驗，分析大型空冷機組真空泄漏產生的原因，通過研究氦質譜檢測技術和超聲波檢測技術，歸納總結出大型空冷機組真空泄漏診斷技術，并在大型空冷機組應用，消除真空系統泄漏，確保大型空冷機組安全經濟運行，同時提出防止真空系統泄漏應該采取的措施。

　　隨著我國電力工業的快速發展，直接空冷機組在缺水地區得到廣泛應用，單機容量主要以600 MW 為主。直接空冷機組除具有濕冷機組原有的真空容積如低壓缸本體、軸封系統、低壓加熱器、疏水擴容器等，又增加了排汽裝置、排汽管道、龐大的空冷凝汽器及其相關聯管道，使其構成的真空容積與同容量濕冷機組相比大5~6 倍。

　　汽輪機真空度是決定汽輪機經濟運行的主要指標，而真空系統嚴密性是影響汽輪機真空的主要因素之一;在國家大力倡導工業節能減排前提下，節能減排已得到各電力公司及電站重視，其中提高運行機組真空度和保證真空嚴密性的工作已是提高機組循環效率和降低機組熱耗率的一個主要手段。汽輪機組的真空系統由抽真空系統和密封蒸汽系統兩部分組成，其作用就是用來建立汽輪機組凝汽器的真空，使蒸汽能夠最大限度的把熱能轉變為機械能。因此要確保凝汽器內具有良好的真空，首先需要保證抽真空系統性能良好，另一個條件就是確保熱力系統中負壓系統的嚴密性。真空嚴密性下降，汽輪機的真空下降，會對運行機組造成的不利影響，一是其真空下降，機組效率下降;二是空氣漏入凝結水中會使凝結水溶氧升高，腐蝕汽輪機、鍋爐設備，影響機組的安全運行;三是機組在寒冷季節運行時，當環境溫度低于+2℃時將導致凝結水結冰，使空冷換熱管束損壞，加速空冷系統的空氣漏入。目前國內許多機組都存在由于真空值低造成機組熱耗高，機組效率偏低的問題，因此，真空技術網(http://shengya888.com/)認為解決機組真空系統存在的問題對提高機組經濟性和安全性具有重要意義^[1]。

1、真空泄漏原因

1.1、真空泄漏危害

　　大型空冷機組的空冷系統由于真空容積比濕冷機組大5～6 倍，當系統中的不凝結氣體增多，會使排汽壓力和溫度升高，降低機組經濟性，排汽溫度升高會使低壓缸變形，造成機組振動，甚至使機組減負荷或停機。其次，根據道爾頓定律，漏入空氣造成空氣分壓力增大，致使凝結水含氧量增加，加劇管道腐蝕，增加除氧器負擔，影響機組安全運行。此外，空氣積聚在空冷系統內部，將導致蒸汽汽流被不凝結氣體阻塞，使蒸汽不能暢通的流動，不凝結氣體在此過程中形成空氣障，降低空冷散熱片的傳熱系數，使凝結水溫度偏低，傳熱端差增大，真空下降;排汽壓力升高還使空冷風機轉速調整幅度增大，形成蒸汽擾動加大，惡性循環導致排汽壓力突升，保護動作停機^[2]。

1.2、真空泄漏原因

　　(1) 制造方面由于主機及空冷設備質量問題，在管道、閥門、聯箱、膨脹節等方面存在不嚴密。

　　(2) 由于工期短、進度快、人員短缺、技術力量薄弱等原因，導致安裝質量、工藝粗糙，造成系統不嚴密。

　　(3) 在機組投產運行過程中，空冷系統受環境影響較大，如果運行中諸如主汽參數、排汽參數調整不當，將導致負壓系統設備出現漏入空氣現象。例如，在冬季低氣溫下，空冷島要降低風機轉速，甚至采取冬季防凍回暖控制，否則將使空冷散熱器管束、焊口等設備凍裂，造成空氣漏入。

　　(4) 汽輪機低壓軸端漏入空氣，由于低壓缸軸封處于真空部位，因此低壓軸封間隙和工作壓力正常與否對真空有著重要影響。

　　(5) 機組在啟停調峰過程中，與疏水擴容器連接的疏水管路焊口受交變熱應力影響，導致焊口開焊或產生裂紋。

　　(6) 低壓缸結合面處泄漏，由于低壓外缸龐大，剛性差，容易變形，在機組啟停過程中會產生相當大的交變應力，在應力的作用下，隨運行時間的增加，其變形會逐漸增大，造成結合面漏入空氣。

　　(7) 負壓部位管道疏水放地溝閥門沒有關嚴或內漏，造成空氣漏入;此外，一些水封閥門水封斷水，造成空氣從閥桿漏入，影響真空。

2、真空泄漏診斷新技術及應用

2.1、真空泄漏診斷新技術

　　大型空冷機組真空系統龐大，設備管道縱橫交錯，焊口、法蘭和閥門數目多，真空區域大，均有可能漏入空氣。運行機組受熱膨脹不均，閥門操作頻繁，易引起泄漏。因此，用常規的檢漏方法已不能滿足要求，必須采用檢漏新設備、新技術。

2.1.1、氦質譜檢漏技術

2.1.1.1、氦質譜檢漏儀原理

　　氦質譜檢漏儀主要由質譜室、真空系統組件和電子學控制元件三大部分組成。質譜室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和機械泵之間，利用分子泵對不同氣體具有不同壓縮比的特點，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進入質譜室，在質譜室中將氣體電離，利用不同荷質比的氣體具有不同電磁學特性的原理，帶正電的氦離子允許到達氦檢漏儀的收集板，單位時間到達收集板的氦離子對應于一個電流信號，這個電流信號正比于進入到達收集板氦離子的數量，電流信號顯示在質譜儀的顯示面板上，反映了漏點泄漏的程度。

2.1.1.2、氦質譜檢漏儀的特點

　　氦質譜檢漏技術及設備是真空檢漏領域中最先進的技術和設備，它以氦氣作為示蹤氣體，該氣體具有無毒無污染，穿透能力強，空氣中含量低，對測量影響小，化學性質穩定，吸附能力低，對測量本底影響小，可以進行不停機檢漏、檢漏速度快，從噴氦氣至檢漏儀反應的時間約需3 s~10 s等優點(見圖1)。

圖1 氦質譜檢漏儀和除濕裝置

　　氦質譜真空系統檢漏一般有兩種方法，即真空法和吸槍法，我們采用真空法。現場測試時，先把真空泵前的真空表拆下，接上檢漏儀的連接管路，開啟檢漏儀，然后調節調節閥，調整測試口的壓強，最后進行漏點漏率的測試。在大型空冷機組真空系統檢漏中，由于真空系統管路水蒸氣含量較高，造成真空檢漏儀進水，檢漏儀真空泵工作潤滑油乳化，檢漏儀管路和泵體輔件銹蝕結垢，降低了真空檢漏儀的使用壽命，檢漏儀的異常故障多次發生，增加了檢漏儀的維護費用。通過多年的真空系統的檢漏試驗，總結了真空檢漏儀異常工作的經驗，摸索研究制作了“不銹鋼真空除濕裝置”，該裝置原理主要利用真空干燥法，并利用一次、二次干燥介質作為輔助除濕(見圖2)。

圖2 不銹鋼真空除濕裝置