Ｖｏ１．３３ Ｎｏｌ Ｆｅｂ．２ｏｏ９ 湖 北 电 力 箜 堂箜 塑 ２００９年２月 氦质谱检漏仪查漏原理及其应用 高满生 （湖北省电力试验研究院，湖北武汉４３００７７） ［摘 要］ 介绍了氮质谱检漏仪查漏的原理，通过分析湖北省内３台机组真空系统氨质谱检漏仪 查漏的情况及真空状况的改善，指出提高汽轮机真空，是提高机组运行经济性和出力，实现节能降耗的 有效手段。 ［关键词］ 汽轮机组；真空；氰质谱栓漏仪；节能 ［中圈分类号］ＴＮ１０７ 【文献标识码］Ａ 【文章编号］１００６·３９８６（２００９）０ｌ－００４７－０３ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ｆｉｎｄ Ｌｅａｋａｇｅ－ｐｏｉｎｔ ｂｙ ｔｈｅ Ｈｅｌｉｕｍ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ Ｌｅａｋ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ＧＡＯ Ｍａｎ－ｓｈｅｎｇ （Ｈｕｂｅｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ ４３００７７，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｆｉｎｄ ｌｅａｋａｇｅ－ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｔｈｅ ｈｅｌｉｕｍ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｌｅａｋ ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｕｓａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ３ ｔｕｒ－ ｂｉｎｅ ｕｎｉｔ．Ｂｅｔｔｅｒ ｖａｃｕｕｍ ｉｓ ｐｒｏｐｉｔｉｏｕｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｕｂｉｎｅ ｕｎｉｔ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｔｕｒｂｉｎｅ ｕｎｉｔ；ｖａｃｕｕｍ；ｈｅｌｉｕｍ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｌｅａｋ ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ 谱检漏仪，由于氦分子质量与其他分子质量不一样， 通过磁场产生的偏转磁力不一样，仪器上设计有一 狭缝，刚好使氦分子通过而其他分子无法通过，这 样，通过狭缝后的氦分子打在收集板上，通过靶板计 数，即可知道通过的分子数泄漏量的相对大小。 ｌ 氮质谱检漏仪查漏原理 氦质谱检漏是一种精度很高的不停机查漏方 法，具有灵敏度高、抗干扰、不污染环境（以前的卤 素检漏污染环境）、不危及安全生产（以前的烛光法 不适用于氢冷发电机）等优点。以日本的ＨＥＬＩＯＴ ３０３ＡＳ氦质谱查漏仪进行真空系统查漏为例，其 ２查漏实例及效益分析 ２．１ 阳逻电厂３号汽轮机３００ ＭＷ真空系统查漏 阳逻电厂３号汽轮机组是上海汽轮机厂制造的 Ｎ３００．１６．７／５３８／５３８型汽轮机，凝汽器由上海电站 辅机厂制造，２台真空泵是由武汉水泵厂生产的水 环式机械真空泵。３号机组于１９９７年２月首次并 网发电，５月完成１６８ ｈ满负荷试运，由于机组真空 系统庞大，投产后机组真空状况不好，在设计循环水 连接图见图１。 排大气 喷 图１ 真空系统查漏连接图 正常运行时，空气经过漏点被吸人凝汽器后被 真空泵抽出，排至大气。试验时在真空泵入口的空 气管上接一根软管至氦质谱检漏仪，在真空系统的 漏点处喷氦气，由于氦质谱检漏仪工作时能形成比 水环式真空泵更高的真空，因此，漏入真空泵入口管 上氦气与空气的混合元体，有一部分被吸人到氦质 【收稿日期】２００８－０９－０９ 温时，２台真空泵运行，真空仅９４ ｋＰａ，排汽温度达 ４０％，若单台真空泵运行，真空降低约２ ｋＰａ，表明真 空系统存在明显泄漏。 １９９７年ｌ１月３日开始。对机组真空系统泄漏 情况进行检查，制定泄漏检查清单。１９９７年１１月４ ５日，采用氦质谱检漏仪共检查了１０９处可能漏 点，发现了ｌ９处真实漏点，最大漏点主要是机组３ ［作者简介］ 高满生（１９７１一），男，湖北新洲人，高级工程 师。 号瓦处（低缸调端）区域，漏率达到１０一Ｐａ·ｍ ／ｓ， 而内径１２ ｍｍ的仪表管漏率约为ｌ０～Ｐａ·ｍ ／ｓ，因 ４７· 箜 鲞筮！塑 湖 北 电 力 ＶＯＦ１．３３ Ｎｏｌ ２００９年２月 此，泄漏点大小超过４３８ ｍｍ。１２月初，机组小修时 对真空系统灌水查漏，证实了氦质谱查漏的位置。 当水位灌至凝汽器喉部下方时，凝汽器调端接颈斜 面即往外冒水，检查发现，３号轴承洼窝底部有一个 ４５７的排污管，由于位置狭窄，该管从凝汽器调端斜 接颈穿人凝汽器再从炉侧斜接颈穿出，然后排至地 沟，由于调端斜接颈平面与排污管焊口处焊缝开裂， 从而导致机组运行时真空严密性不好，影响机组真 空达２ ｋＰａ。小修中将该点焊缝处理后，机组真空情 况大大改善，处理前后机组真空情况对比见表ｌ。 表１ 阳逻３号机组真空状况改善对照表 表１数据表明机组真空状况明显改善，真空严 密性大大提高，查漏前不合格，查漏处理后泄漏率减 小为０．２６ ｋＰａ·ｍｉｎ～，达到良好水平；凝汽器端差 大大降低，由９￣Ｃ降至５ ｃ【＝，由于泄漏空气量减少，凝 汽器铜管传热的热阻减小，端差降低，机组真空提 高；相同负荷情况下，机组真空提高约３．９ ｋＰａ，扣除 循环水人口水温的影响２．１ ｋＰａ，机组真空提高约 １．８ ｋＰａ，这与运行人员记录停运１台真空泵真空降 低２ ｋＰａ吻合。 ２．２襄樊电厂４号汽轮机真空系统查漏 襄樊电厂４号汽轮机组是由东方汽轮机厂生产 的３００ ＭＷ亚临界机组，１９９９年８月１９日并网运 行。当时真空严密性试验结果为１ ０８０ Ｐａ／ｍｉｎ，大 大超出４００ Ｐａ／ｍｉｎ的合格标准。 ； ２０００年４月３日至４月１４日对该机真空系统 的所有法兰中分面、焊缝、阀门阀杆、对空排放门、大 小机轴封、凝汽器喉部等１００多个部位进行了氦质 谱检漏，并对发现的漏点进行了堵漏处理。４月ｌ５ 日再次进行真空严密性试验，试验中全停真空泵，试 验负荷２８３ ＭＷ，取ＤＣＳ真空表读数计，真空下降率 为１１７ Ｐａ／ｍｉｎ；取ＤＥＨ真空表读数计，真空下降率 为１５７ Ｐａ／ｍｉｎ，真空严密性试验结果达到小于’２７０ Ｐａ／ｍｉｎ的良好标准。查漏堵漏处理后相同负荷条 件下机组真空由９３ ｋＰａ提高到９４ ｋＰａ。 ２００８年４月，机组真空严密性再次变差，检查 了１００多处可能漏点，发现３４处漏点，最大漏点为 ４８· ｅｂ．２００９ 低压缸后轴封（漏率为３．４４×１０～Ｐａ·ｍ ／ｓ， ｌ０ 仪表管阀门开启半圈漏率为１．５×１０一Ｐａ·ｍ ／ｓ）。 ２００８年４月ｌ４下午，为证实漏点部位及检验堵漏 效果，电厂检修部进行临时性堵漏工作：采用汽缸密 封脂对漏点部位进行封堵，堵完一侧轴封隔板套上 半圈，真空上升约０．２—０．３ ｋＰａ，随后，对轴封隔板 套下半圈和轴封处汽缸中分面进行堵漏，真空又上 升０．３ ｋＰａ（数据见表２）。根据单侧堵漏的效果推 算，若进行两侧堵漏，真空也将上升约１ ｋＰａ。 表２襄樊４号机组真空状况改善对照表 ２．３沙市电厂９号汽轮机真空系统查漏 沙市电厂９号汽轮机组是哈尔滨汽轮机厂制造 的Ｃ５５．８．８３／０．９８型抽汽凝汽式汽轮机，配２台射 水抽气器，额定工况机组设计背压为４．５ ｋＰａ。该机 组是１９９８年投产的改造机组，２００１年４月份机组 大修。大修前机组真空状况不好，２００１年３月６日 在５５ ＭＷ负荷运行，真空仅９０ ｋＰａ（ＤＡＳ数据），排 汽温度达５１℃（ＤＡＳ数据）。真空严密性试验仅持 续２ ｍｉｎ，凝汽器真空由９１．８Ｏ ｋＰａ降至８４．９５ ｋＰａ （ＤＡＳ数据），取２ ｍｉｎ数据计算，真空系统严密性为 ３．４ ｋＰａ／ｍｉｎ，大大超过０．４ ｋＰａ／ｍｉｎ的合格标准，表 明真空系统存在明显泄漏，２００１年４月份机组大 修，大修后开机时，机组真空仅能达到６２ ｋＰａ，无法 启动。５月１８日下午，９号机组再次抽真空进行运 行查漏。固定端抽气器运行，８ ｍｉｎ后真空升到６２ ｋＰａ便不再上升，汽轮机无法启动。电厂检修人员 反映，大修期间揭缸的时候，高压前轴封套与汽缸之 间有一垂直的圆环形封板将上下汽缸用整圈螺栓连 在一起，由于下半圈螺栓与下汽缸连在一起，被前轴 承箱（１号轴承箱）挡住，无法拆卸，经制造厂同意， 检修人员将垂直的圆环形封板从水平中分面处割成 上下两半，切割口的宽度炉侧为５～８ ｍｍ，电侧的宽 度为５ ｍｍ，长度约为２００ ｍｍ（圆环形封板的径向尺 寸），大修后未作恢复处理。因此，大修后首次启动 真空差的直接原因是机组前轴封套环形封板检修切 割口的泄漏。找到原因后，汽轮机抽真空后对该处 进行火焰法检查，打火机的火焰被长长地吸入切割 口处，表明该处存在明显泄漏。破坏真空后，将该处 进行内部封堵及外部切割口封焊。重新抽真空，真 Ｖｏ１．３３ Ｎｏｌ Ｆｅｂ．２Ｏ０９ 湖 北 电 力 箜 鲞堕 塑 ２００９年２月 空最高值达到８５ ｋＰａ，比处理前提高２３ ｋＰａ。 泄漏机理分析：高压前轴封６档汽封，有５档漏 气引出。５档漏气从大气侧往缸内数分别是Ｉ、Ⅱ、 查了７６处可能漏点，发现了４处真实漏点。最大漏 点主要是机组前、后轴封处，漏率达到２×１０～Ｐａ· ｍ ／ｓ及１．５×１０～Ｐａ·ｍ ／ｓ。其中后轴封泄漏包括 两部分，即后轴封５×１０～Ｐａ·ｍ ／ｓ，后轴封套与低 压缸相连的垂直法兰面间隙６．２×１０一Ｐａ·ｍ ／ｓ。 对漏点进行处理后机组的真空恢复正常。 ２．４效益分析 Ⅲ、Ⅳ、Ｖ，去向分别是：Ｉ档轴封回汽（气）到轴加， Ⅱ档轴封供汽从除氧器来，Ⅲ档轴封漏气接至６抽 口（额定压力０．０４Ｍｐａ（ａ）），Ⅳ档轴封漏气接至５ 抽口（额定压力０．２ ＭＰａ（ａ）），Ｖ档轴封漏气接至２ 抽口（额定压力２．５ ＭＰａ（ａ））。机组额定负荷运行 效益分析见表３。 裹３效益分析 时，６抽为负压状态（一６０ ｋＰａ），高压前轴封密封不 好，大气中的空气轴向漏人，从轴封Ⅲ档沿连通管进 入６段抽汽，经低压缸或ｌ号低加从而进入凝汽器， 影响机组真空。负荷低于４０％一５０％额定负荷时， ５段抽汽也开始变为负压，汽轮机启动升速阶段２ 段抽汽也可能变为负压，这些部位成为低负荷阶段 的空气漏点，是机组负荷增加真空反而上升的原因。 甚至在汽轮机启动冲转前抽真空的时候，由于汽轮 机没有进汽，高压汽缸内是负压状态，空气可直接由 前轴封、前轴封套与高压缸间的间隙漏入汽缸内，将 前轴封套环形封板切割口的初步封堵处理后，真空 比处理前提高２３ ｋＰａ。 影响机组运行真空的最大漏点是机组前、后轴 ３ 结论 通过在多个电厂实施氦质谱查漏，发现了影响 真空的大漏点。通过消除漏点，有效提高了汽轮机 组真空，节能降耗减排效果显著。因此，氦质谱检漏 值得大力推广和实施。 封处。５月ｌ９日至２１日，运用氦质谱检漏仪对真 空系统现场进行了实地检查。由于大修期间进行了 灌水查漏，因此氦质谱查漏重点为灌水查漏查不到 的地方（凝汽器喉部以上的汽轮机本体部位），共检 （上接第４４页） ２．３．２冲洗的注意事项 确保反冲洗工作的正常进行。 定子水箱的洁净与否影响冲洗效果和安全。一 般在外部管路冲洗时定子水箱也一同被清洁。在完 成外部管道冲洗后，在反冲洗、正冲洗前，须对定子 水箱等０ ｍ层水系统装置进行多次注入除盐水和排 水操作，并使电导率合格。在冲洗过程中要求投入 去离子树脂装置。 进行反冲洗前，要调整原流量计的安装方向，否 ２００７年对２号发电机系统进行定子水外部管 道冲洗时，汽机端顶部上方的外部水路临时管道连 接处的法兰突然断开，由于已启运水泵，水从断口处 喷出，流溢在发电机本体两侧甚至６ ｍ层。由于外 部临时管道横向长、重，加上带水运行，对管体、法兰 及临时支撑架构有较高的要求，因此在筹备和操作 前必须评估装置的密封性能、牢固程度。另外，无论 在外部管道冲洗、定子水系统反冲洗、正冲洗等试 验，都要求确认定子水系统中所有外部水管有大约 ２ ｃｍ／ｍ的坡度，以保证当水泵停运时所有的积水 则，可能没有读数显示。 ３ 结束语 珠海电厂在对１号、２号发电机进行定子冷水 （异物）能够流向底部排空。 在进行发电机水路系统反冲洗前，应先检查０ 系统水路试验的制订、筹备、实施过程中，积累的成 功经验和措施，在今后工作中有一定的参考和指导 意义。 ｍ层的发电机冷却水装置的永久滤网状况，以及反 冲洗用的３只临时滤网的材质、形状及安装位置。以 ４９·