1 前言
汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)不嚴(yán)密、存在漏點(diǎn)是汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不合格的重要原因。大小不一的漏孔在機(jī)組運(yùn)行時(shí)引起真空度下降，給汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性都會(huì)帶來不利影響。其一，真空度下降導(dǎo)致機(jī)組汽耗上升，降低機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，嚴(yán)重制約了機(jī)組的負(fù)荷。其二,真空度降低使排汽壓力、排汽溫度升高，嚴(yán)重時(shí)引起汽輪機(jī)低壓缸脹差發(fā)生異常變化和低壓缸變形，改變機(jī)組中心，造成機(jī)組振動(dòng)劇烈，甚至可能引起故障停機(jī)。
對(duì)于汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)檢漏，由于體積大，管道復(fù)雜，不可見，檢測(cè)難度很大。尤其是空冷機(jī)組，排汽管道直徑大, 焊縫長，接口多，空冷散熱器溫度高，體積龐大，管束數(shù)量多, 翅片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)難度極大。汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)檢漏問題長期困擾著電廠的技術(shù)部門，傳統(tǒng)所用的各種檢漏方法均存在各種缺陷，達(dá)不到預(yù)期的效果，尋求一種好的檢漏方法，以便在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏及堵漏尤為重要。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是目前國際上的檢漏方法，具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高、無損傷性等優(yōu)點(diǎn)。
2 氦質(zhì)譜檢漏原理
氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是以無色、無味的惰性氣體氦氣為示蹤介質(zhì)、以磁質(zhì)譜分析儀為檢測(cè)儀器，用于檢漏的一種檢測(cè)技術(shù)，它的檢漏靈敏度可達(dá)10-14～10-15Pa?m3/s，可以準(zhǔn)確確定漏孔位置和漏率。氦質(zhì)譜檢漏儀主要由質(zhì)譜室、真空系統(tǒng)組件和電子學(xué)控制元件三大部分組成。質(zhì)譜室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和機(jī)械泵之間，利用分子泵對(duì)不同氣體具有不同壓縮比的特點(diǎn)，氦氣逆著分子泵的抽氣方向進(jìn)入質(zhì)譜室。檢漏儀在質(zhì)譜室中將氣體電離,這些離子在加速電場(chǎng)的作用下進(jìn)入磁場(chǎng)，在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),由于不同荷質(zhì)比的離子具有不同的電磁學(xué)特性，偏轉(zhuǎn)半徑各不相同，在擋板的作用下，氦檢漏儀的收集板只允許帶正電的氦離子被接收到，單位時(shí)間到達(dá)收集板的氦離子對(duì)應(yīng)于一個(gè)電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)正比于進(jìn)入到達(dá)收集板氦離子的數(shù)量，電流信號(hào)經(jīng)過放大后顯示在質(zhì)譜儀的顯示面板上，其大小反映了泄漏點(diǎn)的漏率，通過泄漏率大小來確定該位置泄漏程度的大小。
氦質(zhì)譜檢漏儀的示蹤氣體選用氦氣,是因?yàn)楹饩哂幸韵聝?yōu)良特性：
?、俸庠诳諝庵械暮繕O少，體積含量為5.24×10-6，如果氦氣在環(huán)境中的含量超過標(biāo)準(zhǔn)，可以比較容易地探測(cè)到極微量的氦氣；
?、诤し肿有?、質(zhì)量輕、易擴(kuò)散、易穿越漏孔、易于檢測(cè)也易于清除；
③氦離子荷質(zhì)比小，易于進(jìn)行質(zhì)譜分析；
?、芎馐嵌栊詺怏w，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)腐蝕和損傷任何設(shè)備；
⑤氦氣無毒，不凝結(jié)，極難容于水。
3 汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)檢漏
3.1 檢漏方案
汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)的氦質(zhì)譜檢漏通常采用負(fù)壓采樣法。檢漏時(shí)先將快速取樣裝置的探頭置于被測(cè)機(jī)組真空泵汽水分離器的排氣口，由于機(jī)組排出的氣體中水蒸汽含量較高，通常要在探頭前裝凝汽裝置加以保護(hù)。筆者在準(zhǔn)大發(fā)電廠檢漏時(shí)發(fā)現(xiàn)，若不在探頭前加裝凝汽裝置，測(cè)試3~5分鐘后，大量的水汽凝結(jié)后堵塞取樣裝置探頭的細(xì)小空隙，使得檢測(cè)無法進(jìn)行。
檢測(cè)前用噴槍將氦氣噴射在與真空系統(tǒng)有關(guān)的可能泄漏的汽水閥門法蘭、閥桿及焊縫附近,如果被測(cè)處有漏點(diǎn)，氦氣就會(huì)通過漏點(diǎn)被吸入真空系統(tǒng)，再通過真空泵排氣口排出，在取樣孔處由探頭采集并送至氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)。該方法操作簡便、快捷,不需要觸動(dòng)電廠的任何設(shè)備。
3.2 使用儀器時(shí)需注意的問題
檢漏儀的響應(yīng)時(shí)間會(huì)影響檢漏工作的速度，正常運(yùn)行的儀器響應(yīng)時(shí)間不大于3s。筆者實(shí)測(cè)時(shí)，在漏點(diǎn)處噴射氦氣5～10s后，檢漏儀就發(fā)生響應(yīng)，對(duì)于如此龐大的真空系統(tǒng)，其反應(yīng)是相當(dāng)?shù)撵`敏。
檢漏時(shí)噴槍在漏孔處停留的時(shí)間應(yīng)為儀器響應(yīng)時(shí)間的3倍，該時(shí)間再加上氦氣在真空系統(tǒng)中的傳遞時(shí)間，即為兩次噴氦的最小間隔時(shí)間，當(dāng)然真空系統(tǒng)越龐大，該間隔時(shí)間也越長。筆者根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，兩次噴氦的最小間隔時(shí)間控制在30s左右，即如果次噴氦后30s內(nèi)檢漏儀還沒有反應(yīng),則可進(jìn)行第二次噴氦。
清除時(shí)間在理論上與響應(yīng)時(shí)間相同，但由于儀器零件對(duì)氦的吸附和脫附作用的影響,清除時(shí)間一般要更長些。筆者測(cè)算，在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-9P a ?m3/s的微漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須1分鐘；在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-8P a ? m3/s的中漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間約須2分鐘；在測(cè)試到數(shù)量級(jí)為10-7Pa?m3/s的大漏漏點(diǎn)時(shí)，清除時(shí)間在3分鐘左右；
3.3 檢漏階段
汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)涉及面較廣，有可能產(chǎn)生泄漏的部位很多，由于檢漏涉及面廣、工作量大，筆者在檢漏時(shí)將疑漏部位劃分為三組，分三個(gè)階段進(jìn)行檢漏。
階段的目標(biāo)是放在低壓加熱器的正常疏水和危急疏水管路、負(fù)壓段抽汽管連接法蘭、低壓加熱器的抽氣管路、抽氣設(shè)備至凝汽器管路、低壓旁路隔離閥及法蘭、真空破壞門及其管路、凝結(jié)水泵盤根等處。這個(gè)階段的管路、法蘭和閥門眾多，這也意味著可能有泄漏的部位多，泄漏概率大。
第二階段的目標(biāo)是放在主機(jī)低壓缸軸封、低壓缸水平中分面、低壓缸安全膜、軸封加熱器水封。
第三階段的目標(biāo)是放在凝汽器（排汽裝置）本體上的人孔、管道接口、壓力溫度測(cè)點(diǎn)接口、熱井放水閥門、凝汽器汽側(cè)放水門、低壓缸與凝汽器（排汽裝置）喉部連接處等。由于大部分的疑漏點(diǎn)都位于高處，且凝汽器喉部與其四周的混凝土結(jié)構(gòu)間隙僅有25cm左右, 人員無法進(jìn)入，為了方便和安全地對(duì)疑漏點(diǎn)進(jìn)行噴吹氦氣，筆者采用一根長度合適的竹竿進(jìn)行引流，對(duì)喉部等高處進(jìn)行噴吹氦氣。
4 結(jié)論
汽輪機(jī)真空系統(tǒng)龐大，檢漏前必須仔細(xì)分析與泄漏相關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定檢漏方案，逐個(gè)排查檢測(cè)。
氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)作為一種的檢漏方法，它操作方便、快速準(zhǔn)確、靈敏度高、無損傷性，可以在機(jī)組正常運(yùn)行進(jìn)行檢漏，減少停機(jī)經(jīng)濟(jì)損失，為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。
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