李祥奎 陈锦裕 李海业
福建福清核电有限公司 福建福清 350300
摘要：某电厂凝汽器在安装与调试过程中，出现了水室衬胶破损、焊渣损伤钛管、汽侧灌水试验时钛管泄漏等多个问题。文章简单介绍了凝汽器的结构形式和特点，通过对凝汽器安装与调试过程中出现的问题及原因进行了汇总分析，给出了解决方案，提出了改进意见，避免后续机组凝汽器出现同样的问题，从而提高安装质量，保证设备安全稳定的运行。
关键词：凝汽器；钛管；泄漏；振动
1凝汽器结构形式和特点简介
凝汽器在汽轮机蒸汽动力循环中是必不可少的“冷源”，其主要任务是由循环冷却水带走排汽废热，使之凝结成水，并在排汽口形成高真空；由凝结水泵抽走凝结水，维持热井正常水位；由抽气器将漏入的空气及排汽凝结时析出的不凝结气体抽走，防止真空恶化。
某电厂一号机组设计两台凝汽器，每台凝汽器采用双壳体、单流程、单背压、表面式湿冷、钛管凝汽器。凝汽器体积较大，其总体布置如下图1所示。
图1 凝汽器总体布置图
该凝汽器的特点主要有：换热面积大；以海水作为冷却水；管束有0.5％的倾斜度；刚性支撑，刚性连接；设置有磁性滤网；旁路流量大；模块设计，模块制造，现场拼装。
凝汽器由上喉部、下喉部、壳体（包括热井、水室）、凝汽器底部的支座、与凝汽器相关的旁路扩散器、疏水扩容器等组成，具体布置见图2。凝汽器上喉部与汽轮机低压缸下半缸体刚性联接，下喉部内安装有联合低压加热器及其相关组件。
图2 凝汽器模块组成图
2 出现问题、原因分析及经验总结
2.1焊渣和异物损伤钛管
2.1.1问题描述
钛管束是凝汽器中最重要的部件，汽水热交换在管束表面进行。电厂凝汽器主凝结区顶部外围的管子采用Φ22.225×0.7mm的钛管，主凝结区及空冷区管子采用Φ22.225×0.5mm钛管。凝汽器上喉部完成与低压缸外缸的焊接后，因施工需要，工作人员进入凝汽器内部，发现凝汽器钛管锈蚀严重，且管束内部有很多焊条、木块、布屑等杂物，特别是顶部两排区域。
图5 焊渣附在钛管上
2.1.2原因分析
施工单位在凝汽器上部进行焊接、切割等动火工作时，凝汽器钛管上部的保护设施不够严密（虽然钛管上的保护层在抽真空时才拆除），造成石块颗粒、焊条及其他金属物落入管束中。甚至有大量高温焊渣漏入钛管，并粘接在钛管上，可能造成钛管被焊渣高温烫伤。在凝汽器汽侧内部施工全部完毕后，安装单位需要拆除钛管表面的保护层。在拆除过程中，施工人员在拆除过程中赶工期，导致很多保护层表面的异物及小颗粒抖落入凝汽器钛管管束中，给后期凝汽器汽侧防异物造成了很大的困难。
2.1.3技术方案及经验总结
对凝汽器内的异物进行清理，用磁棒将金属物全部清除，再用吸尘器将小的颗粒物吸出，对钛管表面的锈迹进行擦拭，再检查是否有烫伤的地方。处理完成后对汽侧内部进行全面的检查，确认所有的异物都已经清理出去，再对汽侧进行灌水，对汽侧管束间的颗粒进行冲洗，使小颗粒尽可能的掉落入热井中。对凝汽器内部钛管顶部三层、各个汽道表面两层钛管进行涡流探伤检查，涡检结果发现钛管管束发现7根不通管和36根凹痕管。后经各方会议讨论，对7根不通管采取了堵管措施，36根凹痕管作为后续在役检查重点跟踪项。
对于此次凝汽器钛管异物、焊渣情况，如果在施工过程中保护到位，是完全可以避免这种情况发生的。在后续机组安装过程中，凝汽器钛管模块就位后，安装公司在对钛管管束模块铺设保护层时，设立一个检查点，由监理、业主、项目部相关部门对保护是否全面进行检查，检查合格后再进行施工。在凝汽器汽侧全部施工完毕后，施工人员在拆除保护时，由安装公司指定一名技术员指导施工人员拆除，项目部相关部门人员对施工过程进行监督、抽检，加强施工过程的监督力度。
2.2钛管泄漏
2.2.1问题描述
凝汽器与低压缸焊接后，对凝汽器汽侧进行了一次充水试验，以检查真空系统的严密性和焊缝的严密性。凝汽器在进行汽侧灌水试验时发现壳体模块（三）有一根钛管泄漏，管内有水漏出，说明是钛管中间某个部位发生了泄漏，工作人员随即使用木塞，临时封堵了这根钛管。凝汽器钛管泄漏在运行中会造成海水进入到凝汽器汽侧中，造成汽侧设备的腐蚀，而且会严重影响二回路的水质。
2.2.2原因分析
试验结束后检查发现，该钛管中间有一凹陷损伤，是导致泄漏的直接原因。钛管在出厂前都做过水压试验，没有发现泄漏。现场根据该处钛管的位置以及损伤的位置，我们分析主要有两种原因造成钛管的泄漏：一是该壳体模块在运输过程中出现了问题，钛管被异物磕碰；二是钛管就位后，在施工过程中有异物掉落碰伤钛管。壳体模块管束侧面在现场保护措施中，只有一层防火布罩住，该措施可以防止轻异物进入管束中，但上方跌落的重物还是有可能碰伤到侧面的钛管，应该加强管束侧面的保护。
2.2.3技术方案及经验总结
对损坏的钛管进行拔管，拔出钛管后，检查、修补端管板上已拔除冷却管位置的管孔，合格后装焊盲管，先进行胀管，采用手工胀接方式，胀接后管段不应有起皮、皱纹、裂纹和偏斜等缺陷，再使用钛丝焊接。工作完成后，对钛管管口焊缝及周围管口焊缝做PT检查，后用橡胶堵头封堵。
在不能重新安装冷却管的情况下，对受损冷却管进行拔除、封堵，即不影响有效冷却面积，又能确保凝汽器汽水分侧的原则。同时，该封堵方案操作简单快捷，是某电厂1#机凝汽器冷却管受损问题的有效处理方式，值得后续借鉴。
2.3钛管改造
2.3.1问题描述
某电厂一期工程（1，2号机）的参考电站在机组运行后，凝汽器部分冷却管发生了碰磨断裂现象。由于电厂一期工程凝汽器总体设计按照参考电站执行，其外形和总体布置方案与参考电站完全一样，因此参考电站的运行经验反馈对某电厂工程意义重大。
参考电站3号机凝汽器在某次机组100%甩负荷后发生海水泄漏进汽侧空间，检查发现模块一顶部有2根冷却管发生泄漏，随后进行了临时堵管处理。在后续小修期间，进凝汽器内部检查发现碰磨情况如下：碰磨主要发生在汽道迎流面部分钛管，模块一顶排共有19根，模块四顶排共有12根。
图6 钛管振动摩擦断裂
2.3.2原因分析
裂口钛管的裂纹性质为疲劳裂纹，裂纹起源于钛管内表面、起源位置应在焊缝处，裂纹的产生与振幅过大导致弯曲应力过大有关。厂家认为凝汽器冷却管碰磨的根本原因是旁路阀后蒸汽参数较高、流量很大，凝汽器喉部空间有限，旁路投运时，喉部汽相流场不均匀性有所增加，因气流激振引起局部冷却管振幅过大所致。
经分析冷却管材料、固有频率、最长跨距、旁路扩散器设计出口参数校核计算结果均满足相关规范要求，但DTC的设计规范与技术支持方的规范存在差异，凝汽器流场分析发现管束顶部工字钢下方（顶排冷却管碰磨区域）存在局部涡流区。
2.3.3技术方案及经验总结
根据参考电站出现的情况，某电厂一期工程凝汽器将采取加装防磨条并进行局部预防性堵管方案。加装防磨条能改善凝汽器的振动情况，在不影响凝汽器性能及凝结水水质的情况下，防止冷却管间碰磨情况的发生。
（1）安装防磨条
对于管束模块二、三，从第3跨至第21跨（共19跨），在每跨管指la～3a，1b～3b顶部各安装2层防磨条。
对于管束模块一、四，从第3跨至第21跨（共19跨），在每跨管指1a～4a，lb～4b顶部安装多层防磨条。
从表中可知，该堵管措施不影响凝汽器换热性能。
3.结束语
某电厂一号机组凝汽器的安装调试工作已经基本结束，衬胶损坏和焊渣异物均是安装期间不注意保护造成的，需花费大量的人力物力消除缺陷，不仅影响安装进度，还降低了安装质量。除此之外，很多问题也只是暂时处理，具体效果还需运行时再观察分析，给凝汽器后期运行带来隐患。在后续机组凝汽器的安装与调试过程中，我们应汲取经验，避免类似情况再次发生。
参考文献
[1]东方汽轮机有限公司，某电厂1、2号机组凝汽器运行维护手册，2012
[2]上海双浦橡胶防腐衬里有限公司，某电厂1#机项目衬胶修复技术方案，2013，[M]
[3]东方汽轮机有限公司，某电厂1&2号机组凝汽器、低加防护规范，2011，[M]
作者简介
李祥奎（1988—），男，山东济宁人，本科，助理工程师，现从事核电厂检修工作。
论文作者:李祥奎,陈锦裕,李海业
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：凝汽器论文; 钛管论文; 电厂论文; 异物论文; 模块论文; 喉部论文; 机组论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;