我国是一个严重缺水的国家，水资源分布极不均衡。在我国北方大部分地区，水资源紧缺严重制约着北方地区的经济发展，尤其是电力行业。目前水冷机组冷端效率高，应用十分普遍，但在高效率的同时也存在着电厂选址的局限性，所以发展直接空冷机组能够改变原有的“以水定电”的格局，对我国调整现有能源结构，发展富煤缺水地区电力行业有着深远的意义。
直接空冷技术早在上世纪80年代末期开始应用于国内化工、电力领域，但在大型火力发电机组应用起步较晚，2008年7月，华电灵武电厂投运标志着直接空冷技术正式应用于大型火力发电机组中。2013年底，某厂4×660MW大型直接空冷项目正式动工建设，笔者时任该厂发电运行部汽机主管，全程主持、参与直接空冷系统的基建、调试、运营工作。
本文着重介绍了一种全新的空冷翅片找漏方法“微正压找漏法”在该厂的应用，由于该厂空冷系统过于庞大及基建期施工质量的影响，在整体试运初期，真空系统存在着大量的漏点，首次真空严密性试验测得的漏真空数值高达1000Pa/min，全厂曾经因为空冷管道漏点增大被迫冬季停机一次，损失惨重，真空不合格将严重威胁机组安全。随后投入了大量的人力，物力利用原始氦质谱法及超声波法进行治理，在现场搭设大量的架子，每日均有20余人进行现场找漏，数周后泄漏值仍在500Pa/min左右，距离200Pa/min的合格线还有很大的差距，机组存在着较大的安全隐患。
该厂领导十分重视这一隐患，成立技术攻关小组，笔者任组长，经过对空冷系统泄露漏点小而分散的特点，在全国率先应用了微正压找漏法，在停机过程中利用锅炉余热进行真空找漏，时间少，见效快，效率高，希望本文可以让微正压找漏方法在全国空冷机组中得到应用推广。
1.1 系统简介
该厂1、2号机组采用上海电气斯必克工程技术有限公司生产的机械通风直接空冷系统，3、4号机采用双良节能系统有限公司生产的机械通风直接空冷系统。系统由排汽管道、蒸汽分配管、冷却管束单元、轴流变频调速冷却风机、抽真空管道、凝结水回收管道、电动隔离阀、抽真空系统、清洗系统等组成。空冷系统由8列8行共64个A型框架基本冷却管束单元组成，其中1、2号机每列1、3、5、6、8单元为顺流管束单元，2、4、7单元为逆流管束单元。3、4号机每列1、3、4、6、8单元为顺流管束单元，2、5、7单元为逆流管束单元。每个单元配置一台轴流变频调速冷却风机，其中逆流单元变频调速冷却风机可反转运行，轴流风机置于A型拱顶下面将空气吹过或吸过散热翅片。翅片管总换热面积为2017823平方米，空冷岛进汽温度不大于121℃，进汽压力不大于130kPa同低压缸安全阀动作值。
1.2 系统简图
如图4-1所示，为冬季直接空冷系统简图，其中1、8列风机停运，B、C两台真空泵在运行状态，大机背压值为13.64kPa，空冷岛上背压约为10kPa，此时过冷度约为8℃。
图4-1 直接空冷系统简图
2 微正压找漏的优点及局限性
2.1 微正压找漏的优点
（1）微正压找漏操作简单，耗时短，难度低
微正压找漏是在机组停机后利用锅炉余热，开启高低旁向排汽装置进汽，直至压力高于大气压力10kPa，使蒸汽进入空冷岛，检查空冷岛是否有漏气漏水，从而确定漏点，操作简单。其中运行操作升压时间为1h，空冷岛顶部查漏时间为1h，耗时短。空冷岛顶部仅靠肉眼观察漏气漏水点即可确定并标记漏点，找漏难度低。
（2）微正压找漏覆盖面积广，偏僻位置漏点亦能发现：
微正压找漏使得排汽装置及整个空冷岛区域均为微正压，查漏覆盖面积广，较偏僻位置漏点亦能发现，例如电厂4号机利用微正压查漏方法在蒸汽分配母管及支管上各发现1处漏点，这些位置的漏点处无平台，人工找漏很难被发现，这也是微正压查漏较其他查漏方法最大的优势。
（3）降低人工找漏难度，节约成本，提高效率
微正压找漏措施完成后，人工仅依靠肉眼观察即可判断漏点，查漏时间1h，即可观察标记多处漏点，大大降低了人工成本，提高了查漏效率。
2.2 微正压找漏的局限性
（1）微正压找漏仅在机组停机后进行
微正压找漏仅在机组停机后进行，由于背压高于大气压力10kPa。正常运行中无法进行微正压找漏工作，还需依靠传统找漏方法，如氦气及声波查漏。
（2）对设备可靠性要求高
微正压找漏对设备可靠性要求较高，尤其是高、低压旁路的可靠性，若出现高、低旁故障仅需要快关高低旁即可，尽快建立真空，防止系统超压。
（3）环境温度小于2℃，无法进行微正压找漏工作
根据空冷岛防冻要求，环境温度小于2℃，无法进行微正压找漏工作。
3 微正压找漏措施
3.1 准备工作
（1）停机过程按标准操作卡及时开启机前及汽机本体疏水。
（2）通知设备部汽机专业做好查漏准备，机组停运后上岛，对讲机通讯保持畅通。
（3）汽机打闸后全开后缸喷水和三级减温水。检查锅炉为闷炉状态，提前将贮水箱上满水，将汽泵打闸，待转速惰走至0后，为防止正压找漏凝结水温度及背压上涨对汽泵温度上窜过快的影响，需将汽泵机械密封水调门关闭，停运前置泵，将两台小机做闷缸措施，汽机投连续盘车。
（4）轴封系统保持运行，轴封母管压力保持25kPa-35kPa，大机保留正常真空。
（5）空冷岛保持运行，用高低压旁路系统降低主蒸汽压力＜3MPa，主汽温度随之降低，压力达到3MPa后，退出高低压旁路。
3.2 热工措施
（1）解除大机排汽压力≥48.6kPa三取二强制关闭低压旁路阀联锁。解除高旁减温水压力＜6MPa，高旁快关逻辑。
（2）解除高旁阀后温度＜220℃四取二强制关闭高旁减温水阀联锁。
（3）解除低旁减温水压力低联关低旁逻辑，逻辑解除后高、低旁能自由开启。
（4）解除给水压力＜6MPa，高旁自关逻辑。
（5）大机A、B低压缸排汽压力变送器各解除两个，取样门关闭，排污门打开，各保留一个压力变送器用于监视。
（6）同理保留空冷岛上部2个压力变送器，注意电厂低压缸排气压力变送器最大量程105kPa，空冷岛上部压力变送器量程较大故应该对比监视，切忌将压力提高至大于空冷岛或低压缸隔膜承受压力。
（7）热工检查高低压旁路调节阀控制装置正常。
3.3 微正压找漏操作
（1）检查再热蒸汽压力为“0”，高、低旁为全关状态。
（2）大机破坏真空，排汽压力至90kPa，立即关闭真空破坏门并注水，空冷岛风机全部停运，全部隔离门保持开启，停止大机真空泵。
（3）关闭汽机本体高中压缸全部疏水，闷缸，所有去排气装置疏扩的管路疏水门均关闭，关闭高、低加危机疏水调节门及电动门，关闭VV阀，关闭两台汽动给水泵泵体机械密封水进水调节门及四个出口手动门，将轴封加热器疏水用危急疏水侧带，将正常疏水手动门关闭，防止正压蒸汽倒窜至系统中。
（4）检查低旁后减温水调节门及截止门开启，压力正常，无低旁快关信号，稍开高压旁路阀，由于高旁后压力温度上涨存在滞后性，后期上涨速度较快，建议前期开启10%左右，就地检查高旁阀及管道无异常振动。
（5）待高旁压力上升后准备开启低旁，再热压力升至0.2MPa，稍开低旁调节阀缓慢向空冷岛送汽，高低压旁路配合维持再热系统压力0.2MPa—0.3MPa，再热压力稳定后可将低旁投入自动控制。
（6）适量控制低旁减温水及三级减温器减温水流量，监视大机排汽压力及空冷岛排汽压力缓慢上升，空冷岛压力测点最高值至105kPa，控制排汽压力高于本地大气压（93.5kPa）10 kPa，瞬间波动最高点压力值≯108 kPa（空冷岛防爆膜≥120kPa动作爆破）。
（7）自空冷岛送汽至找漏结束，大机及空冷岛背压每变化2 kPa向岛上人员通报一次。
（8）排气装置排气压力达到105kPa，空冷岛上部排气压力达到103kPa后，关闭高、低旁，空冷岛保压找漏。
（9）找漏工作完工，检查高低压旁路退出，再热消压至“0”，确认岛上人员撤离后启动大机真空泵。
（10）大机及空冷岛背压降至30kPa，开启汽机本体各部疏水，保持30分钟，停真空泵，开启真空破坏阀破坏真空到“0”。
（11）轴封系统停运执行相关规定。
3.4 危险点分析
（1）现场通讯保持畅通。
（2）大轴晃度、盘车电流变化，参数异常立即停工，关闭高低压旁路，尽快建立真空。
（3）高、低旁投入后就地检查是否有汽水撞击。
（4）空冷岛排汽量控制缓慢均匀，严禁大机排汽装置及空冷岛参数超设备厂家限值(压力＜115kPa，温度＜110℃）。
（5）找漏工作结束后，先建立真空，汽机本体疏水彻底，再破坏真空，避免湿蒸汽留存在汽缸内。
（6）找漏工作原则不超过1小时，避免空冷岛和低压缸长时间处于临界状态，大机排汽温度保持82℃-97℃。
（7）环境温度＜2℃，禁止微正压法找漏。
4 微正压找漏前后效果对比
2015年8月29日12:04分，四号机组负荷664MW，取后5分钟平均值：502Pa/min，数据如表4-1所示。
电厂4号机组于2015年9月停机后立即采取微正压查漏，共查出大小漏点12处，在蒸汽分配管与散热器结合面处的密封板，还有一些热工的取样管均发现漏点，特别在蒸汽分配母管底部及分配支管顶部各发现一处漏点（位置极其隐蔽），4号机组在2015年7月份168后正式移交，真空系统严密性不合格的主要原因是安装质量和焊接技术的问题，对泄露点进行处理后，真空严密性有明显的提高，使得空冷岛的经济性与安全性能进一步提高。
5 微正压找漏改进方案
电厂微正压找漏措施由于设备的限制，还存在一些不足，需要进一步改造设备，优化方案。
改进方案一：在凝结水系统中凝泵旁路加一热泵或在凝泵出口管道增加一路除盐水补水，为凝结水杂用管路提供水源。
由于微正压找漏需开启低旁减温水及三级减温水控制排气装置进汽温度，其水源取自凝结水杂用水源，目前电厂找漏过程中只能保持凝泵运行才能提供凝结水杂用水，但随着排气压力的升高，凝泵入口水温会随之升高，超过凝泵厂家允许温度80℃，找漏过程中有一定危险，所以针对这一隐患可在凝泵旁路增加一热泵或在凝泵出口增加一除盐水
图4-2 微正压找漏改进方案图
改进方案二：大机真空泵入口加装冷却器，冷凝未凝结蒸汽，提高真空泵工作能力。
在大机真空泵入口加装冷却器，启动大机真空泵后可根据冷凝水量侧面观察空冷岛上部蒸汽升腾的情况，使设备部找漏人员肉眼更容易确定漏点位置，提高微正压找漏效果。正常运行中也可提高真空泵工作能力，节能降耗。国能集团鸳鸯湖电厂现已改造完毕，效果显著。
6 第二代微正压找漏方法设想
第一代微正压找漏方法较原始方法氦质谱法和超声波法有先进的地方，但在实际应用中存在一点不足，就是第一代微正压找漏法对于管道底部的漏点有较大的成效，可将蒸汽凝结的水从管道底部孔隙中挤出从而找到漏点，但对管道上方的查漏还是存在不足。
由于哈密电厂是全国唯一应用微正压找漏的电厂，故哈密电厂一直走在微正压找漏前端，介于第一代微正压找漏的不足，我大胆设想第二代微正压找漏措施，大致有两种方案：
方案一：结合氦质谱仪进行顶部查漏
在空冷岛为负压条件下，将部分氦气注入空冷岛内，随着空冷岛内压力由负压变至正压，该部分氦气密度比空气密度低，会盘踞在管道顶部，再利用高精度氦气检测仪即可查出那段管道顶部存在漏点。
方案二：加入密度较低的不溶于蒸汽和水的着色剂
加入一种密度较低的不溶于蒸汽和水的着色剂可以在空冷岛内部压力由负压转正压的同时，缓慢将该气体由管道顶部裂隙中挤出，可用肉眼观察即可找到漏点，非常方便，但出于笔者能力有限，目前还未找到该种廉价低密度着色气体。
7 总结
通过对空冷系统漏点的分析在国内率先应用微正压找漏方法，该方法具有耗时短、操作简单、难度低、覆盖面积广等优点，也大大降低了人工找漏难度，节约了成本，试验前电厂真空泄漏量为500Pa/min，试验后真空泄漏量降为200Pa/min，试验耗时约1小时，显著提高了空冷效率。第一代微正压找漏方法我有幸在中电联举办的第六届全国空冷技术研讨会中介绍推广，收到了业内一致好评，第二代微正压找漏方法为笔者一种设想，改进了第一代找漏方法中对管道上部漏点的不足，应用第二代找漏方法可能将真空泄漏量降至50Pa/min以内，将有很大的经济价值，值得在国内各大空冷电厂进行推广。
参考文献
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[4] 张超. 哈密电厂真空找漏措施. 哈密：神华国能哈密电厂
论文作者:张超
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/12
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