摘要：凝汽器是火力发电厂机组重要的冷凝设备，它的正常运行对整台机组的安全性和经济性有着很大的影响。本文详细阐述凝汽器钛管泄漏原因的同时，介绍了几种常用查漏方法的原理与操作，并分析了不同查漏方法的利与弊。
关键词：凝汽器 钛管 查漏
0.引言
凝汽器是火力发电厂的大型换热设备，其作用是在汽轮机排汽口建立高度真空提高蒸汽可用焓降的同时，也将排汽凝结成水，重新送回锅炉，是整个汽水循环的重要环节。沿海电厂循环冷却水大多取至海水或者江河的入海口，水中还有大量的盐等杂质，故凝汽器换热管束常采用耐腐蚀的钛管，但由于安装、制造工艺、机械碰撞等原因，钛管容易发生泄漏。在汽侧真空的情况下，海水将直接混入凝结水，并迅速进入汽水循环系统，导致锅炉受热面与汽轮机积盐积垢，严重时汽轮机通流面积大幅减小，无法继续运行。
1、泄漏指标、常见泄漏点与原因
鉴于海水泄漏的巨大危害，采用海水冷却的凝汽器，常设计有在线检漏系统，利用真空泵将凝结水从处于真空运行状态下的凝汽器热井中抽出，将抽出的样水通过在线化学分析仪表测量钠离子含量、电导率、PH值、含氧量以及硬度，依照不同的指标等级制定不同的处理措施，常见的运行处理方法有加大排污、锅炉侧加药、海水侧加木糠、海水侧降压运行以及停机处理。
从实际来看，造成凝汽器钛管泄漏的原因大致可分为四大类。第一类，制造工艺不足，为了增强换热效率，钛管一般都较薄，刚度较小，导致管束抗振性稍差，如果制造过程中品质把控不严密，出现部分钛管减薄，或者材料纯度不够，容易在此处出现裂缝或者断裂。第二类，安装工艺不足，为了保证密封性能，钛管与前后管板常采用胀-焊的工艺，如果胀口间隙过大，容易出现焊口松脱，间隙过小，在钛管受热膨胀后受压变形，钛管与中间管板的间隙过大，也会在运行时振动，造成管外磨损减薄。另外抽真空管封头垫片安装不严密也将导致泄漏。第三类，汽水冲刷，靠近疏水口的位置，如果出现扩容器失效，大量高温疏水蒸汽直接冲刷管束，容易造成钴管束失效。第四类，机械撞击或刮伤，汽轮机检修残留废弃物或者叶片金属脱落，海水中沙石、贝壳等对钛管的撞击也会导致凝汽器泄漏。
2、运行查漏方法
运行中的机组，凝结水品质超过正常范围，经过相应措施处理后仍无法恢复，可采取凝汽器单侧解列的方法查找泄漏点。具体做法是：将机组负荷降低至规定值，关闭凝汽器一侧循环水进、出口电动蝶阀，开启疏水阀放尽管道与水室内的海水，打开水室人孔门，用保鲜膜将前水室钛管密封严密，在后水室点燃蜡烛或者用烟气，一根一根钛管进行试验，往里吸的即是有泄漏，做好标记，将其前后两端堵塞隔离。还有一种是肥皂泡法，在钛管、连接螺栓和法兰的地方用肥皂水涂抹，一旦该处不严密存在漏真空现象，则改处泡沫在大气压的作用下会破灭，这样就能找到漏点。
对于具备凝汽器单侧解列运行的机组，凝汽器单侧解列查漏操作简单，而且能维持机组继续运行，泄漏量不大的情况有较大的优势。但由于钛管众多，检查时间较长，对凝结水品质控制是一个考验，另外查漏过程采用肉眼观察火苗、烟气或者肥皂泡，对于微小泄漏不易被发现。
3、停机后查漏方法
对于泄漏量较大，机组被迫停运后的检修查漏工作，可采用的方法较多，有汽侧灌水查漏法、荧光法、氦质谱检漏法、超声波法。
凝汽器汽侧灌水查漏的具体做法是将与凝汽器汽侧相连管道阀门均关闭，对汽侧注水，从水室人孔门逐根检查钛管、各法兰面是否有水渗出。该方法操作简单，查获率高，是停机后查漏首选方法，但对于微小泄漏，因钛管中有残存的海水，须将钛管全部干燥，工作量较大。
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荧光法是在灌水查漏的基础上，往凝结水中加入高亮荧光剂，随着凝结水往海水侧渗透，荧光剂将吸附在泄漏点周围，再使用检漏专用荧光灯照射，就能轻易地锁定泄漏点并清楚地知道泄漏量大小。由于荧光剂对环境有一定的污染，凝汽器中的水不能直接排走，须经过凝聚沉淀，后期处理难度较大，对于大容量凝汽器，适用范围较窄。
氦质谱检漏法是利用氦气作为示漏气体，并用专用检漏仪进来测定的方法。在循环水侧注入氦气，在凝汽器真空负压的作用下，氦气经漏点迅速进入真空系统，随真空系统的不凝结气体经真空泵排向大气，利用高精度氦质谱检漏仪在真空泵出口取样分析，检测出氦气的含量，从而判断该侧是否存在漏点及漏点大小。确认该侧存在泄漏后，利用涂布薄膜，每次覆盖1/2检测工作面，检测是否有氦气存在，逐次缩小可疑泄漏区域，最终找出漏点所在。由于氦气无毒无污染、穿透能力强、化学性质稳定、测量误差小，氦质谱检漏法有着在线查漏、速度快、灵敏度高、操作简单等优点，正不断被大型机组凝汽器查漏所采用。
超声波法，利用超声波探测仪对分子摩擦所产生超声波信号进行提取、分析、跟踪和处理的技术。当凝汽器管子发生泄漏时，气体分子在泄漏点的拥挤摩擦会产生特殊分子信号，探测仪对这种信号进行分析，并对周边环境的噪音做屏蔽处理，最终通过耳朵听与信号显示器数值变化来分辨、确定泄漏管。该方法识别率高，且不局限于凝汽器泄漏，具有较高的实用性，但由于设备精密，电厂普遍不会配置，需寻找专业人员，时间与经费上花费较大。
4、特殊案例
由于凝汽器系统的复杂性，出现凝结水品质不合格时，常需要多种查漏方法方能确认漏点，但也存在个别非海水泄漏引起的凝结水品质变差的情况。
广东某天然气电厂，凝汽器使用钛管海水冷却，其#3机组2016年8月启动过程中，钠离子含量迅速涨至11.6ppb，加强锅炉排补并在循环水侧加木糠后，钠离子含量一直稳定在5.0ppb左右，根据现象初步怀疑为凝汽器本体轻微泄漏，停机灌水查漏，未发现异常。再次启机，升速过程中，钠离子含量持续上涨至1000ppb，紧急停机后灌水查漏仍未发现漏点。
为确认泄漏情况，打开人孔门检查低压缸叶片，未发现积盐，同时对#3机凝汽器相连的外部管道进行排查，凡是与海水连接导致有倒吸可能的管道都进行检查或割管隔断，经过后续几次启机试验，每次转速1500rpm左右钠离子含量突然上升，额定转速时又快速的下降。该厂请来技术指导，分别通过荧光剂和氦质谱仪查漏法对凝汽器本次再次进行检查，最终确认凝汽器本体无泄漏。
数据排查过程中，化学人员发现高压过热蒸汽钠含量偶然超标，而该厂高压汽包中除盐需要加入磷酸钠，正常运行时过热系统中不会窜入钠离子，怀疑问题出在汽包内。经停炉检查，高压汽包惯性分离器有一条约7m长的裂缝，最宽处缝隙约有3mm，水分离效果不好，启停机过程中，含有大量钠离子的高压饱和水进入过热蒸汽系统，从而进入凝汽器导致凝汽器钠含量偏高。
5、总结
利用海水冷却的凝汽器，海水泄漏危害着整个汽水系统的安全运行，如何在海水泄漏初期及时发现，并查出具体泄漏点进行堵漏，及时恢复机组的可靠运行，显得极为重要。在这过程中，有效的查漏方法的选择，往往能使整个查漏工作事半功倍。本文详细介绍了常用的凝汽器查漏方法，同时也列举了特殊案列，为海水冷却机组凝汽器查漏工作起到一定的指导作用。
参考文献：
［1］DL/T712-2000《火力发电厂凝汽器选材导则》.
［2］DL/T561-2013《火力发电厂水汽化学监督导则》.
［3］王军伟，李臣，杨茂祝. 凝汽器钛管泄露原因分析及预防措施［1］.广东电力，2012（09）.
［4］吴钜成.凝汽器钛管在线快速查漏方法的探讨
作者简介：
高文英（1989-），女，热能与动力工程助理工程师，广东人，从事火力发电厂化验工作。
论文作者:高文英
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/1
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