严密性试验方法及标准

直接空冷机组的真空严密性试验方法及标准
Vacuum-tight Test Method and Standard of Direct Air-cooling Unit
华北电力科学研究院有限责任公司(北京100045) 刘邦泉
摘　要:我国北方地区普遍寒冷缺水,电站建设往
往受制于水源。直接空冷方式逐渐引起重视。但
直接空冷系统庞大,真空严密性试验如何进行,原
先标准是否能在该系统上继续使用,是值得探讨
的问题。介绍了我国首台大型直接空冷机组——
山西大唐云冈热电有限责任公司(简称云冈热电)
200MW直接空冷机组真空严密性试验的过程及
方法,供大家参考。
关键词:直接空冷;真空严密性;标准
中图分类号:TK264.1
文献标识码:A
文章编号:1003-9171(2004)05-0010-02
1　真空的形成原理
凝汽器是汽轮机组的一个重要组成部分,其作
用是在汽轮机排汽口处建立并维持要求的真空,使
蒸汽在汽轮机内膨胀到指定的凝汽器压力,以提高
汽轮机的可用焓降,将更多的焓降转变为机械功,
同时将汽轮机排汽凝结成水,再重新作为锅炉给
水,参加到热力循环系统中去。其运行工况的正常
与否,直接影响到整个机组的安全和经济运行。
凝汽器的真空,即汽轮机的排汽压力,是蒸汽
在凝汽器内凝结与凝结水之间形成的平衡压力。
汽轮机排汽在恒压下将汽化潜热传给冷却介质,
凝结成水。冷却介质的温度总是要低于被凝结蒸
汽的温度,这样才能使凝汽器正常工作。由于蒸汽
凝结成水时,体积骤然缩小(如在4.9 kPa的压力
下,干蒸汽比水的体积约大28 000倍),所以凝汽
器内会形成高度真空。
实际上汽轮机装置不可能绝对严密,处于真
空状态的汽轮机低压排汽室、凝汽器管道和阀门
总会有一定数量的空气漏进来,此外锅炉来的新
蒸汽、疏水,蒸汽排放等也要带来一部分气体。因
此,进入凝汽器的实际上并非纯蒸汽,而是汽气混
合物。凝汽器内的压力就是这些混合气体的分压
力之和。因此,系统设有真空泵不断地将漏入凝汽
器的空气抽出,以免漏入凝汽器的不凝结的空气
逐渐积累,使凝汽器内的压力升高。
凝汽器内真空越高,汽轮机的可用焓降就越高,
更多的焓降转变为机械功,因此机组效率越高。
对于采用直接空冷凝汽器(ACC)的机组来
说,ACC使用空气作为冷却媒质,因此该类冷却
系统无须使用冷却水。对于气候寒冷干燥缺水的
北方地区来说,这种冷却方式更具有发展潜力,正
越来越引起人们重视。对于直接空冷机组,影响真
空的因素很多,主要有空冷系统进口空气的温度、
进口空气的流量、真空系统的严密性等,其中进口
空气的温度完全受当地自然条件所决定,即随着
气候、季节而变化,人力难以改变,而进口空气的
流量则

可以通过强制冷却的空冷风机在一定范围
内来调节。
2　真空严密性的意义
对ACC而言,尽最大的努力防止空气进入
其真空系统是至关重要的。不可凝气体的增加可
能影响排空系统的运行并导致下列危害:
(1)影响ACC内换热条件,机组效率下降;
(2)凝结水含氧量高导致的腐蚀问题;
(3)在寒冷季节运行时,当环境温度低于+
2℃时将导致凝结水结冰。
真空严密性试验就是为了检验真空系统漏入
空气量的大小。
按照部颁标准,新建大型机组的真空严密性
的指标为0.3 kPa/min,试验以真空泵全部停止
开始计时,试验进行8 min,取后5 min真空下降
的平均值计算。
3　云冈热电真空系统组成
云冈热电1、2号机组(2×200MW)是我国首
次在大型机组上采用直接空冷技术。其真空系统
主要包括汽轮机排汽装置、ACC及高低压加热
器、凝结水箱、本体疏水泵等组成。系统抽空气靠
3台水环真空泵。在正常情况下,采用一用一备的
10 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER No.5　2004方式来排除真空系统的不可凝气体。
4　真空严密性试验过程
由于直接空冷系统过于庞大,就如何进行真
空系统严密性试验,参建各方都没有太大的把握。
最后决定先按部颁标准方法先进行试验,看试验
结果如何,再进行讨论。
2003年10月22、29日,我们在空冷风机投
自动位置和手动位置分别进行了1号机组真空严
密性试验。试验时全部真空泵停止运行。试验共
进行了8 min,机组负荷分别为200 MW和180
MW,具体试验数值见表1。
表1　1号机组真空严密性试验结果
试验时间
/min
空冷风机自动位
机组负荷200 MW
空冷风机手动位
机组负荷180 MW
真空/kPa真空/kPa
0 -77.9 -72.2
1 -77.7 -72
2 -77.5 -71.5
3 -77.2 -71.1
4 -76.9 -70.7
5 -76.7 -70.4
6 -76.5 -70
7 -76.3 -69.8
8 -76.1 -69.5
两次真空严密性试验结果分别为0.22 kPa/
min和0.32 kPa/min。从试验结果看,空冷风机
在自动位置时,真空严密性较好。我们认为这主
要是因为直接空冷系统比较庞大,真空泵抽走的
不单是空气,同时还抽走了一部分蒸汽,而且试
验时机组投入协调控制,当真空开始下降时,蒸
汽焓降减少,作功能力降低,汽机负荷降低,协
调控制为维持汽机转速,发指令使汽机调门开大,
导致进汽量增大。当真空泵停止后,这部分蒸汽
导致了ACC短时间内热负荷增加,因此,试验前
几分钟真空下降较快,随着试验的进行,蒸汽和
凝结水之间重新达到平衡点,真空下降速度减慢,
这时候真空下降的数值才能反映系统漏入空气量
的多少。风机投自动时,由于试验时风机转速稍
有增加,ACC内蒸汽和凝结水之间很快达到平衡
点,因此,对空冷

机组来说,应该在风机投自动
的情况下进行试验比较合适。如果风机转速控制
采用手动控制,即在试验时保持不变,那么为保
证机组进汽量不变,应该将机组协调切除,保证
汽机调门开度不变,即DEH功率反馈也不能投
入。为保证进入ACC的蒸汽能充分凝结,试验时
空冷风机转速最好以高转速运行,这样可以排除
蒸汽不能凝结的影响。
2003年11月10日,我们在空冷风机自动的
情况下,又进行了一次试验,试验时负荷175
MW,真空-75.2 kPa。具体试验数值见表2。
表2　负荷为175MW时真空严密性试验结果
试验时间/min真空/kPa试验分钟数/min真空/kPa
0 -75.2 7 -72.7
1 -74.8 8 -72.65
2 -74.6 9 -72.6
3 -74.0 10 -72.55
4 -73.5 11 -72.45
5 -73.0 12 -72.45
6 -72.8
本次试验前8 min真空严密性结果为0.27
kPa/min。由于本次试验持续时间较长,我们可以
看出,在最后5 min内,真空下降幅度很小,才
0.05 kPa/min。说明漏入系统的空气量很
小。
通过试验,参建各方一致认为机组真空系统
严密,达到了部颁标准要求。
5　对试验标准的探讨
空冷厂家GEA公司对真空系统的要求,机
组在分部试运期间安装完成之后,对ACC的真
空系统实施分三段进行24 h气压法气密性试验
(试验压力50 kPa)。试验系统包括汽轮机后的排
汽管道、配汽管道、ACC的换热管束、连接管路
(凝结水、抽气)、水箱(疏水、凝结水)等各部分。
试验标准是压力下降不超过5 kPa/24 h时认为
系统严密。分段打压后系统进行整体气密性试验,
方法同分段打压,标准为系统压力下降不超过10
kPa/24 h时认为系统严密。从气密性试验的要求
来看厂家对真空系统的要求相当高。这主要是为
了确保真空系统的高度严密。从电建公司在安装
过程中的实际试验结果来看,达到这一要求并不
难。因此,0.3kPa/min的真空严密性标准,对直接
空冷机组来说应该还是可以适用的。
对于真空严密性试验的时间,空冷厂家GEA
公司要求试验时间为10～15 min。这主要是考虑
直接空冷系统的真空系统比较庞大,真空泵停止运
(下转第14页)
11No.5　2004 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 取上述哪中方案,设备都要进行改造。第一个方案
要换除盐水泵,第二个方案要换排汽装置疏水。
新建直接空冷机组应接受云冈热电在凝结水
系统的经验教训,在建设期间就要充分考虑直接
空冷机组真空系统和凝结水系统的特点,采取上
述措施,使系统更加合理,将凝结水溶氧尽量控制
在合格的范围内。
(收稿日期:2004-03-25)
(上接第9页)
13　顺流风机与逆流风机的出力匹配问题
现有的风机控制方式下,顺流风机和逆流风
机接受同样的指令而

同时提高或降低转速。其实,
顺流和逆流风机不一定要同等程度的增减频率,
逆流风机可以有稍许偏置,例如顺流风机35 Hz
时,逆流风机达到38 Hz,这样也许能够更快更有
效地保证真空,同时经济性更好。这一点尚需要试
验研究加以考证。
14　结论
上述十多个问题涉及了空冷系统的布置、风
机调节、空冷机组安全和经济性特点、空冷系统日
常运行维护等等,点多面广。一些问题和想法尚未
经过现场试验和理论计算进行论证。此外,空冷机
组的有关潜在问题也会逐步暴露出来。
(收稿日期:2004-03-25)
(上接第11页)
行后系统稳定需要的时间相对要长一些。但我们
从这2台直接空冷机组的调试来看,只要空冷系
统安装时把关比较严,按标准进行8 min的试验
也能保证机组真空严密性指标在合格范围之内。
6　结论
尽管直接空冷机组真空系统比较庞大,但完
全能按照部颁标准0.3 kPa/min的真空严密性标
准进行试验。(收稿日期:2004-04-25)
·消息·
长三角将再建13 000 MW核电站
正为今后电力紧张发愁的长三角,最近传来好消息,未来几年,上海临近省份的沿海地区将上马一
批核电站建设项目,预计总容量为13 000 MW。
据了解,2004年是上海缺电情况相对严重的一年。上海电力公司预测,夏季最高用电负荷将达到
16 700 MW,同比增长15.2%;夏季上海新增发电机组容量为900 MW,市外受电最大为3 040 MW。在
不考虑备用应急电力的情况下,上海的电力缺口仍高达3 120 MW。
为缓解长三角电力紧张的核电规划包括秦山核电四期1 200 MW机组、浙江台洲三门6 000 MW、
福建莆田4 000 MW、江苏连云港4 000 MW,其中1 000 MW将于今年年底投产。而秦山核电站二期、
三期新投产发电的机组包括1台650 MW和2台728 MW。
来自华东电网公司发展规划部门的消息说,目前这些核电站项目的前期筹备工作正在紧锣密鼓地
进行,估计将在2005年或2006年开工建设,2010年左右将正式投运发电,届时将大大缓解长三角乃至
华东地区的电力供应困难,改写当地过多依靠外来供电的历史。
目前,华东电网公司已与秦山核电站二厂、三厂在上海签定了购售电合同,合同规定2家电厂2004
年将向华东电网提供不少于150亿kWh的电量,据悉上海将从秦山核电中分得四分之一左右的份额。
有关人士表示,秦山核电站将对上海及其他临近省份的缺电情况起到缓解作用。
另外,三峡水电站日前已决定将超计划发电以支援其他缺电地区,秦山核电站也将加快二期机组的
投运速度。
华北电力科学研究院　信息所
14 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER No.5　2004