汽轮机真空系统出现泄漏的原因及预防措施

汽轮机真空系统出现泄漏的原因及预防
措施
摘要：现阶段，随着经济的发展和社会的快速进步，许多先进科学技术被应用到各行业与领域的生产作业中。

汽轮机在工业生产和能源供应方面发挥着十分重要的作用。

汽轮机真空系统泄露问题直接影响到设备的安全高效运转。

针对其实际泄露原因和部位展开精准诊断，同时制定有效地处理措施来提高真空系统的严密性是电力生产部门的一项基础工作内容。

本文主要对汽轮机真空系统泄露问题和具体原因进行了分析和研究，并提出了具体的防范措施，从而为相关人员提供有用参考。

关键词：汽轮机；真空系统；泄漏原因；分析与防范；措施
真空系统是汽轮机设备的关键组成部分，其严密性直接关系到整个设备和系统运转的可靠性及经济性。

国家电力行业标准对真空系统的严密性有着非常严格的要求。

相关工作人员在面对汽轮机真空系统泄露问题的时候需要及时确定泄露原因和位置，从而及时采取有效地处理措施，确保项目的经济效益。

1汽轮机真空系统常见泄漏位置
汽轮机的真空系统是一个庞大而又复杂的系统，在管道、焊缝、接头等任何地方都会发生负压渗漏。

所以，在真空设备的泄漏探测中，首要的是要找出关键的探测部位。

1.1汽机房运转层平台
低压缸前后汽封，低压缸顶部安全阀，低压缸中密封面连接面，低压缸连接面焊缝，低压缸接头接头，给水泵汽轮机前后汽封接头，进水泵汽轮机安全阀，给水泵涡轮底轴封到低压缸排气管的连接管，给水泵和汽轮机中分面结合面，各种仪表和采样管接头等。

1.2汽机房夹层平台
凝汽器的所有焊缝，凝汽器连接管和采样管的焊缝，凝汽器喉管的膨胀接头，低压旁管，低压加热器的蒸汽侧的管道，阀门和排水管，给水泵汽轮机的排气管
和焊缝。

2真空系统泄漏的特征
汽轮机真空系统严密性无法达到规定标准会直接导致泄露问题，同时凝汽器
侧空间的空气量逐渐增大，并且空气分压力也会不断增大。

凝汽器内漏入空气之后，凝结蒸汽对冷却水管壁的放热系数会出现明显下降，从而导致总导热系数减小，设备整体的传热量减小。

结合实际的热学原理可以看出，汽轮机真空系统泄
露的主要特征包括排期温度升高、背压升高、真空降低及凝结水温度升高等。

3汽轮机真空系统泄露的危害分析
3.1影响凝结水系统
汽轮机低真空运行，会由于排气温度升高使得汽轮机膨胀不断增加，由此导
致管束和管板凝汽机出现膨胀胀口由于膨胀不同，使得真空系统出现漏气现象，
甚至还会使得汽轮机后轴承升高，在汽轮机的组对中使得汽轮机出现较大的振动
问题。

3.2影响汽缸膨胀
低着空运行时，排汽温升高，汽缸膨胀量增大，流通部分动静间隙会产生很
大影响。

静子以后缸中心零点向前膨胀，使得转子以推力轴承作为零点，但是温
度变化不是很明显，动静间隙也不至于使得汽轮机出现振动。

气缸以及凝汽机膨
胀出现，由于温度不断升高而产生的作用日益明显，气缸产生膨胀，主要就是由
于和转子的相对温度产生变化，从而使得流通部分动静间隙出现改变，或者在热
应力的作用下出现变形，使得接合面连接螺栓松动或变形，最后机组就会产生较
大振动，破坏结合面严密性。

3.3影响机组功率
汽轮机机组功率同蒸汽流量以及理想焓降成正比。

在低真空运行之下，背压
就会升高，从而使得理想焓降减少。

如果保持在进汽量以及效率不变，此时发电
机功率就会降低。

在低真空运行之下，对于汽轮机而言，使得中间各级压力提升，级后压力不断提升，该级焓降减少，相对内效率下降，功率下降就会较为明显，
汽不但不做功，反而会阻碍转子转动，使得发电机功率降低。

4汽轮机真空系统泄露原因
4.1循环水中断
根据大量实践证明，循环水中断使得真空系统压力降低，主要有以下表现形式:真空表数值为零，在凝汽机前端水泵侧压力不断降低，冷却塔中就没有水分
喷出。

由此我们可以进行循环水原因的分析，驱动电机无法正常工作、循环水吸
水端有异物堵住、进水口水位不高、循环水泵出现故障或者是密封不严等问题。

如果循环水出现中断，此时就需要及时的切掉汽轮机负荷，如果真空系统一直降低，直至出现极限水质，此时就需要停机，进行相应故障的处理。

4.2循环水量不足
循环水量不足主要表现就是真空压力不断降低，循环水出口和入口就会增加
温差。

导致循环水量不足的原因较多，其表现特征也有多种表现，依据这些表现
进行故障的判定，并进行相应措施的解决：第一，如果表现为凝汽器中流体阻力
过大，一般循环水进出口就会出现压力差增大的问题，循环水泵出口以及凝汽器
进口循环水压力都增加，此时冷却塔水量就会减少，此时就可以判定凝汽器管板
出现堵塞，对于这种问题可以进行反冲洗方式、凝汽器半面清洗以及停机清理等
等多种清理方式及时处理此问题。

第二，如果此时凝汽器中流体阻力减少，此时
就会出现循环水进出口压差降低，循环水泵出口水压增加，凝汽器出口循环水压
增加，冷却塔水量减低，此时可以判定凝汽器循环水出水管部分堵塞，例如出口
闸门未全开或者是布水器堵着等问题。

第三，如果循环水泵的供水量小了，通常
可根据泵入口真空表吸入高度、指针摆动、泵内噪音与冲击声，以及出口压力波
动大等现象准确评估，此种情况下要结合真空减小情况适当地缩减负荷，及时排
除故障确保汽轮机稳定运行。

4.3后轴封供气小甚至中断
汽轮机如果出现这一现象，极有可能造成未凝结的气体由外部进入内部真空
状态部位，最终到达凝汽器，如果不凝结气体量比较大就会对凝汽器传热造成影响，增加凝结水冷度，此时真空就会快速见效，而且因轴颈被空气冷却使得转子
出现严重的收缩。

同时，胀差朝向负方向变动，轴封气压力减少，这主要是因轴
封气压自身自动或手动调节失灵或不当造成的，因而要将调门开大，确保轴封汽
压力能够快速恢复正常。

4.4抽气器以及真空泵出现故障
汽轮机运行中，假若抽气器亦或是真空泵工作异常，此时就会减小真空系统
数值。

其具有明显的特点，具体表现为：循环水出口与排汽间温度有较大的差异；抽气器持续涌出水蒸气；凝结水循环力度增加速度比较快。

如果抽气器运行不正
常的话，要深入探究运行不正常的原因：根本原因在于主冷却器中没有充足的冷
却水余量，导致抽气器中水蒸气不充足，此种情况下喷嘴运行效率受到影响不断
减小。

此时及时将凝结水循环系统开放是十分必要的，同时将除氧器水门关闭，
特殊情况下要为凝结器中注入一定量的软化水。

假若冷却器管道内部存在泄漏问题，也会直接向外直接排出部分凝结水，此时凝汽器排水系统就会出现故障，最
终使得大量未凝结水蒸气出现在抽气器内部。

假若凝汽器管道出现破裂或通水不
流畅的问题，此时抽气器中内部就会充满水，一旦到达一定上线，抽气器中此部
分水分就会流出来。

假若喷嘴存在磨损或腐蚀，抽气器就无法正常运行。

此种情
况下，抽气器用气量急剧增长，内部水温逐渐升高，一旦发生以上问题就要及时
采取相应的应急处理措施解决，具体可通过启动抽气器或真空泵做好应急处理，
保障汽轮机安全运行。

4.5循环水温不断增长
电厂运行中，如果循环冷却水是开式水情况下极易受到季节变化影响，尤其
是夏天循环水温不断增长，凝汽器换热效果受到严重的影响。

假若循环水进口温
度持续升高那么它吸收的热量就会变小，而蒸汽冷凝温度变大。

而冷凝温度的增
长利于提高排汽压力，减小汽轮机内部蒸汽焓降效果，最终减小凝汽器内部真空。

汽轮机运行中，如果循环水温越高，其从凝汽器中所带走的热量就会变小。

相关
测算现实，循环水温每次增长5℃，凝汽器的真空就会下降1%。

如果循环供水系
统为冷却塔闭式，那么冷却水塔实际工作情况直接决定着水温冷却状态。

因实际
运行中出现飞散或蒸发，很大程度上加大了循环补充用水，而冷水补充及时是确
保冷却水塔降温效果的重要举措，对冷却塔中分配管做好定期检查，检查其是否
正常且出水是否完整，原因在于这些因素会对水的均匀分布带来影响，散热性能
受到干扰。

每年通过清洗垫料可促使冷却塔内真空恢复2-3%，在此基础上有效减
小凝汽器进口水温，这已成为提高冷却塔真空的重要方法，相较之循环水量的提高，其效果更加明显。

因而，循环水温度直接影响着冷却塔真空。

4.6凝汽器有太高的热负荷
在主汽门与调节气门前机组主蒸汽管自动疏水，对疏水与抽汽逆止阀等疏水
进行低压加热，最后均匀进入凝汽器，使得凝汽器有更高的换热强度。

循环冷却
水量出现不足时，就会减小凝汽器内部真空度。

改变这一问题的方法主要是将直
接将疏水系统加分流管道与阀门与电厂疏水扩容器与疏水箱连接，以此促使蒸汽
器内部热负荷下降。

4.7凝汽器冷却塔表面出现结垢或腐蚀，且传热日益恶化
假若凝汽器内部铜面表面水垢量比较的，就会导致凝汽器无法顺利进行热交换，使得凝汽器端差不断变大，同时还会加大气体排出温度。

此时凝汽器内部面
临更大的水阻，冷却水流量极大地减小了，冷却水温度差急剧增长，反之真空系
统逐步减小。

对于真空系统而言，凝汽器内部铜面水垢会对其造成持久的影响。

此种情况下，判断凝汽器内部是否出现水垢后，可通过分析以往运行数据为契机，深入分析凝汽器内部出现水垢的重要原因，就可以发现因水循环水质量不高，水
质不好的也会引起铜管内部无机物沉积时间长了就会形成水垢，严重的话会减小
铜管热传递效果，使得铜管可用流通体积不断变小。

如果水垢面积达到上限，就
要及时停止汽轮机并采取有效的处理措施解决这一问题。

5汽轮机真空系统查漏方法
5.1凝汽器灌水查漏
这种方法要求在设备关闭时进行，以便检测冷凝器的蒸气和水边，并与之连
接的管路。

在充气之前，与真空系统连接的所有管路都要进行绝缘处理，并在冷
凝器的弹簧部位加垫枕木，以确保冷凝器和相关设备的充水后的安全。

加水时，
应选用脱盐工艺，温度为45℃。

注水量必须在汽轮机低压转子蒸汽密封凹槽下方100毫米处。

当水位维持在8小时以上，就视为泄漏检测完成。

本文介绍了一种
用于电力系统故障诊断的新方法。

5.2氦质谱检漏
氦无毒，无味，无污染，稳定性好。

氦气在一定温度下的颗粒速度比其它气
体快。

因此，在蒸汽透平机的真空系统中，氦被用作用于探测泄漏的示踪性气体，然后用喷嘴将氦一次一次地喷入到真空系统中的各个地方。

如果有漏气的地方，
氦气就会被抽到冷凝器里，再用抽气机抽出来。

将氦质谱仪的吸管装在抽油管中。

如果氦气从抽气机中抽出来，就会被吸进漏斗。

检漏器会在判断泄漏的地点的同时，探测漏油的数量。

这种方法可以在机组正常工作时进行，并能对泄漏进行精
确的探测。

这是目前在电厂和电力研究院中应用最广的一种真空泄漏检测技术。

5.3超声波泄漏检测
通过减小泄漏点附近的超声波的波长频率，可以使设备识别出泄漏点的位置。

该系统容易受到其它噪音的影响，从而造成漏点的疏漏及判断错误。

现在，这个
词已经很少见了。

6汽轮机真空系统防泄漏技术
6.1采用新型结构汽封
以往的汽轮机真空系统所采用的汽封结构主要是梳齿式封块，在密封间隙较
小的情况下，腔内的汽流激振所引起到振动现象比较明显。

为了尽可能的降低振
动现象所造成的不利影响，需要采取增大密封间隙的措施，这样就引发了泄漏问题，从而对真空系统的严密性造成一定的影响。

结合这一点可以选择使用密封结
构良好且长期使用后磨损比较轻微的汽封，比如蜂窝式汽封。

6.2优化轴封系统结构
高低压轴封供汽压力无法实现有效协调与匹配，因此需要对轴封系统设计进
行优化和完善。

在传统轴封系统基础上增加一套轴封供汽压力调整装置，分开控
制高低压轴封供汽。

高低压轴封系统压力在启动、运行和停机三个环节都能进行
自动调节，在提高系统自动化水平的同时也能解决高压轴封冒汽问题。

6.3保证轴封系统疏水U形水封正常功能
给水泵密封水U型水封出现结构损伤问题，造成大量气体进入到汽轮机中。

轴封加热器疏水水封出现问题，会造成轴封加热器水位过低问题，进入轴封加热
器的气体被吸入到凝汽器中。

汽轮机设备在运行中需要保证轴封系统的疏水U
形水封的正常使用功能。

6.4有效处置凝结器装置气体
在对汽轮机真空系统泄漏问题进行控制时，必须把凝结器装置气体作为一个
重要内容来进行设计和把控，这样才能更好地维护冷凝设备的使用品质，同时也
能确保与冷凝有关的气体资源，并能有效地进行控制。

从抽气管的设计角度，对
与凝结器装置气体有关的应用方案进行优化，为其适应凝结器装置气体的合理控
制要求提供一定的帮助。

要加强对气流流动面积这个关键因素的关注，根据汽轮
机设备的气体资源的排放特性，对现有的气体资源和组成进行有效、全面的分析，确保能够更好地实现空气资源排放技术的合理应用。

6.5提升真空系统严密度控制水平
在设计汽轮机真空系统中需要加强对严密性的控制，保证气体泄漏问题得到
有效解决，适应凝汽器的实际应用要求，为解决气体泄漏问题提供技术方面的帮助。

设计人员应提高对气体泄漏问题的重视程度，对真空系统的严密性控制方面
进行科学优化。

针对汽轮机的不同运行状态下的气体资源滞留特点展开深入研究，确保凝汽器的使用能够结合真空系统严密性控制实现有效优化和改进。

部分真空
系统在展开严密性设置的过程中，工作人员应进一步对温度因素所造成的影响进
行科学分析和研究，将温度的变化作为分析真空系统气体严密性变化情况的参考
因素，确保在真空系统能够在有效明确并识别漏气量的前提下，对系统气体含量
的平衡度展开精准控制和把握，以此来提高汽轮机真空系统的气密性能，降低泄
漏问题的出现几率。

6.6提升真空系统循环压力设计合理性
从设备硬件资源的最优分配出发，提出最优的真空系统设计方案，从而保证
设备的硬件资源，实现对设备的技术上的全面支持。

在设计气体循环模式时，应
注重循环系统的工作特性，使其能够更全面地根据真空系统的内部压力控制来实
现合理的操作，从而为合理地控制循环气体资源的压力提供必要的支撑。

另外，
应着重强调压力类型，输出压力应控制在0.1-0.12 MPa，输出压力在0.1-0.12 MPa之间，在连接的过程中，必须重点注意真空系统的运行方式，以便通过压力
协调，使真空系统得到更好的处理。

7结语
综上所述，汽轮机真空系统中的漏点将会严重地影响机组的安全和经济性，
快速、高效地发现漏点并及时处理，对于改善机组的运行经济性具有重要意义。

严格按照火电厂真空密封测试的要求进行测试，采用适当的检测手段和设备，确
定可能出现的真空系统的泄漏部位，认真地分析设备中的各种异常情况，采取适
当的检测措施，可以极大地提高检测效率。

通过对某一真空系统泄漏事故的分析，发现该装置的真空系统密封性能不达标，经常会与一些异常现象一起发生，正确
掌握和分析这些异常现象对于真空检漏意义重大，且为同类型机组真空系统检漏
指明方向，具有较强的借鉴意义。

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