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[摘 要] 通过分析某发电厂1号汽轮发电机组真空系统故障发生的原因，采用氦质谱泄漏检漏技术，及时有效地查明机组真空系统漏点位置，消除漏点，保障了机组安全经济运行。
[关键词] 氦质谱；真空；查漏；膨胀节；技术报告
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
[Abstract] Through the analysis of a certain power plant 1 turbine vacuum system failure reasons of the occurrence, using helium mass spectrum leakage leak detection technology, to find out the timely and effective unit vacuum system LouDian position, eliminate leakage point, which guarantee the safe and economic operation unit.
[Key Words] helium mass spectrometry; vacuum; check leakage; expansion joint; technical reports
1前 言
某电厂1号机组为日本三菱公司提供的成套设备。2009年底其发电厂对1号机进行常规真空严密性试验，试验结果为0.24kPa/min，而机组投运初期真空严密性试验的结果为0.14kPa/min。2010年1月1日，1号机汽机维持一台真空泵运行，负荷320MW，凝汽器真空-96.7KPa。
2010年9月底，该机组维持一台真空泵运行，负荷620MW，凝汽器真空值已下降至-92.8kPa。2010年9月25日（2010年第一次）通过氦气检漏仪对其可疑的2号低压缸排汽膨胀节进行真空泄漏检测，从排汽膨胀节靠发电机侧面下部施放氦气，发现有漏点。
电厂利用“十一”机会对1号机进行小修，开机后发现机组的真空效果更差，需两台真空泵才能维持真空-92.8 kPa。电厂对膨胀节下部进行注胶处理，2010年10月19日我室（2010年第二次）对排汽膨胀节处的泄漏点进行复测，发现原泄漏点的数值有所减小。
2010年10月25日至27日，我室（2010年第三次）对1号机排汽膨胀节及以外的真空系统可疑点进行了检测，未发现新的泄漏点。
2010年10月31日至11月4日，我室（2010年第四次）对1号机的真空系统进行了一次较全面彻底的检测，共检测210个可疑泄漏点，除排汽膨胀节处泄漏外发现2号低压缸6瓦轴封处有较大的泄漏（但经提高轴封汽压力，真空无好转，初步排除），而其他可疑泄漏点均无泄漏。
2010年11月21日至22日，我室（2010年第五次）对1号机的真空系统的轴封汽处泄漏进行了彻底地排除。即将轴封处与排汽膨胀节处的空间进行了隔绝，发现轴封汽处单独并不泄漏。分析之前检测有泄漏是因为轴封汽处的气体向下流向排汽膨胀节上部的泄漏点所致。
2010年12月14日至15日，我室（2010年第六次）对1号机的真空系统进行检测。此次将2号排汽缸膨胀节与墙体之间的空间进行灌水，从6号瓦轴封处施放氦气，发现此处一直有泄漏存在。但当水位灌至接近13米时，汽轮机真空发生明显的好转。22分钟内，凝汽器真空由-92.83kPa升至-93.74KPa，且真空值随水位的升降而明显地变化。由于条件所限制，水位未能继续往上灌。
至此，基本上確定电厂1号机真空泄漏点为其2号低压缸靠发电机端面接近13米处的区域面上，具体泄漏点位置见图-1。
2设备简介
2.1发电厂2×700MW机组，汽轮机为TC4F-40型中间再热、三缸四排汽凝汽式，额定功率为700MW，最大功率730MW；锅炉为辐射、再热强制循环炉，蒸汽流量（BMCR）为2290t/h，它们均由日本三菱（Mitsubishi）重工业株式会社制造；发电机为美国西屋（Westinghouse）公司产品，额定功率746MW，功率因数0.9，终端电压22kV。
2.2整个工程采用设计、施工、调试总承包的方式进行，总承包商为日本三菱商事株式会社和重工业株式会社。
3试验目的
鉴于该电厂2×700MW机组1号机真空有较大下降，应用基于氦质谱技术的真空检漏仪对排汽膨胀节等处凝漏点进行检测，最终给出泄漏的具体位置、泄漏程度的大小，为电厂检修处理提供明确的理论依据。
4检测用仪器
4.1真空系统检漏采用原西德莱宝公司产UL100 PLUS氦质谱仪，选择氦He作为示踪气体。
4.2氦质谱检漏是在质谱室中将气体电离，利用不同荷质比的离子具有不同电磁特性的特点将示踪气体氦分离、检测。
4.3质谱仪主要由质谱室、真空系统组件和电子学控制组件三大部分组成。其原理是质谱室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和机械泵之间，利用分子泵对不同气体具有不同压缩比的特点，示踪气体进入质谱室而被检测出来。
4.4氦质谱检漏技术具有快速、准确、重复性好、灵敏度高、可动态检测等优点。
5检测方法及测试条件
5.1汽机维持正常运行，各参数稳定。
5.2运用UL100-PLUS型氦质谱仪的测试口配接吸枪，将吸枪口直接连到水环真空泵汽水分离箱出口管（现场拆掉真空泵汽水分离器出口管上一堵头作为检漏仪的取样口）。根据机组运行状况、性能参数及小修的情况，初步分析出排汽膨胀节处真空可疑泄漏点。将适量氦气直接喷到疑漏处，如有泄漏，则氦气被吸入真空系统，经过一定时间（约3～5min），通过水环真空泵排出，进入吸枪，从而吸入氦质谱分析仪。
5.3UL100 PLUS能很快地检测到信号，其响应指示程度直接反映出真空系统中放氦气点的泄漏程度。
6检测结果及分析
6.1从检测结果看出：每次检测工作的泄漏点均在2号低压缸排汽膨胀节靠发电机侧面处，其它处均没有发现有影响的泄漏（6号瓦低压轴封处泄漏经提高轴封压力对真空提高无效果，且通过分隔后检漏确诊轴封本身并不漏），我们认为影响真空的主要原因还是与2号低压缸排汽膨胀节处或上部有着直接的关系。通过最后一次对墙体与膨胀节之间灌水查漏发现，水已经超过膨胀节2米处，凝汽器真空依然没有好转，彻底排除注胶后的排汽膨胀节本身的泄漏。通过继续灌水至13米处，发现凝汽器真空明显好转，且真空随水位的升降有明显的变化。我们可以肯定地判定泄漏点位于2号低压缸靠发电机下端面接近13米处的区域面上。之前一直出现的膨胀节处有泄漏是因为从膨胀节处放入的氦气飘向膨胀节上部的真正泄漏点造成的。故排汽膨胀节上部13米处的真空泄漏主要表现为较大的漏点，是导致真空下降的主要因素。
6.2凝汽器真空降低，增大了机组的热耗，并可能导致凝结水含氧量大，引起低加管束内壁、凝结水管道和设备的腐蚀，同时引发其他安全问题。而真空问题涉及的方面较多，是一项细致而复杂的工作，应引起电厂重视。广州粤能电力科技开发有限公司将尽力协助，在电厂技术人员的努力下，共同将发电厂1号机的真空提高。
6.3 在试验过程中，在可疑泄漏处施放氦气，但由于氦气的比重小于空气，将有部分氦气往上飘，因而在上面某些泄漏之处被吸入。这意味着，少部分检漏处的漏率显示值可能并未真实地反映该处的泄漏程度，具体进一步分析之后再加以确认。
7结论及建议
7.1电厂2×700MW机组1号机泄漏点位于2号低压缸靠发电机下端面接近13米处的区域面上。根据有关标准，属大漏范围，机组真空偏低与此有着直接的关系。
7.2虽然2号排汽缸膨胀节下部施放氦气每次检测均显示有泄漏，其实注胶后的排汽膨胀节本身并不泄漏，只是氦气由此经过飘向其上面的泄漏处。但由于膨胀节已被灌过胶，有机会对膨胀节也应进行检查。
7.3真空系统涉及机组的经济与安全运行，应引起电厂的高度重视，建议电厂找机会停机进行一次彻底的小修。由于外部空间过小，无法在外部找到具体的泄漏点，建议停机后通过外部灯光法或外部灌水法在内部查找出具体的泄漏部位，对具体的泄漏点在内部进行金属结构上的焊接，然后利用焊接上的检漏方法检测不漏，才能彻底解决问题。同时对泄漏部位进行分析，找出引起泄漏的原因，如受拉、受压、虚焊、腐蚀等。只有从根源上进行排除，才能最终彻底地解决问题所在。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词] 氦质谱；真空；查漏；膨胀节；技术报告
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
[Abstract] Through the analysis of a certain power plant 1 turbine vacuum system failure reasons of the occurrence, using helium mass spectrum leakage leak detection technology, to find out the timely and effective unit vacuum system LouDian position, eliminate leakage point, which guarantee the safe and economic operation unit.
[Key Words] helium mass spectrometry; vacuum; check leakage; expansion joint; technical reports
1前 言
某电厂1号机组为日本三菱公司提供的成套设备。2009年底其发电厂对1号机进行常规真空严密性试验，试验结果为0.24kPa/min，而机组投运初期真空严密性试验的结果为0.14kPa/min。2010年1月1日，1号机汽机维持一台真空泵运行，负荷320MW，凝汽器真空-96.7KPa。
2010年9月底，该机组维持一台真空泵运行，负荷620MW，凝汽器真空值已下降至-92.8kPa。2010年9月25日（2010年第一次）通过氦气检漏仪对其可疑的2号低压缸排汽膨胀节进行真空泄漏检测，从排汽膨胀节靠发电机侧面下部施放氦气，发现有漏点。
电厂利用“十一”机会对1号机进行小修，开机后发现机组的真空效果更差，需两台真空泵才能维持真空-92.8 kPa。电厂对膨胀节下部进行注胶处理，2010年10月19日我室（2010年第二次）对排汽膨胀节处的泄漏点进行复测，发现原泄漏点的数值有所减小。
2010年10月25日至27日，我室（2010年第三次）对1号机排汽膨胀节及以外的真空系统可疑点进行了检测，未发现新的泄漏点。
2010年10月31日至11月4日，我室（2010年第四次）对1号机的真空系统进行了一次较全面彻底的检测，共检测210个可疑泄漏点，除排汽膨胀节处泄漏外发现2号低压缸6瓦轴封处有较大的泄漏（但经提高轴封汽压力，真空无好转，初步排除），而其他可疑泄漏点均无泄漏。
2010年11月21日至22日，我室（2010年第五次）对1号机的真空系统的轴封汽处泄漏进行了彻底地排除。即将轴封处与排汽膨胀节处的空间进行了隔绝，发现轴封汽处单独并不泄漏。分析之前检测有泄漏是因为轴封汽处的气体向下流向排汽膨胀节上部的泄漏点所致。
2010年12月14日至15日，我室（2010年第六次）对1号机的真空系统进行检测。此次将2号排汽缸膨胀节与墙体之间的空间进行灌水，从6号瓦轴封处施放氦气，发现此处一直有泄漏存在。但当水位灌至接近13米时，汽轮机真空发生明显的好转。22分钟内，凝汽器真空由-92.83kPa升至-93.74KPa，且真空值随水位的升降而明显地变化。由于条件所限制，水位未能继续往上灌。
至此，基本上確定电厂1号机真空泄漏点为其2号低压缸靠发电机端面接近13米处的区域面上，具体泄漏点位置见图-1。
2设备简介
2.1发电厂2×700MW机组，汽轮机为TC4F-40型中间再热、三缸四排汽凝汽式，额定功率为700MW，最大功率730MW；锅炉为辐射、再热强制循环炉，蒸汽流量（BMCR）为2290t/h，它们均由日本三菱（Mitsubishi）重工业株式会社制造；发电机为美国西屋（Westinghouse）公司产品，额定功率746MW，功率因数0.9，终端电压22kV。
2.2整个工程采用设计、施工、调试总承包的方式进行，总承包商为日本三菱商事株式会社和重工业株式会社。
3试验目的
鉴于该电厂2×700MW机组1号机真空有较大下降，应用基于氦质谱技术的真空检漏仪对排汽膨胀节等处凝漏点进行检测，最终给出泄漏的具体位置、泄漏程度的大小，为电厂检修处理提供明确的理论依据。
4检测用仪器
4.1真空系统检漏采用原西德莱宝公司产UL100 PLUS氦质谱仪，选择氦He作为示踪气体。
4.2氦质谱检漏是在质谱室中将气体电离，利用不同荷质比的离子具有不同电磁特性的特点将示踪气体氦分离、检测。
4.3质谱仪主要由质谱室、真空系统组件和电子学控制组件三大部分组成。其原理是质谱室接在分子泵的高真空端，入口接在分子泵和机械泵之间，利用分子泵对不同气体具有不同压缩比的特点，示踪气体进入质谱室而被检测出来。
4.4氦质谱检漏技术具有快速、准确、重复性好、灵敏度高、可动态检测等优点。
5检测方法及测试条件
5.1汽机维持正常运行，各参数稳定。
5.2运用UL100-PLUS型氦质谱仪的测试口配接吸枪，将吸枪口直接连到水环真空泵汽水分离箱出口管（现场拆掉真空泵汽水分离器出口管上一堵头作为检漏仪的取样口）。根据机组运行状况、性能参数及小修的情况，初步分析出排汽膨胀节处真空可疑泄漏点。将适量氦气直接喷到疑漏处，如有泄漏，则氦气被吸入真空系统，经过一定时间（约3～5min），通过水环真空泵排出，进入吸枪，从而吸入氦质谱分析仪。
5.3UL100 PLUS能很快地检测到信号，其响应指示程度直接反映出真空系统中放氦气点的泄漏程度。
6检测结果及分析
6.1从检测结果看出：每次检测工作的泄漏点均在2号低压缸排汽膨胀节靠发电机侧面处，其它处均没有发现有影响的泄漏（6号瓦低压轴封处泄漏经提高轴封压力对真空提高无效果，且通过分隔后检漏确诊轴封本身并不漏），我们认为影响真空的主要原因还是与2号低压缸排汽膨胀节处或上部有着直接的关系。通过最后一次对墙体与膨胀节之间灌水查漏发现，水已经超过膨胀节2米处，凝汽器真空依然没有好转，彻底排除注胶后的排汽膨胀节本身的泄漏。通过继续灌水至13米处，发现凝汽器真空明显好转，且真空随水位的升降有明显的变化。我们可以肯定地判定泄漏点位于2号低压缸靠发电机下端面接近13米处的区域面上。之前一直出现的膨胀节处有泄漏是因为从膨胀节处放入的氦气飘向膨胀节上部的真正泄漏点造成的。故排汽膨胀节上部13米处的真空泄漏主要表现为较大的漏点，是导致真空下降的主要因素。
6.2凝汽器真空降低，增大了机组的热耗，并可能导致凝结水含氧量大，引起低加管束内壁、凝结水管道和设备的腐蚀，同时引发其他安全问题。而真空问题涉及的方面较多，是一项细致而复杂的工作，应引起电厂重视。广州粤能电力科技开发有限公司将尽力协助，在电厂技术人员的努力下，共同将发电厂1号机的真空提高。
6.3 在试验过程中，在可疑泄漏处施放氦气，但由于氦气的比重小于空气，将有部分氦气往上飘，因而在上面某些泄漏之处被吸入。这意味着，少部分检漏处的漏率显示值可能并未真实地反映该处的泄漏程度，具体进一步分析之后再加以确认。
7结论及建议
7.1电厂2×700MW机组1号机泄漏点位于2号低压缸靠发电机下端面接近13米处的区域面上。根据有关标准，属大漏范围，机组真空偏低与此有着直接的关系。
7.2虽然2号排汽缸膨胀节下部施放氦气每次检测均显示有泄漏，其实注胶后的排汽膨胀节本身并不泄漏，只是氦气由此经过飘向其上面的泄漏处。但由于膨胀节已被灌过胶，有机会对膨胀节也应进行检查。
7.3真空系统涉及机组的经济与安全运行，应引起电厂的高度重视，建议电厂找机会停机进行一次彻底的小修。由于外部空间过小，无法在外部找到具体的泄漏点，建议停机后通过外部灯光法或外部灌水法在内部查找出具体的泄漏部位，对具体的泄漏点在内部进行金属结构上的焊接，然后利用焊接上的检漏方法检测不漏，才能彻底解决问题。同时对泄漏部位进行分析，找出引起泄漏的原因，如受拉、受压、虚焊、腐蚀等。只有从根源上进行排除，才能最终彻底地解决问题所在。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。