氦质谱检漏技术在汽轮机组真空系统中的应用

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1、氦质谱检漏技术在汽轮机组真空系统中的应用张峻岭马瑞明刘文龙杨鑫焱内蒙古电力工程技术研究院摘要：汽轮机真空系统的泄漏,导致真空的下降,影响机组的安全经济运行。氦质谱检漏技术作为一种最先进的检漏方法，它操作方便、快速准确、灵敏度高、无损伤性，可以在机组正常运行进行检漏，减少停机经济损失，为机组安全经济稳定运行提供了保障。关键词：汽轮机；真空系统；氦质谱；检漏1前言汽轮机组真空系统不严密、存在漏点是汽轮机真空严密性试验不合格的重要原因。大小不一的漏孔在机组运行时引起真空度下降，给汽轮发电机组的经济性和

2、安全性都会带来不利影响。其一，真空度下降导致机组汽耗上升，降低机组运行的经济性，严重制约了机组的负荷。其二,真空度降低使排汽压力、排汽温度升高，严重时引起汽轮机低压缸胀差发生异常变化和低压缸变形，改变机组中心，造成机组振动剧烈，甚至可能引起故障停机。对于汽轮机组真空系统检漏，由于体积大，管道复杂，不可见，检测难度很大。尤其是空冷机组，排汽管道直径大,焊缝长，接口多，空冷散热器温度高，体积庞大，管束数量多,翅片结构复杂，检测难度极大。汽轮机组真空系统检漏问题长期困扰着电厂的技术部门，传统所用的各种

3、检漏方法均存在各种缺陷，达不到预期的效果，寻求一种好的检漏方法，以便在机组正常运行时对真空系统进行查漏及堵漏尤为重要。氦质谱检漏技术是目前国际上最先进的检漏方法，具有快速、准确、灵敏度高、无损伤性等优点。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，氦气逆着分子泵的抽气方向进入质谱室。检漏仪在质谱室中将气体电离,这些离子在加速电场的作用下进入磁场，在洛伦兹力作用下发生偏转,由于不同荷质比的离子具有不同的电磁学特性，偏转半径各不相同，在挡板的作用下，氦检漏仪的收集板只允许带

4、正电的氦离子被接收到，单位时间到达收集板的氦离子对应于一个电流信号，这个电流信号正比于进入到达收集板氦离子的数量，电流信号经过放大后显示在质谱仪的显示面板上，其大小反映了泄漏点的漏率，通过泄漏率大小来确定该位置泄漏程度的大小。其质谱原理如图1所示。2氦质谱检漏原理氦质谱检漏技术是以无色、无味的惰性气体氦气为示踪介质、以磁质谱分析仪为检测仪器，用于检漏的一种检测技术，它的检漏灵敏度可达10-14～10-15Pa•m3/s，可以准确确定漏孔位置和漏率。氦质谱检漏仪主要由质谱室、真空系统组件和电子学控

5、制元件三大部分组成。质谱室接在分子泵的高真空端，图1氦质谱检漏仪的质谱学原理20www.ehome.gov.cnScientificResearch科学研究氦质谱检漏仪的示踪气体选用氦气,是因为氦气具有以控制在30s左右，即如果第一次喷氦后30s内检漏仪还没有下优良特性：反应,则可进行第二次喷氦。①氦气在空气中的含量极少，体积含量为5.24×10-6，清除时间在理论上与响应时间相同，但由于仪器零件如果氦气在环境中的含量超过标准，可以比较容易地探测到对氦的吸附和脱附作用的影响,清除时间一般要更长些

6、。笔极微量的氦气；者测算，在测试到数量级为10-9Pam3s的微漏漏点时，②氦分子小、质量轻、易扩散、易穿越漏孔、易于检清除时间约须1分钟；在测试到数量级为10-8Pam3/s的测也易于清除；中漏漏点时，清除时间约须2分钟；在测试到数量级为10-③氦离子荷质比小，易于进行质谱分析；7Pam3/s的大漏漏点时，清除时间在3分钟左右；④氦气是惰性气体，化学性质稳定，不会腐蚀和损伤3.3检漏阶段任何设备；汽轮机组真空系统涉及面较广，有可能产生泄漏的部⑤氦气无毒，不凝结，极难容于水。位很多，由于检漏涉及

7、面广、工作量大，笔者在检漏时将疑漏部位划分为三组，分三个阶段进行检漏。3汽轮机组真空系统检漏第一阶段的目标是放在低压加热器的正常疏水和危急3.1检漏方案疏水管路、负压段抽汽管连接法兰、低压加热器的抽气管汽轮机组真空系统的氦质谱检漏通常采用负压采样路、抽气设备至凝汽器管路、低压旁路隔离阀及法兰、真法。检漏时先将快速取样装置的探头置于被测机组真空泵空破坏门及其管路、凝结水泵盘根等处。这个阶段的管汽水分离器的排气口，由于机组排出的气体中水蒸汽含量路、法兰和阀门众多，这也意味着可能有泄漏的部位多，较高，

8、通常要在探头前装凝汽装置加以保护。笔者在准大泄漏概率大。发电厂检漏时发现，若不在探头前加装凝汽装置，测试第二阶段的目标是放在主机低压缸轴封、低压缸水平3~5分钟后，大量的水汽凝结后堵塞取样装置探头的细小中分面、低压缸安全膜、轴封加热器水封。空隙，使得检测无法进行。第三阶段的目标是放在凝汽器（排汽装置）本体上的检测前用喷枪将氦气喷射在与真空系统有关的可能泄人孔、管道接口、压力温度测点接口、热井放水阀门、凝漏的汽水阀门法兰、阀杆及焊缝附近,如果被测处有漏点，汽器汽侧放水门、低压缸与凝汽器（排汽装置）