国内某大型煤制天然气示范项目，其空分装置产氧量为48000 m3/h，配套空压机组为直接空冷机组，汽轮机功率为37426 kW，蒸汽耗量118.3 t/h。配套空冷凝汽器由6个换热单元组成，每3个单元为1列，每列包括顺流单元2个、逆流单元1个，第1列设有隔离阀，同时配置有旁路减温减压补气系统。2011年9月5日汽轮机试车成功，但一直以来，主抽气器（射汽抽气器）都无法满足汽轮机运行的需要，只能用大功率的开工抽气器（射汽抽气器）维持运行，而开工抽气器蒸汽消耗比较大，加之排放口直接排大气不能回收，浪费比较严重。经多次真空衰减试验，发现汽轮机真空系统气密性较差，怀疑凝结水及空冷换热系统有大量空气泄漏。2014年2月21日进行真空衰减试验［系统运行状态为：6台风机平均运行负荷60%（30 Hz），环境温度-0.2 ℃，冷凝水量120 t/h，排气压力27.5 kPa，启动抽气器运行（2组主抽气器备用），轴封汽压力4.8 kPa］，现场将启动抽气器空气阀关闭，汽轮机的平均排气压力从14：25的28.15 kPa在14：28很快升至35.18 kPa，由于排气压力上升较快，做了4组测试数据，为了避免引起系统波动，现场快速打开了启动抽气器空气阀，结束了试验。从真空衰减试验测试数据看，排气压力上升值达2340 Pa/min，远远超出行业参考测试数据（200 Pa/min为优秀，400 Pa/min为合格）。
汽轮机真空严密性差的危害
汽轮机真空系统严密性差对汽轮机安全、经济运行都有较大影响。运行试验表明，排气压力上升1%，汽轮机汽耗将增加1%左右，造成运行效率明显下降，同时汽轮机排汽温度的升高会引起汽轮机轴承中心偏移，严重时会引起汽轮机振动升高。此外，汽轮机真空降低时，为保证机组功率不变，蒸汽流量必然增加，也将导致轴向推力增大，影响汽轮机的安全运行。另一方面，汽轮机真空系统严密性差，空气将漏入空冷凝汽器系统内，会造成凝结水溶氧升高、腐蚀设备，同时会造成管束换热效率下降，使凝结水过冷，冬季还会造成空冷管束局部冻堵，同样影响机组的安全运行。
氦质谱检漏的应用
1.检漏原理
汽轮机真空系统检漏方法有很多，包括灌水查漏法、薄膜法、超声波检漏法、氦质谱检漏法等，但由于空冷凝汽器真空系统较大，涉及的管道、法兰、设备较多，某些检漏方法并不适合，经研究，公司决定采用氦质谱检漏技术对空分汽轮机真空系统漏点进行在线查找并消除。
氦质谱检漏技术是一种应用于国内外真空容器检漏的先进技术。氦气是一种无毒、无味、对大气无污染、性质稳定的惰性气体，在特定温度下，氦分子比除氢外的任何其他气体都具有更高的粒子速度，因此，氦比大多数其他探索气体都能更快地穿过漏孔。利用氦气作为汽轮机真空系统检漏示踪气体，用喷射器逐一对真空系统设备的每个部位释放氦气，如果该部位存在漏点，氦气将被吸入，最终从抽气器排出，通过氦气检测仪在抽气器出口检测示踪气体，从而可判断真空系统的泄漏点位置和泄漏点的相对大小。该技术的主要特点为：氦气对系统设备无腐蚀，氦气不溶解于水和蒸汽，对大气无污染；仪器接收灵敏度高，漏点判断准确，即使细小漏点也能检测到，可不停机进行在线检测，操作简单，成本费用低。
2.氦质谱检漏的步骤及过程控制
（1）首先在检测范围内的设备、管道、法兰周围搭设合适的脚手架，并将保温拆除，以方便检测人员用对检测部位释放氦气。
（2）投用主抽气器及备用主抽气器，停用启动抽气器；在启动抽气器排放口高点开8～9 mm小孔，通过软管依次连接旋片式真空泵、板式冷凝器、气液分离器，最后与氦质谱检漏仪的吸入管连接；连接完成后，投运启动抽气器，停用主抽气器及备用主抽气器。
（3）检查并确保轴封压力正常，抽气器运行正常，空冷风机及空压机组处于稳定运行状态。
（4）接好电源，检漏工作开始前0.5 h启动氦质谱检漏仪。
（5）开启旋片式真空泵，安排2人配合在检测区域（1个法兰或1个焊口）下方释放氦气3～5 s，释放完成后，用对讲机通知氦质谱检漏仪旁的值守人员。
（6）值守人员密切注意氦质谱检漏仪显示屏上氦气浓度的变化，若90～120 s氦气浓度无变化，即可进行下一区域的检测；如果氦气浓度变化明显，做好记录，以便检测完成后进行消漏处理。
3.氦质谱检漏的注意事项
（1）检漏工作涉及登高作业，作业人员一定要正确佩戴安全带，并安排专人监护。在线运行的机组排气母管和热井周围温度较高，要做好防护措施及人员互换，避免烫伤和长时间在高温环境下工作引起中暑。
（2）释放氦气时，作业人员要尽量站在检测区域下方，避免氦气吸入造成窒息。
（3）要确保氦气检漏仪进口的旋片式真空泵、板式冷凝器、气液分离器运行正常，防止蒸汽冷凝液带入氦质谱检漏仪质谱室，引起腐蚀而损坏设备。
（4）停车期间进行检漏要确保真空系统有蒸汽流动，否则氦气被吸入真空系统后短时间内将无法带出，影响检漏时间和准确性。
（5）氦气检漏仪显示屏上氦气浓度的变化，根据管道的长短，一般需要120 s左右的反应时间，所以在释放1次氦气后，要留出足够的时间间隔，否则将影响检漏的准确性。
4.氦质谱检漏的结果
经过8 d左右对汽轮机排气大法兰、空冷岛补气管线、凝结水系统、热井疏水系统、大排气母管、空冷管束进行的拉网式排查，共查出漏点8处，分别是：汽轮机排气大法兰东侧，闪蒸箱上部与热井连接法兰，低压侧缸体导淋法兰，排气母管2处焊口，凝结水箱人孔法兰，凝结水箱液位计法兰，抽气冷却器疏水管道去凝结水箱焊口。
漏点处理及效果
除汽轮机排气大法兰漏点由于没有检修空间而无法消除外，其余漏点均通过在线紧固螺栓和带压堵漏予以消除。漏点消除后，对汽轮机真空系统进行了真空衰减试验，背压上升值由系统查漏前的2340 Pa/min降至了查漏后的318 Pa/min，抽真空系统也从开工抽气器切换成了主抽气器，中压蒸汽消耗较之前减少1 t/h左右，同时抽气器所用动力蒸汽将全部通过抽气冷却器换热冷凝后进行回收，运行工况较查漏前明显好转，表明空分汽轮机氦质谱检漏取得了圆满成功。
通过在线氦质谱检漏技术准确地判断了汽轮机真空系统的漏点并予以消除，降低了汽轮机的能耗，避免了停车检修带来的经济损失，氦质谱检漏是值得应用和推广的一种好方法。
（内蒙古大唐国际煤制天然气公司 于海生）