华尔升氦质谱检漏仪在火电厂的应用

针对火电厂中真空系统和发电机氢冷系统的泄漏问题，应用氦质谱检漏技术发现系统泄漏点，为检修提供依据，保证机组的安全、经济运行，从而取得良好的节能效益。大型火电厂的系统庞大，管路错综复杂，从可见的汽水系统和油系统的泄漏到不可见的真空系统和发电机氢冷系统泄漏，系统不严密现象时有发生。这些系统的泄漏小则降低机组的运行经济性，大则给机组的安全运行带来隐患。

华尔升氦质谱检漏技术在火电厂中有着广泛的应用，对电厂的真空系统检漏有着很大的优势。实践表明，与一般的检漏技术相比，华尔升氦质谱检漏技术快速、准确、灵敏度高及无损伤性等优点。

1、氦质谱检漏仪工作原理

　　氦质谱检漏仪先在质谱室中将采集的被测气体电离，再利用电磁场将不同荷质比的离子加以分离检测,从中检测出事先安排的示踪氦离子，主要由三大组件构成:真空系统、质谱室和电子学控制单元。检漏仪内部配有一台旋片式真空泵，用以维持仪器内部的高真空。质谱室是检漏仪的核心部分，它包括离子源、聚焦、质量分析器和测量部分。质谱室入口连接在涡轮分子泵的前级真空部分，分子泵对不同的气体具有不同的压缩比特性，氦气的压缩比很小，可以逆着分子泵的抽气方向流动进入质谱室。在质谱室中氦气被电离，氦离子通过质量分析器的筛选到达收集极，产生一个正比于离子数量的电流信号，该信号经过放大和处理即为泄漏率。

2、发电机组真空系统检漏

　　真空系统大量漏入空气，不仅会影响凝汽器铜管(或钛管) 的热交换能力，而且还会因为凝汽器内空气分压力的提高，使蒸汽的分压力降低,造成凝结水过冷，降低循环热效率。例如300MW 的机组,额定负荷时真空与额定值相比每降低1kPa，机组热耗率就上升0.7 %～0.8 %，煤耗增加2.5g/ kWh 左右；如果机组进汽量不变，那么机组的出力也将降低0.7 %～0.8 %。同时空气进入凝汽器会使凝结水含氧不合格，导致汽轮机叶片、汽水管道的腐蚀乃至损坏泄漏,威胁机组的运行安全。

　　真空系统的氦质谱检漏通常采用吸枪法。检漏时将QT100 快速取样装置的探头置于被测机组真空泵气水分离器的排气口或射水箱水槽上方，由于机组排出的气体中水蒸气含量较高，通常要在探头前装凝汽井加以保护。检测前先用喷枪将氦气喷射在与真空系统有关的汽水阀门法兰、阀杆及焊缝附近,如果被测系统有漏点,氦气就会通过漏点被吸入真空系统，再通过真空泵排气口或射水箱水槽排出，最后被QT100 的探头采集并送至氦质谱检漏仪检测。该方法操作简便，不需要触动电厂的任何设备，但是仪器的反应时间和清除时间相对长一些。

3、发电机组氢冷系统检漏

　　一般125MW以上的机组通常都采用氢气冷却，但氢气易燃易爆炸，一旦氢冷系统发生泄漏，就会直接威胁机组安全，以往通常采用卤素检漏仪或便携式氢气检漏仪来检漏：前者测定时必须停机，并且需要对氢气系统进行置换，工作量大；后者仪器灵敏度差，可靠性不高。

　　氦质谱检漏仪用于电厂氢冷系统时，示踪元素不再是氦,，而是氢冷系统内部的氢气，华尔升氦质谱检漏仪HESZKAT800有可供示踪元素选择的设置,只要将质谱室的加速电压调整至“M2”档，离子收集极就能收集M=2的氢离子，检漏时直接将QT100 的探头放在可疑点处，若存在泄漏氢气泄出被探头采集送至氦质谱检漏仪HESZKAT800进行检测。

　　4、使用氦质谱检漏仪需注意的几个问题

　　(1) 检漏方法的选择：目前电厂采用氦质谱检漏仪检漏通常采用吸枪法，该方法操作简便，但仪器的清除时间较长。根据被检系统的不同也可以采用真空法检漏，即将氦质谱检漏仪的测试口直接接至真空系统的抽气管道上，通过节流阀调节气流以衰减检漏仪与真空系统间的压差，使检漏仪正常工作，该方法检漏效率稍高，但安装较为复杂。

　　(2) 仪器灵敏度：灵敏度的高低直接影响检漏的效果。检漏仪经过一段时间的使用后,灵敏度会有所下降，严重时对纯氦无反应。因此,平时应该经常保养仪器，特别是质谱室的清洁，定期打开气镇阀运行一段时间，并给旋片真空泵换油，这样可以减少仪器对氦的记忆效应。另外还要定期用标准漏孔对仪器的灵敏度进行校验，使氦质谱检漏仪始终保持最佳的工作状态。

　　(3) 响应时间与清除时间：正常运行的仪器响应时间与清除时间不应大于3s。氦质谱检漏仪的响应时间会影响检漏工作的速度，检漏时喷枪在漏孔处停留的时间应为仪器响应时间的3 倍，该时间再加上氦气在真空系统中的传递时间，即为两次喷氦的最小间隔时间。当然真空系统越庞大，该间隔时间也越长。根据经验，两次喷氦的最小间隔时间控制在30s ，如果第一次喷氦后30s 内检漏仪还没有反应，则可进行第二次喷氦。仪器的清除时间在理论上与响应时间相同,但由于仪器零件对氦的吸附和脱附作用的影响，清除时间一般要更长些。另外，喷氦量的多少也影响清除时间的长短，喷氦时喷枪移动速率合理，可以缩短仪器的清除时间，提高检漏效率。

综上所述，我们可以得出以下结论：

　　(1) 华尔升氦质谱检漏技术用于火力发电厂的检漏工作,具有操作方便、灵敏度高和无损伤性等优点，特别是可以在正常运行中准确快捷地对机组进行检漏,减少停机带来的经济损失。

　　(2) 华尔升氦质谱检漏技术的运用能够产生巨大的经济效益。另外，真空改善后降低了机组发电煤耗，增加了发电量，总的经济效益十分可观。

　　(3) 大型火电厂的系统庞大，检漏前必须仔细分析与泄漏相关的各个子系统的特点，以便逐个盘查，这样才能运用华尔升氦质谱检漏仪快速和准确地检漏。

　　(4) 检漏工作仅仅是发现漏点，堵漏才是消除漏点的最终手段，堵漏必须彻底。不同类型的漏点需要不同的方式来堵漏。