100MW空冷機組高壓軸封漏汽系統(tǒng)返竄汽缸溫度突降原因分析及改進

　　1　熱電站基本情況
　　神華鄂爾多斯煤制油分公司熱電生產中心(以下簡稱熱電站)作為煤液化生產線的配套項目，為煤液化生產線提供生產必須的電力，蒸汽和除鹽水。該項目采用循環(huán)流化床鍋爐和空冷技術，以煤液化生產線的廢棄物油灰渣、洗中煤、煤泥作為燃料。熱電站共8臺440t／h鍋爐，5臺100MW發(fā)電機組。其中，一期工程建設3×440t／h循環(huán)流化床鍋爐和2×100MW直接空冷供熱機組，以高壓無頭除氧器母管制為除氧加熱系統(tǒng)。3爐2機已于2007-10投產運行。
　　1.1#1機高壓軸封漏汽至#1除氧器逆止門返竄介質異常情況的發(fā)生
　　2009-05-13T00：41：30，中國神華鄂爾多斯煤制油分公司熱電中心(以下簡稱熱電站)1號機組熱態(tài)備用盤車中，盤車電流5.4A，01：30分1號機組開始準備熱態(tài)啟動，汽輪機上內壁缸溫370℃、下內壁缸溫340℃，#0、1、2除氧器并列運行，01：40分開始暖軸封，準備送高低壓缸前后軸封。02：00軸封暖管結束送軸封正常，02：05啟動#1真空泵開始抽真空，02：30分，盤車突然跳閘，再次啟動時無法啟動，手動也無法盤動，此時汽輪機上內壁缸溫由370℃下降至320℃、下內壁缸溫由340℃下降至120℃，高壓前軸封處有大量水流出，上下缸溫度持續(xù)拉大。運行人員立即采取停止抽真空、停止軸封供汽，并破壞真空，打開汽機本體所有疏水直排門，關閉1號機高壓軸封漏汽至#1除氧器逆止門后手動門。后經檢修確認盤車裝置損壞，大軸輕微彎曲。
　　2　1號機高壓軸封漏汽至#1除氧器設計參數及運行現狀
　　熱電站1號機組為高壓凝汽式直接空冷發(fā)電機組，額定容量100MW。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造，共有6段抽汽，分別供給2臺高壓加熱器、1臺除氧器，3臺低壓加熱器。汽輪機發(fā)電機組總級數為27級，高壓轉子有8級，其中第1級為調節(jié)級，中壓轉子有5級，低壓轉子有2×2×6級。汽輪機采用高低壓缸結構。軸封漏汽低壓部分回收至軸封加熱器，高壓軸封漏汽及門桿漏汽合并回收至#1除氧器，系統(tǒng)參數見表二所示。
　　由于該機組為直接空冷凝氣式機組，并且給水除氧均為母管制，除氧器基本上一直處于定壓運行，考慮汽輪機負荷變化對回熱系統(tǒng)的影響，起初設計高壓軸封漏汽及門桿漏汽系統(tǒng)在機組負荷大干20MW時同時投運回收至#1除氧器，使得除氧器內壓力在機組負荷低于20MW時高于高于軸封漏汽及門桿漏汽壓力。
　　3　#1機高壓軸封漏汽至#1除氧器逆止門返竄介質的原因分析
　　盤車跳閘前，盤車電流5.4A，1號機組熱態(tài)備用狀態(tài)，汽輪機上內壁缸溫370℃、下內壁缸溫340℃，#0、1、2除氧器并列運行，壓力0.50MPa，溫度148℃，高壓前后軸封供汽溫度150℃，壓力0.020MPa，低壓軸封供汽壓力0.019MPa，溫度140℃，機組背壓35kPa。當運行人員開始暖管做啟機準備時，未及時開啟本體疏水，因為在準備啟動前機組一直處于悶缸狀態(tài)，盤車跳閘后，運行人員直接啟動盤車、手動盤車均無濟于事，再看機組本體參數時，上下缸溫差已經拉至200℃，大軸已被死死卡住，盤車根本無法啟動，加之抽真空汽機缸體內已形成負壓，#1機高壓軸封漏汽至#1除氧器逆止門后手動門在開啟位置，#1機高壓軸封漏汽至#1除氧器逆止門關閉不嚴，導致除氧器低溫汽水混合物返竄通過#1機高壓軸封漏汽至#1除氧器管道，流入#1汽輪機高壓缸，此時缸體溫度較高，急劇冷卻后，盤車過力矩跳閘。而設計起初該管道上未設置任何疏水，造成管道積存疏水。
　　3.1逆止門嚴密性
　　在機組設計中未考慮到高壓軸封漏汽至除氧器管道逆止門不嚴的情況，在逆止門不嚴，高壓軸封側壓力低于除氧器時就容易造成介質返竄。因此，在母管制電廠對于高壓軸封漏汽至除氧器逆止門的嚴密性對于機組安全運行的影響更為明顯。而在機組設計時缺乏考慮造成介質返竄時對機組的影響，尤其是對缸體的影響。
　　3.2管道疏水設置
　　當機組發(fā)生跳閘或者快速減負荷時，高壓軸封漏汽側壓力急劇下降，而此時的除氧器壓力溫度未發(fā)生多大變化，均保持定壓運行，高壓軸封漏汽側壓力低于除氧器壓力，高壓軸封漏汽至除氧器逆止門后手動門又不能及時關閉，此時高壓軸封漏汽至除氧器逆止門一旦不嚴密，勢必造成汽輪機水沖擊，對設備造成致命的傷害。管道沒有疏水，也不能排出管道內低溫介質。致使管道內介質直接流向機組缸體內。
　　3.3軸封漏汽邏輯
　　機組負荷大于20MW時，投運高壓軸封漏汽及門桿漏汽系統(tǒng)。機組負荷低于20MW時，退出高壓軸封漏汽及門桿漏汽系統(tǒng)。機組跳閘或快減負荷均未做邏輯。
　　3.4前軸承箱進水
　　高壓軸封漏汽及門桿漏汽系統(tǒng)未投運時，大量蒸汽順著大軸竄入軸承箱，導致機組潤滑油水份嚴重超標，機組安全運行受到威脅。
　　4　改進措施
　　4.1保證機組在較高負荷區(qū)域運行
　　在鍋爐負荷允許的情況下，保持1臺機組負荷大于50MW，另外1臺機組低負荷運行，高壓軸封漏汽及門桿漏汽至對應除氧器手動門關閉。
　　4.2優(yōu)化機組保護邏輯
　　在機組負荷低于50MW或機組跳閘主汽門關閉后，高壓軸封漏汽及門桿漏汽至對應除氧器逆止門電動門聯(lián)鎖關閉。防止除氧器汽水反流。機組負荷大于50MW時，允許開高壓軸封漏汽及門桿漏汽至對應除氧器逆止門及電動門。
　　4.3增設管壁溫度測點
　　高壓軸封漏汽及門桿漏汽至對應除氧器管道最低點加裝溫度測點。
　　4.4優(yōu)化系統(tǒng)
　　在原有的高壓軸封漏汽及門桿漏汽至對應除氧器逆止門前加裝手動門及氣動逆止門，在高壓軸封漏汽最低點加裝疏水管道，在門桿漏汽管道最低點加裝疏水管道，防止低溫汽水返竄。
　　4.5改善油質
　　在高壓軸封漏汽及門桿漏汽系統(tǒng)未投運時，及時運行油凈化裝置，調整各軸承箱抽油煙蝶閥，保持微負壓，調整高壓軸封供汽壓力。
　　5　結語
　　大型直接空冷汽輪機在正常運行中突然發(fā)生跳閘甩負荷工況時，一方面要嚴密監(jiān)視上下缸溫度及各抽汽壓力、管壁溫度和除氧器壓力、供汽溫度的變化，運行人員對出現金屬壁溫度突降等現象必須要及時采取措施，避免設備損壞事故的發(fā)生。另一方面要通過技術革新，利用新的理念和技術改造完善汽輪機防水擊保護，根據實際情況制定運行規(guī)程和優(yōu)化邏輯關系，從而有效防止汽輪機進冷汽、冷水對設備造成損