12MW余熱發電汽輪機組主要問題分析及處理

徐國榮

（杭鋼集團動力公司，浙江杭州，310022）

1 引言

杭鋼集團動力公司（紫云）燒結余熱回收利用工程利用杭鋼1×180 m2和2×105 m2燒結環（帶）冷機所產生的廢氣的顯熱，利用中低溫的廢氣通過2臺余熱鍋爐產生蒸汽，來推動1臺汽輪機組做功發電。汽輪發電機組部分由杭州中能汽輪動力有限公司制造 1×12MW（型號：BN12-1.9/0.4）雙壓、補汽凝汽式單缸直冷汽輪機發電機組，配套杭州杭發發電設備有限公司制造的（型號：QF1-W12-2）發電機組成。汽輪機采用WOODWARD 505數字電子調節器和電液調節控制系統，并配有必要的保安裝置共同控制。

2 故障現象

機組從2011年4月17日投入試生產以來，除受上游蒸汽參數影響正常生產外，期間遇到了諸如油動機油缸滲油、供油管道平面法蘭滲油、油過濾器濾芯易變形、汽輪機油擋滲漏油被吸入發電機、汽機軸封漏汽、補汽速關閥伺服閥卡死、凝泵振動大、均壓箱自力式調節閥膜盒易破損等故障現象。

3 原因分析、實施方法及效果

針對故障現象我們從滑油系統缺陷、汽熱力系統缺陷、水系統缺陷等幾方面進行原因分析、制定實施方法，并取得較好的效果。

3.1 滑油系統缺陷

汽輪機油系統主要向機組各軸承供油，以便潤滑和冷卻軸承；供給調節系統和保護裝置穩定充足的壓力油，使它們正常工作；供應各傳動機構潤滑用油等三個作用。根據汽輪機油系統的作用，一般將油系統分為潤滑油系統和控制（調節）油系統兩個部分。汽輪機油品質量的好壞，直接影響汽輪發電機組的安全經濟運行。因此，要求我們對油系統發生故障的原因進行分析，從而解決排除故障，保證機組的安全運行。

3.1.1 滑油、控制油過濾芯設計不合理易變形

實施原因：原滑油、控制油過濾器濾芯設計采用三層平面，易變形，使用壽命過短，1個月就需更換濾芯，使用成本高，更換工作量大(見圖1)。

實施方法：將原來的平面油過濾芯改為折疊式油過濾芯，使油交換面積比原來增加3倍(見圖2)。

實施效果：更換使用后油過濾芯使用壽命由1個月提高為4～6個月，油過濾芯易變形現象得到消除，油品質量得到保證。

圖1 改造前油過濾芯

圖2 改造后油過濾芯

3.1.2 油動機油缸滲油和油壓波動大

實施原因：汽輪機油動機油缸本體有鑄造翻砂孔，在運行中發生漏油失壓現象，如處理不及時會造成汽輪機轉速失控的危險。

實施方法：聯系廠家更換汽輪機油動機油缸本體。

實施效果：更換油動機油缸本體后油壓正常，消除油動機失壓隱患。

3.1.3 供油管道連接法蘭為平面法蘭易滲油

實施原因：油系統管道連接法蘭均是平面法蘭，由于油管振動較大，易造成漏油事故，油系統管道又與高溫蒸汽管道交叉，漏油后極易造成著火事故。

實施方法：油系統供油管道連接由平面法蘭改為凹凸法蘭并加防泄護罩（見圖3）。

實施效果：減少漏油機會，防止油系統法蘭漏油引起著火。

圖3 油管道加防泄護罩

3.1.4 主油箱底部放水閥困難

實施原因：主油箱底部放水閥每周需放水2次以上，在1.5 m以上平臺操作，沒有樓梯上下，操作人員在上下平臺時不安全。

實施方法：把底部放水管道閥門引到地面操作。

實施效果：方便運行人員操作，提高安全性。

3.1.5 汽輪機齒輪箱油池排氣管偏短、油擋滲油

實施原因：汽輪機齒輪箱聯軸器軸向兩端油擋板沿主軸間隙滲油、盤車齒輪箱端蓋油池排氣管位置偏低，使油氣和滲油在聯軸器與發動機間地面積聚，通過土建地面的間隙，使部分積油被發電機吸入發電機前空間，造成發電機定子、轉子表面帶有油跡。

實施方法：一是齒輪箱油池排氣管升高至超出隔音罩頂，二是前后軸增加一塊大直徑油擋，三是在汽輪機齒輪箱與發電機前端之間地面基礎涂防滲材料。

實施效果：消除漏油隱患，從根源上徹底解決以上問題。

3.1.6 油冷卻器清洗需拆卸兩端水室方能進行

實施原因：發電機組配套的兩臺油冷卻器循環冷卻水室端蓋和本體是法蘭連接，端蓋外面是封頭。每次清洗冷油器銅管時需把整個水室端蓋封頭拆下，檢修人員工作量大，拆洗一次還需更換密封圈四個，更換成本很高，同時容易造成密封處漏油事故（見圖4）。

圖4 改造前油冷卻器(水室)

實施方法：將兩臺冷油器兩端水室封頭改為平面悶板密封，防止滲漏（見圖5）。`

實施效果：檢修清洗冷油器不需拆下整個端蓋封頭，只需拆下悶板即可，減少工作量和漏油事故，節約密封圈成本。

圖5 改造后油冷卻器(水室)

3.2 熱力系統缺陷

汽輪機的熱力系統是使汽輪機的熱功轉換過程得以連續進行的所有設備和管道的組合。主要包括主蒸汽和再熱蒸汽系統、凝結水和給水回熱加熱系統、凝汽系統以及與之相輔疏水系統、軸封汽系統和循環水系統等。汽輪機熱力系統的效率的高低對汽輪機的熱耗有很大的影響，熱力系統任何一臺設備出現故障，即使故障不影響運行，但也會造成效率降低，最終導致汽輪機熱耗升高，影響電廠的經濟效益。通過對熱力系統出現的故障進行整改后，汽輪機熱力系統的效率有了明顯的提高。

3.2.1 汽輪機軸封供汽不能自動調節，軸封漏汽大，使汽機油系統易進水

實施原因：汽輪機前后汽封漏汽較大，大量的蒸汽通過軸端滲漏到油系統，造成油中所含水分超標，影響機組的安全運行。

實施方法：聯系設備生產廠家，重新調整均壓箱自力閥參數設定。

實施效果：前后汽封漏汽明顯減少，油中水分減少。

3.2.2 部分中、低壓蒸汽管道疏水設計不合理嚴重影響安全操作

實施原因：從燒結105、180鍋爐來蒸汽管道疏水池過小，距離操作位置過近，操作疏水閥時會造成人身燙傷事故。

實施方法：把疏水閥后排水管道進行延長改進。

實施效果：運行人員操作疏水閥時蒸汽不會噴到身體，保證操作人員的人身安全。

3.2.3 兩路主蒸汽管道疏水暖管時間長，且大量蒸汽浪費

實施原因：從105、180鍋爐分別來的主蒸汽每次開、停爐、暖管、并汽操作時汽水直排到疏水池。由于管路各有幾百米距離長，同時受管徑和排汽量限制，暖管時間在2 h以上，且每次并汽都會浪費蒸汽約 11～14 t/h。

實施方法：在105、180鍋爐兩路中壓蒸汽隔離閥前的兩只疏水閥之間接一路旁路疏水管，并將105、180兩路蒸汽疏水合并后接入外供低壓蒸汽母管系統上（見圖6）。

實施效果：鍋爐開爐后蒸汽并網前，將大量暖管期間的飽和蒸汽，接入到外供蒸汽母管進行回收利用，一方面可減少蒸汽浪費（11～14 t/h），縮短暖管時間1 h，可大大增加發電量。3.2.4 均壓箱進汽自力式調節閥膜盒易破損

實施原因：均壓箱自力式調節閥膜盒每次啟機需加水，否則橡膠膜片易破損，而現場加水又沒有操作空間，易造成人身意外事故。

實施方法：對均壓箱自力式調節閥加水裝置重新設計改造（見圖7）。

圖7 自力式調節閥加水裝置改造后示意圖

實施效果：改造后方便運行人員加水操作，杜絕了不安全因素。

3.2.5 補汽速關閥伺服閥卡死，伺服節流孔堵塞

實施原因：補汽速關閥伺服閥卡死，補汽閥無法操作，鍋爐低壓蒸汽無法進入汽輪機發電。

實施方法：拆洗補汽速關閥伺服閥，消除伺服節流孔堵塞故障。

實施效果：保證補氣速關閥正常使用，低壓蒸汽能夠進入汽輪機發電，保證設備安全運行。

3.2.6 汽輪機真空系統漏空氣嚴重

實施原因：自動主氣門疏水、疏水膨脹器閥門易漏進空氣，使機組真空系統嚴密性下降，造成機組能耗指標超標。

實施方法：將自動主氣門閥體疏水接地溝，與真空系統連接管道封堵，疏水膨脹器疏水閥進行更換。

實施效果：提高了真空系統嚴密性，防止真空系統漏入空氣，提高機組真空度。

3.3 循環冷卻水系統缺陷

3.3.1 凝汽器水位計無操作平臺

實施原因：凝汽器熱井水位計經常發生失靈現象，需爬到2 m以上管道上沖洗操作水位計，不符安全要求。

實施方法：在凝汽器水位計處增加操作平臺。實施效果：方便運行人員對水位計進行沖洗操作，提高安全性。

3.3.21#射水泵出口管道振動

實施原因：1#射水泵出口管道振動明顯超標，影響設備使用壽命，存在事故隱患。

實施方法：對出口管道增加支吊架。

實施效果：增加支吊架后振動減小，符合安全要求，提高設備運行安全性。

3.3.32#、3#凝泵本體振動大

實施原因：2#、3#凝泵本體振動偏大，水泵出力偏低，未達到設計安全要求。

實施方法：對2#重新找中安裝，3#凝泵更換泵體。

實施效果：2#凝泵振動正常，出力良好；3#凝泵需繼續排查，加強設備安全運行。

3.4 其它方面改進

3.4.1 機組循環冷卻水增加熱電阻溫度計接至DCS系統

實施原因：機組循環冷卻水是由一熱電循環泵房送至發電機組凝汽器等冷卻系統，在電腦控制監視系統中沒有循環冷卻水溫度數據，不能及時根據溫度變化調整機組運行方式，無法正確判斷凝汽器運行工況的好壞。

實施方法：凝汽器循環冷卻水管1#側進出口分別安裝進出水熱電阻溫度計，并接入DCS后臺。

實施效果：可及時根據水溫數據的變化判斷凝汽器運行工況，調整機組運行方式。

3.4.2 機組循環冷卻水增加進出水壓力表計接至DCS系統

實施原因：發電機組凝汽器循環冷卻水進出口只有現場壓力表計，在電腦控制監視系統中沒有循環冷卻水進出口壓力數據，如果水泵故障或管道泄漏不能及時根據壓力變化調整機組運行方式，影響機組安全運行。

實施方法：凝汽器循環冷卻水管1#側進出口分別安裝進出水壓力測點及變送器，并接入DCS后臺。

實施效果：可以及時根據水壓數據的變化判斷凝汽器運行工況，調整機組運行方式。

3.4.3 機組凝汽器熱井增加溫度計

實施原因：凝汽器熱井凝結水溫度是判斷凝汽器工作好壞的重要依據，根據水溫過冷度的大小，及時調整循環冷卻水量的多少，而機組凝汽器熱井又沒有安裝凝結水溫度計。

實施方法：凝汽器熱井集水箱拆掉原水龍頭安裝凝結水溫度計。

實施效果：根據熱井溫度正確計算過冷度大小，調整冷卻水量，保持機組最佳經濟效益。

3.4.4 機組主蒸汽、低壓補汽隔離閥前溫度接入DCS系統

實施原因：發電機組中壓、低壓蒸汽隔離閥前蒸汽溫度現場裝有表計，安裝位置太高，觀察不安全，而電腦沒有閥前蒸汽溫度數據。由于鍋爐開停機頻繁（正常情況每月每臺鍋爐6次左右），蒸汽溫度無法遠程監視，并汽時蒸汽溫差大或帶水，容易造成蒸汽溫度大幅度波動，影響汽輪機的安全穩定運行。

實施方法：把隔離閥前現場蒸汽溫度表改造成熱電偶溫度計接入DCS系統。

實施效果：后臺DCS可在線監視到隔離閥前蒸汽溫度，以防止蒸汽帶水發生水沖擊事故，保持機組穩定運行。

3.5 改造效益

3.5.1 通過對設備系統的改進、整改，消除了設備存在的隱患，提高設備運行的安全性，方便運行人員操作，保證人員的安全。

3.5.2 提高真空系統的真空度，降低機組汽耗率。根據統計數據表明，凝汽器真空每下降1kPa，汽輪機汽耗會增加1.5%～2.0%。通過改進，減少真空系統漏空氣，凝汽真空系統真空度從空負荷時-92kPa提高到-99kPa以上，改進效果也是非常明顯的。

3.5.3 通過對105、180兩路中壓蒸汽隔離閥前的兩只疏水系統改進改造，當發生有一臺鍋爐要啟爐并汽時，中壓蒸汽管道暖管時間將由原來的2 h縮短到0.5 h左右，大大縮短暖管時間，減少疏水系統的蒸汽排放量，可縮短暖管時間1 h以上，減少對環境產生的噪音時間1 h以上。每次任何一臺鍋爐并汽時可減少排放蒸汽量10 t以上，產生經濟效益1000元左右；提前一小時發電，多發電2000 kWh以上，產生經濟效益1400元左右。按照目前生產情況平均每月開停爐6次以上計算，每月可產生14400元左右的經濟效益，具有明顯的經濟效益和社會效益。