降低汽輪機中排口和三抽口金屬溫差的改造及運行調(diào)整

黃碧亮，侯劍雄

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519000）

經(jīng)驗交流

降低汽輪機中排口和三抽口金屬溫差的改造及運行調(diào)整

黃碧亮，侯劍雄

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519000）

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司3、4號汽輪機在啟動及停運過程中，汽輪機中排口和三抽口上下金屬溫差超限，運用各種運行手段調(diào)整均無效，嚴重影響汽輪機的安全運行。通過大量運行數(shù)據(jù)分析，查找汽輪機上下金屬溫差超限的原因，采用有針對性的疏水系統(tǒng)改造及運行調(diào)整，有效將汽輪機金屬溫差控制在允許范圍內(nèi)，提高了汽輪機運行的可靠性，為國產(chǎn)汽輪機組在啟停過程中上下缸溫差控制提供借鑒。

汽輪機；金屬溫差；改造；運行調(diào)整

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司3、4號機組為上海電氣集團600 MW超臨界機組，鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的四角切圓燃燒方式超臨界變壓運行螺旋管圈直流爐，主汽壓力／再熱汽壓力為25.4 MPa／4.39 MPa，主汽溫度／再熱汽溫度為571℃／569℃；汽輪機由上海汽輪機有限公司生產(chǎn)，型號為N600-24.2／566／566，其本體疏水管路布置方式為集管式，即多條支路疏水匯入1根集管經(jīng)擴容后進入凝汽器。汽輪機上下缸一般有3個溫度測點，分別布置在高壓排汽口、中壓排汽口及三段抽汽口，如果金屬溫差超限，將引起汽缸向上或向下拱起，輕則破壞汽缸結(jié)合面的嚴密性，重則使汽缸徑向間隙減小甚至消失，造成動靜摩擦，汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞，給汽輪機安全、經(jīng)濟運行帶來重大隱患［1-3］。

1 存在問題

a.隨著凝汽器軸封、真空系統(tǒng)投入運行，中排口和三抽口溫差逐漸增大，汽輪機沖轉(zhuǎn)后溫差上升速率持續(xù)加快，溫差最高點出現(xiàn)在汽輪機轉(zhuǎn)速3 000 r／min附近，分別為67.02℃和96.63℃，機組并網(wǎng)后投入3號高加運行，上述兩點溫差快速恢復(fù)至正常水平。汽輪機啟動期間，增大或減小軸封壓力、改變汽缸各疏水閥的開關(guān)狀態(tài)，均對上述兩點溫差變化趨勢無影響，改造前汽輪機啟動溫差曲線如圖1所示。

b.汽輪機打閘后盤車初期，中排口和三抽口溫差緩慢上升，隨著軸封、真空系統(tǒng)退出運行，中排口和三抽口溫差升至68.65℃和66.54℃，遠高于正常水平（42℃）。在汽輪機盤車全程，增大或減小軸封壓力、改變汽缸各疏水閥的開關(guān)狀態(tài)，均對上述兩點溫差變化趨勢無影響，改造前汽輪機停運溫差曲線如圖2所示。

圖1 改造前汽輪機啟動溫差曲線

圖2 改造前汽輪機停運溫差曲線

2 原因分析

a.機組在啟動過程中，汽缸內(nèi)熱汽流向上運動，凝結(jié)水在下缸形成水膜影響傳熱，造成下缸溫升比上缸慢，但應(yīng)控制上下缸溫差不超過55.6℃，否則作停機處理［4］。由圖1可知，在凝汽器真空系統(tǒng)投入運行至鍋爐升壓期間，漏入汽缸的軸封蒸汽在自然流動時，冷熱蒸汽上下分層，直接導(dǎo)致汽缸產(chǎn)生溫差。

b.汽輪機疏水集管布置不合理。由圖3可知，汽輪機疏水集管共4根，分別為高壓疏水集管、次高壓疏水集管、中壓疏水集管和低壓疏水集管。隨著鍋爐升壓，再熱器管道的疏水壓力和流量增加，使中壓疏水集管內(nèi)部壓力上升，其中集管內(nèi)低溫疏水蒸汽沿著中壓導(dǎo)汽管返回中壓調(diào)門前，經(jīng)過不嚴密的中壓調(diào)門進入中壓缸本體，冷熱蒸汽的上下流動直接導(dǎo)致中壓缸排汽端溫差增大。同理，集管內(nèi)低溫疏水蒸汽沿著三抽口返回中壓缸，快速冷卻中壓缸，導(dǎo)致三抽口溫差增大［5］。

c.在機組啟動過程中，汽輪機相關(guān)本體疏水閥處于連鎖打開狀態(tài)，如手動關(guān)閉三抽汽管道的疏水閥，則中壓缸三抽口位置的低溫蒸汽和疏水無法排至凝汽器，導(dǎo)致上下缸溫差增大［6］。

圖3 凝汽器疏水集管布置圖

3 解決措施

a.對汽輪機本體疏水布置進行改造。如圖4所示，通過疏水啟停過程的壓力分析，將汽輪機高／中壓缸的平衡管疏水、高／中壓外缸疏水、中壓導(dǎo)汽管疏水、三抽逆止門前疏水、四抽逆止門前疏水等匯集至A凝汽器的疏水擴容器備用集管，即高壓再熱器疏水管路與上述疏水管路拆離至不同的疏水集管，在鍋爐升壓或降壓時，曾經(jīng)出現(xiàn)疏水倒竄的管路都將以正常流向?qū)⑹杷畬?dǎo)入凝汽器，消除了疏水倒流的可能性。

圖4 疏水集管改造后系統(tǒng)圖

b.對高加的啟動方式進行優(yōu)化，由原來230 MW負荷啟動改為隨汽輪機滑壓啟動。當沖轉(zhuǎn)參數(shù)達到額定值，隨著汽輪機轉(zhuǎn)速的上升，三抽口的蒸汽進入高加流入凝汽器，快速流動的蒸汽加快了下部金屬的溫升速率，達到降低上下缸體金屬溫差的目的［7］。

c.在汽輪機停機時，盡量延長凝汽器真空、軸封系統(tǒng)的運行時間。汽輪機打閘后，鍋爐仍有一定的壓力，如將凝汽器軸封和真空系統(tǒng)停運，由于高中壓主汽門和調(diào)門的嚴密性有限，漏入汽缸的蒸汽處于自由流動狀態(tài)，冷蒸汽向下流動，熱蒸汽向上流動，將導(dǎo)致金屬溫差迅速增大。

d.在停機期間，對汽缸上下金屬溫度測點進行校驗，確保其準確性，完善監(jiān)視金屬溫差變化的基礎(chǔ)性保障措施。

4 改造效果

a.經(jīng)過疏水改造和高加隨汽輪機滑壓啟動的技術(shù)改造，汽輪機沖轉(zhuǎn)至600 r／min時，中排口和三抽口金屬溫差最高為37.76℃和19.99℃，遠優(yōu)于改造前情況，且汽輪機繼續(xù)沖轉(zhuǎn)后溫差快速降至正常水平，改造效果明顯，改造后汽輪機啟動溫差曲線如圖5所示。

圖5 改造后汽輪機啟動溫差曲線

b.汽輪機打閘至停運真空系統(tǒng)期間，中排口和三抽口金屬溫差緩慢上升且最高值為27.45℃和16.06℃，當停運軸封、真空系統(tǒng)后，金屬溫差快速上升至35.49℃和21.31℃。重新恢復(fù)軸封和真空系統(tǒng)運行，溫差立即下降，且始終維持在正常水平（＜42℃），即停運后盡量延長凝汽器軸封、真空系統(tǒng)的運行時間有利于穩(wěn)定金屬溫差，疏水系統(tǒng)改造及運行優(yōu)化效果良好，改造后汽輪機停運溫差曲線如圖6所示。

圖6 改造后汽輪機停運溫差曲線

5 結(jié)束語

汽輪機本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響汽輪機中排口和三抽口金屬溫差的因素也比較多，從設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上著手［8］，結(jié)合汽輪機啟停過程各參數(shù)的變化特點，查找影響汽輪機中排口和三抽口金屬溫差大的原因，結(jié)合機組啟動運行方式的優(yōu)化調(diào)整，并利用停機期間的疏水集管改造，很好地解決了中壓缸上下金屬溫差大的問題，從而保證了機組安全經(jīng)濟運行。

［1］ 王志華，陳紅鐵.上汽600 MW汽輪機上下缸溫差大的原因［J］.山西能源與節(jié)能，2007，12（2）：19-20.

［2］ 傅家鴻.汽輪機安全監(jiān)測保護裝置的發(fā)展狀況［J］.東北電力技術(shù)，1998，19（12）：31-37.

［3］ 梁振明，喬永成.汽輪機啟停過程中上下缸溫差增大的控制［J］.中國電力，2010，55（8）：31-33.

［4］ 史新剛，沈國平.600 MW汽輪機上下缸溫差研究與對策［J］.熱力透平，2008，37（4）：269-271.

［5］ 熊大健，鄒光球.600 MW機組冷態(tài)起動汽輪機高壓內(nèi)缸溫差及振動偏大原因分析［J］.熱力發(fā)電，2008，37（5）：54-57.

［6］ 李艷松，林 英，張桂春.B25汽輪發(fā)電機組汽缸法蘭溫差超標的處理［J］.東北電力技術(shù)，2004，25（12）：34-36.

［7］ 李 軍.600 MW汽輪機主要問題分析及節(jié)能措施［J］.東北電力技術(shù)，2008，29（4）：21-24.

［8］ DLT 609—1996，300 MW級汽輪機運行導(dǎo)則［S］.

Improvement and Operation Adjustment for Decreasing Turbine Metal Temperature Difference of IP Exhaust and No.3 Steam Extraction

HUANG Bi?liang，HOU Jian?xiong
（Guangdong Zhuhai Jinwan Power Plant Company Limited，Zhuhai，Guangdong 519000，China）

During the process of starting up and shutting down，the metal temperature difference of NO.3 and NO.4 steam turbines IP exhaust and No.3 steam extraction exceed the temperature limitation.It will endanger the safety of steam turbines when changing tur?bine operation mode is invalid.This paper find the causes based on abundant data analyses.According to the improvement of the drain?age system and operation adjustment of the operating mode，controlling the temperature difference within the scope allowed for impro?ving stability is suggested.The results offer reference for temperature difference control of the domestic manufactured steam turbine cas?ing top／bottom during the process of starting up and shutting down.

Turbine；Metal temperature difference；Reformation；Operation adjustment

TK267

A

1004-7913（2015）06-0035-03

黃碧亮（1977—），男，碩士，工程師，主要從事火力發(fā)電廠運行技術(shù)管理工作。

2015-03-02）