東方汽輪機2× 660MW機組高壓缸脹差安裝及分析

薛宏濤

摘 要：本文根據東方汽輪機2×660MW汽輪機TSI系統(tǒng)的調試，參考機組實際運行過程中，高壓缸脹差參數的監(jiān)視以及變化趨勢，判斷汽輪機轉子和高壓缸膨脹情況，以及對出現的負脹差的分析，為運行人員提供準確可靠的汽輪機監(jiān)視參數，判斷機組運行狀態(tài)，確保機組長期安全運行的可靠性。

關鍵詞：電渦流；探頭；脹差；負脹差；熱力計算書

1 簡介

印度Krishnapatnam（科瑞希納）2×660MW燃煤超超臨界機組，其中汽輪機為東方汽輪機廠生產的半超超界參數、中間一次再熱、三缸四排汽凝汽式N660-24.2/565/600型汽輪機，其中主蒸汽溫度565℃，再熱蒸汽溫度為600℃，該機型為東方汽輪機廠生產的最新型的機組，分別為世界第一、第二臺。因此在機組調試過程當中，汽輪機的各個參數，特別是TSI監(jiān)視的參數，為運行人員以及調試人員提供準確可靠的信息，關系到機組的安全運行。汽輪機監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）采用 MMS6000 監(jiān)控系統(tǒng)，安全監(jiān)視裝置由轉速監(jiān)視器、偏心監(jiān)視器、軸位移監(jiān) 視器、脹差監(jiān)視器、蓋振監(jiān)視器、軸振監(jiān)視器和熱膨脹監(jiān)視器組成。

其中，汽輪機轉子與汽缸的相對膨脹的差值，稱為脹差。習慣上規(guī)定轉子膨脹大于汽缸膨脹時的脹差值為正脹差，汽缸膨脹大于轉子膨脹時的脹差值為負脹差。脹差數值是很重要的運行參數，為運行和調試人員提供機組狀態(tài)信息，若脹差超限，則熱工保護動作使汽輪機機跳閘、停機。

2 系統(tǒng)調試

2.1 帶電以及通道檢查

外部電源由主副兩路輸入，任一路工作，其余一路作備用，任何一路或兩路電源故障均有報警指示輸出。外部電源經處理后進入兩塊 24VDC 電源模塊，其中任何一塊電源故障均有報警輸出。根據廠家（設計院）提供的圖紙資料，對系統(tǒng)的柜內電源模塊接線進行逐一檢查核對，柜內接線檢查完成后，檢查從汽輪機就地測點位置到柜內通道的接線以及完成系統(tǒng)輸出到DCS系統(tǒng)進行顯示的測點，在所有的檢查完成后，系統(tǒng)帶電，可以進行下一步具體調試和實驗。

2.2 脹差探頭的安裝調試

（1）傳感器安裝定位

在汽輪機轉子推軸定位以后，根據測量范圍，東方汽輪機量程為-8.5mm至12.5mm，把傳感器調整到適當的位置，確保傳感器探頭斷面和被測量面保持平行。

（2）傳感器調試

理論分析和實驗都已證明，電渦流強度與距離的關系為，當x改變時，電渦流密度也發(fā)生變化，即電渦流強度隨距離x的變化而變化。根據線圈—導體系統(tǒng)的電磁作用，可以得到金屬導體表面的電渦流強度為：

式中： I1——線圈激勵電流；I2——金屬導體中等效電流；

x——線圈到金屬導體表面距離；ras——線圈外徑。

根據上式作出的歸一化曲線如圖所示：

以上分析表明：電渦流強度與距離x呈非線性關系，且隨著x/ras的增加而迅速減小。當利用電渦流式傳感器測量位移時，只有在x/ras<<1（一般取0.05～0.15）的條件下才能得到較好的線性和較高的靈敏度。

鑒于上面的理論分析，由于探頭線圈的尺寸是固定不變的，所以，探頭安到測量面的距離越遠，探頭的測量線性度就會越差，并且測量的響應電流就會越小，所以安裝距離不能太大。而且還存在這種固有的非線性的響應關系，所以脹差探頭在安裝完成后，需要在就地實際走線性，檢查探頭和測量面的垂直度，以及探頭本身的線性度。做好記錄，具體詳細數據，見下表1：

線性度走完成后，固定零位，該機組的零位固定值為，電壓：-10.24V 示數：0mm.

3 問題以及處理方法

該機組2014年11月21日2點56分首次沖機，沖機方式是中壓缸啟動。盤車狀態(tài)下，高壓缸脹差值為0.33mm；轉速為200rpm時，高壓缸脹差值為0.429mm；轉速為500rpm時，高壓缸脹差為1.35mm；轉速為1500rpm時，高壓缸脹差為1.83mm；進行4個小時的暖機，高壓缸脹差為3.18mm；首次定速3000rpm，高壓缸脹差2.38mm。然后交給電氣做實驗。

11月22日5點51分，機組首次并網完成，整個過程中，高壓缸脹差一直為正的，說明轉子膨脹比高壓缸體膨脹要快，因為采用中壓缸啟動，這時候高壓缸不進汽，所以高壓缸不做功。當機組完成切缸后，高壓缸脹差為2.03mm；機組負荷升到70MW，高壓缸脹差為2.17mm；機組負荷升到92MW，此時高壓缸脹差為2.42mm。首次燃油并網，并網完成后，機組停機消缺。

2015年2月3機組重新啟動，沖機、并網、升負荷；過程中，高壓缸脹差和之前第一次啟動沒有區(qū)別。機組切缸完成，升負荷過程中，高壓缸脹差的變化見下表2：

由表中運行參數不難得出，該汽輪機在完成切缸、升負荷過程中，高壓缸的膨脹一直要比汽輪機轉子的膨脹要快，也就是出現了負脹差；而且在機組達到滿負荷后，脹差一直穩(wěn)定在-4.75mm左右。

為了解決這樣的問題，首先，熱工專業(yè)確認探頭安裝的方向沒有問題，確認TSI卡件內部設置沒有問題；汽機專業(yè)確認在整個沖機、升負荷的過程中的進汽壓力、溫度、流量；軸封供汽，汽缸保溫層的保溫效果；真空變化影響；潤滑油溫度，在整個過程中，對以上會引起脹差變化的原因都進行了實際實驗和分析，都沒有任何問題。

最后再咨詢汽輪機廠家，重新確認汽輪機的熱力計算書；因為是東方汽輪機廠生產的第一臺這種半超超臨界（主蒸汽溫度565℃，再熱蒸汽溫度為600℃）汽輪機，所以汽輪機的參數會和之前型號的機組有不同之處。最后，經過汽輪機廠核算熱力計算書，該型號的機組在正常運行過程中，高壓缸的膨脹比轉子的膨脹要大。鑒于這樣的結論，重新修改高壓缸脹差大停機值和報警值，并且對測量的線性度量程進行了修改，修改后具體值詳見表1；報警值改為10.3mm和-6.3mm，跳機值修改為11.6mm和-8.5mm。

4 總結

印度科瑞希納2×660MW機組TSI系統(tǒng)可以準確可靠地監(jiān)視汽輪機參數，特別是高壓缸脹差參數，在整個試運過程當中，調試人員和安裝人員以及東方汽輪機廠家，對該問題做了深入的分析和提出了最優(yōu)的解決方案，在機組運行中，TSI系統(tǒng)以及脹差信號，安全可靠地監(jiān)視汽輪機參數，為機組完成COD進入商業(yè)運行打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]徐廣喜.東方200MW汽輪機汽缸脹差超限控制方法[J].河南電力，1997，（3）：49-51.

[2]丁亮，翟輝.200MW汽輪機組運行時高壓缸脹差增大原因的分析[J].河南電力，2005，（2）：33-34.