600 MW機組高排蒸汽參數異常升高原因分析與現場處理

陳華桂，盧承斌

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102）

發電技術

600 MW機組高排蒸汽參數異常升高原因分析與現場處理

陳華桂，盧承斌

（江蘇方天電力技術有限公司，江蘇南京211102）

針某600 MW超臨界汽輪機組運行中出現高壓缸排汽溫度異常升高現象，結合現場數據和高壓缸結構特征分析了產生異常的原因，據此進行揭缸檢查，確定高壓噴嘴蒸汽室定位銷焊縫開裂和脫落是致使高排汽溫異常升高的主要原因，并提出相應的處理方案，維修后的運行數據表明了高排蒸汽參數恢復正常，汽機熱耗率顯著降低。

高壓缸；溫度異常；噴嘴室；調節級

某電廠一期工程安裝2臺600 MW超臨界燃煤汽輪機發電機組。汽輪機為上海汽輪機廠生產的N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機。一期工程1號和2號機組分別于2006年3月和8月投產。2號機組于2009年11月進行了汽輪機揭缸檢修；2012年2號機組進行了小修，處理了汽門閥座突出、高調門連桿、主汽門門桿等問題。2012年12月至2013年2月，2號機組進行環保改造，同期對汽輪機進行了揭缸檢修。

1　參數異常經過

1.1事件經過

2014年02月21日上午11時，2號機組正常運行，負荷為490 MW，汽輪機主汽門前蒸汽壓力23.6 MPa，溫度565℃，鍋爐給水流量1410 t/h，入爐煤量208 t/h。11時10分，為處理2號鍋爐給水流量變送器故障，熱工維護人員將2號鍋爐給水流量強制為當前值（1425 t/h）；11時13分，汽輪機主汽門前蒸汽壓力從23.7 MPa下降至22.5 MPa后又迅速上升，汽壓最高上升至25.5 MPa，參數大幅波動。運行人員發現后立即將機組控制方式由自動切為手動，進行事故處理，處理期間主汽溫最低降至461℃。11時32分2號機組各參數調整穩定，機組恢復正常運行。隨后發現，機組在相同負荷下，高排參數出現異常升高，高壓缸排汽溫度上升約20℃，高壓缸排汽壓力上升約0.12 MPa。汽輪機高壓缸排汽參數升高，一方面造成汽輪機高壓缸有效焓降減小，缸效率降低，熱耗上升，同時使得鍋爐再熱減溫水量增加，機組經濟性下降。

1.2參數變化情況

為全面了解異常的影響，比較了事件發生前后同樣負荷下的機組主要參數，詳見表1。

從表1可以看出，除高排參數比原先升高外，2號機組調節級壓力比原先降低約1 MPa，高壓外缸內壁溫度增加37℃，高壓外缸外壁溫度增加24℃，高壓差脹減少0.4 mm，鍋爐給水流量增加近50 t/h。主蒸汽流量與原先相比卻有所降低，究其原因主要是因為主蒸汽流量是由汽輪機調節級壓力折算而來，調節級壓力降低，故折算的主汽流量降低。

表1事件前后機組主要參數對比

2　異常原因分析

2.1汽缸結構

該機組正常運行采用噴嘴調節配汽方式，高壓缸進汽由4個主蒸汽高壓調節汽門控制，調門與4根上下垂直布置的進汽管相連，進汽管直接插入高壓缸內缸的噴嘴室，在噴嘴室進口處采用密封環密封。噴嘴室為水平中分面結構，下噴嘴室鑲嵌在高壓下內缸中，通過4個搭子及噴嘴室外緣的凹槽與內缸上的凸緣固定在內缸中，上噴嘴室依靠螺栓與下噴嘴室連接，在上噴嘴室的頂部和下噴嘴室的底部分別設有導向鍵。因此，噴嘴室能在內缸中自由膨脹，但不會對內缸膨脹造成影響。高壓噴嘴由4個噴嘴組組成，沿圓周方向整圈布置，焊接在噴嘴室中。

2.2原因排查

汽輪機通流部分結垢，會導致汽缸效率降低，高壓缸排汽溫度和壓力升高。但結垢應該是一個較為緩慢的過程，且隨著通流面積的減少，同樣負荷時，機組調節級壓力和一段抽汽壓力應有所升高［1］。而此次事件發生前后僅20 min，且事后調節級壓力和一段抽汽壓力均有所降低，同樣負荷下調級壓力比原先低1.1 MPa，故可以排除因汽機通流部分結垢導致高排蒸汽參數升高。

若因其他異常引起汽輪機中壓缸通流能力不足，也會引起高壓缸排汽溫度和壓力上升。但此時汽機的調節級壓力和一抽壓力都應同趨勢上升［2］。而實際情況是調節級壓力和一抽壓力下降，可以排除中壓缸通流能力不足這一原因。

根據汽缸的結構，結合前面的參數變化分析，可以斷定導致高壓缸排汽參數異常，是高壓內缸漏汽至內外缸夾層引起，主要有以下幾方面可能原因：（1）調節級熱電偶溫度套管開裂；（2）高壓內缸疏水管焊縫開裂；（3）高壓缸進汽插管部分密封泄漏；（4）高壓缸蒸汽室定位銷松動或脫落。

考慮到江西豐城電廠、湖南湘潭電廠均有機組出現過由于高壓噴嘴蒸汽室定位銷存在焊接工藝和質量缺陷，噴嘴室與內缸之間的蒸汽漏至內外缸夾層，導致調節級壓力異常、高排溫度上升的情況。在高壓缸進汽參數大幅波動交變應力作用下導致蒸汽室定位銷焊縫開裂可能性最大，建議擇機安排開缸檢查，重點檢查以上可能漏氣的部位。

3　揭缸檢查及處理

3.1揭缸情況

2015年2月下旬，機組停運后對汽輪機高壓缸進行揭缸檢查，發現高壓內下缸噴嘴室定位銷脫落，（如圖1所示），高壓內上缸噴嘴室定位銷焊縫有裂紋（如圖2所示）。高壓內下缸噴嘴室定位銷脫落后，導致噴嘴室與高壓內缸夾層之間的蒸汽經定位銷孔泄漏至高壓內缸與高壓外缸的夾層，造成調節級壓力降低。由于高壓內缸與高壓外缸的夾層與高壓缸排汽口相通，泄漏蒸汽的匯入又導致高壓缸排汽溫度和壓力上升，與揭缸前的分析一致。

圖1高壓內下缸噴嘴室定位銷脫落情況

圖2高壓內上缸噴嘴室定位銷焊縫裂紋

3.2處理方案與工藝

根據之前的分析和揭缸檢查的情況，決定對脫落的高壓內下缸噴嘴室定位銷進行更換，按照汽輪機制造廠提供的裝配圖進行安裝；對高壓內上缸噴嘴室定位銷焊縫打磨后進行補焊處理；對調節級下半金屬溫度套管、高壓內缸疏水管、調節級壓力表管進行更換處理。按照上海汽輪機廠提供的焊接工藝，使用ENiCrFe-3直徑為2.5 mm的焊接材料進行堆焊處理。

4　處理效果

經過處理后，2號機組高壓缸排汽溫度和壓力均有所下降，與異常發生前的水平相當，調節級壓力恢復正常。為對比機組檢修前后的各項熱力性能，在揭缸檢修前和檢修完成后分別對2號機組進行了熱力性能試驗［3］。試驗測得的高壓缸效率和熱耗率如表2所示。

表2機組檢修前后性能試驗數據對比

試驗結果表明，檢修處理后的2號機組，在3閥全開工況下，汽輪機高壓缸效率為86.23%，檢修前為77.18%，高壓缸效率提高了9.05%，修后試驗測得汽輪機熱耗率為7 758.5 kJ/（kW·h），與修前性能試驗測得熱耗率7 970.8 kJ/（kW·h）相比，熱耗率降低了212.3 kJ/（kW·h）（約2.66%）。機組經濟性得到很大提高［4］。

5　結束語

該廠2號機組高壓缸排汽蒸汽參數異常的根本原因是高壓內下缸噴嘴定位銷焊接工藝不合格，存在質量隱患，直接原因是機組運行中主蒸汽參數大幅度波動引發定位銷脫落，造成部分蒸汽經定位銷孔泄漏至高壓缸內外缸夾層，引起高壓缸排汽溫度升高。通過揭缸檢查，對脫落的定位銷進行重新焊接修復后，高排溫度和壓力都恢復正常。機組高壓缸排汽蒸汽參數異常升高不僅造成機組經濟性降低同時還會影響機組運行的安全性。建議同型機組今后在揭缸檢修時，重點對以上部位進行檢查，如發現同樣問題及時予以處理。

［1］盧承斌，姚永靈.超臨界600 MW汽輪機出力下降問題分析［J］.熱力透平，2014，43（1）：80-82.

［2］沈永流，朱寶宇.國產引進型300 MW汽輪機通流部分改造及效益分析［J］.能源技術經濟，2011，23（2）：36-39.

［3］ASME PTC6—2004汽輪機性能試驗規程［S］.

［4］李 剛，胥建群，湯濤，等.汽輪機通流效率與機組熱耗率關系的計算［J］.江蘇電機工程，2014，33（4）：13-15.

Analysis and On-site Treatment of Abnormal Exhaust Steam Parameter Increase in HP Cylinder of 600 MW Power Unit

CHEN Huagui，LU Chengbin
（Jiangsu Frontier Electrical Power Technology Co.Ltd.，Nanjing 211102，China）

In one 600 MW supercritical power unit，the exhaust steam of the turbine's HP cylinder encountered abnormal temperature increase during its normal operation process.According to the detailed analysis on the field data and the cylinder's structural characteristics，opening-cover examination was then performed.It was found that weld joint cracking and exfoliation at the locating pin of the high pressure spraying chamber were the mean reasons for the above mentioned failures.Measures were then proposed，and the operation data obtained after maintenance indicated that the temperature of the exhaust steam had returned to the normal level.Further，the heat consumption rate had also been significantly reduced.

hhigh pressure（HP）cylinder；abnormal temperature；nozzle chamber；regulating stage

TK267

B

1009-0665（2016）01-0089-03

2015-08-05；

2015-10-20

陳華桂（1978），男，江蘇姜堰人，高級工程師，從事火電機組的節能診斷及運行優化工作；

盧承斌（1971），男，江蘇鎮江人，高級工程師，從事汽輪機機組技術監督及故障診斷工作。