懷安熱電汽輪機上下缸溫差大的原因分析及措施

吳永祥

摘要：懷安熱電2*330MW燃煤機組采用上海汽輪機制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、直接空冷抽汽凝汽式汽輪機。在汽輪機啟動、運行或停機過程中，過大的上下缸及內(nèi)外壁溫差可能導(dǎo)致汽缸變型，引起汽輪機動靜部分碰磨，誘發(fā)汽輪機振動甚至造成大軸的彎曲。上下缸溫差的產(chǎn)生一般是由于汽缸的保溫不良、疏水倒串和汽缸進冷水、進冷氣或者一些不可避免因素引起的，由于汽輪機上下缸出現(xiàn)溫差的原因多種多樣，而且缸溫差過大的危害比較嚴(yán)重，所以本文從我廠汽輪機入手，分析上下缸溫差過大的原因，并提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機；上下缸溫差；原因；措施

一、上下缸溫差形成的原因

1.1非設(shè)備及操作異常

1.1.1機組啟動時

機組在啟動過程中汽缸內(nèi)的熱汽流偏于向上流動，啟動初期部分凝結(jié)放熱，凝結(jié)水在下缸形成水膜從而影響下缸傳熱，造成下缸溫升比上缸慢，但是在機組帶上一定的負(fù)荷之后汽缸內(nèi)壁已有較高的溫度，由于此時機組進汽量明顯增加，汽缸內(nèi)汽體流速流量增大沖刷及卷帶作用顯著加強，下缸水膜不易形成，傳熱相對加強。另外，高、低壓加熱器隨機投入加之缸體疏水作用，并網(wǎng)初期抽汽門起到很大的疏水及導(dǎo)流作用，加速了缸體的傳熱，下缸溫度上升速度會增快至與上缸同步。

1.1.2機組停機時

停機時下缸溫度會低于上缸。中壓下缸抽汽管道較多，相對缸體來說管壁較薄、熱容量小、冷卻快、散熱面積大，一般停機后下缸溫度水平低于上缸。

機組打閘后，汽輪機高壓上缸、下缸將出現(xiàn)不同程度的溫度反彈現(xiàn)象，這是冷卻不充分的表現(xiàn)，屬于正常現(xiàn)象。高壓上缸更明顯一些，這是由于高壓下缸高排管道及其上的疏水管道的影響，機組打閘后，缸體及高排管道的疏水門會自動打開，凝汽器真空及重力疏水使高壓下缸在打閘后仍具備一定的冷卻能力。

1.1.3正常運行中

機組進汽參數(shù)、負(fù)荷急劇變化、高壓加熱器的不正常退出運行、單閥門與順序閥的切換等，也會導(dǎo)致缸溫變化，從而出現(xiàn)上下缸溫差。

1.2結(jié)構(gòu)性或設(shè)備缺陷

1.2.1疏水設(shè)計不夠完善。主、再熱蒸汽疏水，缸體疏水，導(dǎo)汽管疏水及其他疏水，先全部集中在一根疏水集管上，再通過擴容器到排汽裝置。由于各疏水壓力等級不能保證時時一致，從而出現(xiàn)個別疏水管出現(xiàn)返水、返汽現(xiàn)象。

1.2.2高、低壓加熱器及除氧器和熱井等容器內(nèi)部存在一定的蒸汽，當(dāng)打開缸體疏水門（閥門可能存在內(nèi)漏）時會有冷氣漏入汽缸。停機后除氧器有相當(dāng)大容積的水和低溫蒸汽，在降壓過程中，水也會不斷汽化。這些帶有一定壓力的低溫汽水在抽汽逆止門、電動門不夠嚴(yán)密的情況下，很容易竄入基本處于常壓下的汽缸，在下缸凝結(jié)吸熱和流動冷卻。

1.2.3機組停運后，輔汽通過軸封及不夠嚴(yán)密的閥門竄入汽缸，或凝結(jié)水供低壓汽封的減溫水門不嚴(yán)密，軸封減溫水流入缸體。

1.2.4汽機缸體夾層冷卻蒸汽的流動變化，300MW以上機組采用高、中壓缸合缸及內(nèi)外雙缸。高、中壓進汽集中布置在中部，形成合缸中部的高溫區(qū)，按各級做功逐步降溫至兩端低溫區(qū)，而夾層冷卻蒸汽主要作用就是冷卻高溫區(qū)的進汽部分。當(dāng)夾層冷卻或加熱汽體在流動過程中，由于高中壓平衡活塞汽封等處的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或異常，使缸體加熱或冷卻介質(zhì)流量、速度發(fā)生變化，勢必在機組啟動、停運、大幅度變負(fù)荷過程中使得缸體溫度水平發(fā)生變化。

1.2.5高中壓缸溫度測點共有3 對，即：高壓缸上下缸溫度；中壓缸進汽端上下缸溫度；中壓缸排汽端上下缸溫度。溫度的測點都布置在外缸，測量的是外缸內(nèi)壁的溫度。國標(biāo)規(guī)定的高、中壓上下缸溫差是以內(nèi)缸壁溫為準(zhǔn)。但現(xiàn)實中，高中壓缸溫度測點一般布置在外缸內(nèi)壁面，這種布置便于現(xiàn)場檢修和日常維護，但不能及時反映內(nèi)缸金屬溫度的真實變化，尤其是在高中壓內(nèi)缸，高、中壓缸進汽部分溫度劇烈變化時。

1.2.6停機后，主汽門不嚴(yán)，主蒸汽泄露進入缸體，漏入的濕氣在上缸凝結(jié)放熱，致使高壓下缸在停機8h后溫降率仍達(dá)3℃/h，由于上述缸體溫度未冷卻到位，表現(xiàn)不夠明顯。

1.2.7在機組溫、熱態(tài)開機及甩負(fù)荷后啟動情況下，沖轉(zhuǎn)前要求本體和管道充分疏水，大量的高溫高壓疏水和蒸汽進入擴容器，使得原本處于真空狀態(tài)下的擴容器變成正壓狀態(tài)，而此時汽機缸體內(nèi)部又處于真空狀態(tài)，使部分濕蒸汽倒流進入汽缸。

二、避免上下缸溫差過大的措施

2.1應(yīng)采用良好的保溫材料和施工工藝，保證機組正常停機后的上下缸溫差不超過42℃，最大不超過56℃。

2.2由于汽輪機是雙層缸，當(dāng)機組正常運行時，夾層汽流對外缸起冷卻作用。當(dāng)機組冷態(tài)啟動時，為使內(nèi)外缸盡可能迅速同步加熱，以減小動、靜脹差和熱應(yīng)力，縮短啟動時間，此時夾層汽流即對汽缸起加熱作用。合理控制夾層氣流的壓力、流量、時間。

2.3正常運行時，加強除氧器水位監(jiān)督，定期檢查水位自動調(diào)節(jié)裝置和水位超限報警裝置，防止發(fā)生滿水事故。高、低壓加熱器水位調(diào)整和保護報警裝置要定期進行檢查試驗，保證其動作可靠性。高低壓加熱器保護不能滿足運行要求或泄漏時，禁止加熱器投入運行。

2.4在機組起動前應(yīng)全開主、再熱蒸汽疏水門，高、低壓疏水聯(lián)箱應(yīng)分開，疏水管應(yīng)按壓力順序接入聯(lián)箱，并向低壓側(cè)傾斜45°。

2.5機組溫態(tài)或熱態(tài)起動投軸封供汽時，應(yīng)確認(rèn)盤車裝置運行正常，先向軸封供汽，后抽真空，并且要合理控制送軸封抽真空與鍋爐點火的時間，防止送軸封時間過長導(dǎo)致上下缸溫差過大。停機后，凝汽器真空到零，方可停止軸封供汽。

2.6機組起動或低負(fù)荷運行時，不得投入再熱蒸汽減溫器噴水，鍋爐熄火或機組甩負(fù)荷時，應(yīng)及時切斷減溫水，防止主再熱蒸汽帶水進入汽輪機。

2.7鍋爐水壓實驗前，必須在鍋爐到汽輪機的蒸汽管道加裝堵板并且保證嚴(yán)密，打水壓后的機組啟動，在原有疏水系統(tǒng)正常投運的情況下，開啟中主門前疏水手動門，并且適當(dāng)提前開啟高低旁。

2.8在汽輪機滑參數(shù)起動或者滑參數(shù)停機時，汽溫、汽壓都要嚴(yán)格按運行規(guī)程規(guī)定，保證必要的蒸汽過熱度，一般蒸汽過熱度不低于50℃。

2.9停機后如果上下缸溫差大并且盤車電流較正常值大、擺動或有異音時，應(yīng)查明原因及時處理。當(dāng)汽封摩擦嚴(yán)重時，將轉(zhuǎn)子高點置于最高位置，關(guān)閉汽缸疏水，保持上下缸溫差，監(jiān)視轉(zhuǎn)子彎曲度，當(dāng)確認(rèn)轉(zhuǎn)子彎曲度正常后，再手動盤車180°。當(dāng)盤車盤不動時，嚴(yán)禁用吊車強行盤車。

3.0機組停運后認(rèn)真執(zhí)行防進水措施并且保證各閥門嚴(yán)密，停機后應(yīng)認(rèn)真監(jiān)視熱井、高壓加熱器水位和除氧器水位，防止汽輪機進水。

3.1在機組啟動、運行、停運過程中，尤其要注意主、再熱蒸汽減溫水和高壓旁路減溫水的控制。主蒸汽及高旁減溫水泄漏進入缸體，致使高壓缸下缸溫度發(fā)生突降，往往會造成機組上下缸溫度劇烈變化，大軸彎曲、斷葉片等惡性事故。

三、結(jié)語

330MW汽輪機一般均采用雙缸、雙排汽結(jié)構(gòu)，高、中壓缸合并。在高壓上缸布置I段抽汽，高壓排汽取Ⅱ段抽汽，中壓下缸布置Ⅲ、Ⅳ段抽汽，中壓排汽布置Ⅴ段抽汽。I、Ⅱ、Ⅲ抽汽供高加用汽，Ⅳ段抽汽供除氧器、輔汽聯(lián)箱，Ⅴ段抽汽供熱網(wǎng)及五號低加。在主、再熱蒸汽管道、缸體底部、抽汽管道上布置有大量的疏水管。鑒于此種結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)方式，難免在機組運行、啟停過程中形成上下缸溫差。而上下缸溫差過大的原因多種多樣，如何對癥下藥，將上下缸溫差控制在正常的范圍內(nèi)，希望本文對大家有所幫助。

（作者單位：國電懷安熱電有限公司）