冷態開機汽機中壓缸上下缸溫差大的原因分析及處理

顧上成 胡耀華 朱團見

【摘 ?要】針對某電廠#1機在冷態開機過程中中壓缸上下缸溫差增大的現象，從開機過程操作控制、參數變化、暖機疏水等多方面因素入手，分析了影響缸溫差的主要因素，針對主要原因，進行了相應的改造，有效降低了上下缸溫差，減少了對汽輪機動靜部分的損害，確保了機組安全運行，為對同類型機組提供了參考價值。

【關鍵詞】中壓缸;缸溫差;高加;阻汽片

1 ??設備狀況

某電廠#1汽輪機為300?MW亞臨界、中間再熱、單軸雙缸、雙排汽、高中壓合缸、低壓缸雙流程、凝汽式汽輪機;高、中壓缸為雙層缸，通流部分相對布置，高、中壓外缸是合金鋼鑄鋼件，以水平中分面成上半和下半，高壓缸是沖動、反動混合式，共1+11級，其中第一級（調節級）是沖動式，即1個沖動級11個反動級，中壓缸共計9級反動級。本機組設有八段非調整抽汽，其中一段抽汽點在高壓缸第七級，供給設備為#1高加;二段抽汽為高壓缸排汽，供給設備為#2高加;三段抽汽點在中壓缸第五級，供給設備為#3高加;四段抽汽為中壓缸排汽，四抽用戶有輔汽，除氧器，A、B小機。

某電廠#1機在升速過程中，取消了中速暖機，而改為低負荷暖機，即汽機升速至3000?rmp機組初帶負荷后，再進行汽輪機暖機，這樣在保持汽溫、汽壓不變的前提下，通過增加汽輪機蒸汽流量，來提高暖機效果，從而縮短開機過程中的暖機時間。

2 ???汽輪機開機過程中中壓缸上下缸溫差大的原因

機組冷態啟動過程中，影響缸溫差的因素較多，綜合分析主要集中在暖機疏水和高加投入兩個方面。但在機組啟動過程中，暖機疏水嚴格控制，而且從參數變化觀察，缸溫差的變化受高加投入影響較大。

機組啟動過程中，高加隨機啟動易引起缸溫差變大，主要原因是在負荷較低時投入高加，由于高加汽側壓力不夠，疏水一般通過危急疏水至凝汽器擴容器，高加低水位甚至無水位運行，且凝汽器的負壓較大，高加的汽側通過危急疏水與凝汽器擴容器相通，高加汽側也就處于負壓狀態。高加的進汽管又與汽缸底部相通，導致高中壓缸內的過多蒸汽從汽缸的底部進入高加，蒸汽對汽缸底部的加熱量高于對汽缸上部的加熱量，所以缸溫差就慢慢拉大，蒸汽溫度比缸溫度越高時越明顯。特別中壓缸上下缸溫差增大較為明顯，會超過50 ℃。

按照上海汽輪機廠的產品說明書指導，上下缸溫差在42 ℃為報警值，溫差56 ℃為停機值。汽輪機上下缸溫差大會導致汽機動靜部分間隙變化，發生動靜摩擦，嚴重時引起機組振動增大，發生軸瓦損壞、大軸彎曲等事故。故某電廠#1機冷態啟動，要求負荷90 MW左右時緩慢投入高加汽側運行，基本能控制中壓缸上下缸溫差在40 ℃，偶爾會到45 ℃。同時，高加未能隨機啟動也存在弊端：

1）鍋爐過熱器受熱面壁溫、汽包水位不易控制;

2）負荷升高后投運高加熱沖擊大，容易引起高加泄漏事故。

3 ??應對處理

通過分析，冷態開機過程中中壓缸上下缸溫差大的主要原因是高加汽側過早投入時，上缸加熱不足引起，2018年#1機大修時采取了兩個應對方案：

一是在1號中壓靜葉持環下半軸向端面加裝阻汽片，改進中壓內外缸夾層汽流分配，減小中壓缸抽汽區上下缸溫差，阻汽片的軸向尺寸按預留阻汽片與中壓2號靜葉持環之間的軸向間隙為8 mm進行加工，阻汽片安裝開槽深度4 mm、寬度2.4 mm，開槽環向直徑1422 mm。

二是將中壓內外缸夾層汽向上半引，割掉中壓內外缸夾層原加平衡重量導向管，打開外上缸堵板，加一根48×8 mm的管道接到三抽電動門門前。

方案一可有效降低凝汽器真空的抽吸效果，降低中壓下缸的對流換熱速率;方案二可平衡中壓缸上下缸的加熱蒸汽量，通過這兩個方案可有效增加機組啟動初期及低負荷時對中壓缸上缸的加熱，減少上下缸溫差。

改造完成后，從#1機組啟動參數觀察，其他參數及操作未有過大的變化，高加隨機啟動，此次開機中壓缸上下缸溫差最大時為24 ℃，上下缸溫差明顯降低，改造效果明顯。2019年某電廠#2機組A級檢修期間采用同樣的方法進行改造，改造后效果明顯，機組冷態啟動中壓缸上下缸溫差最大時為27 ℃。

4 ??結論

汽輪機上下缸溫差增大對機組的安全運行有著極大的危害，在機組冷態啟動過程中，必須控制上下缸溫差在規定的范圍內，改善上下缸溫差可以釆用控制溫升率、暖機時間、高低加啟動方式、控制軸封溫度及壓力、改進汽缸保溫等措施。通過對曲靖電廠#1機中壓缸上下缸溫差大原因分析并利用機組大修時機進行改造，實際啟動觀察效果明顯，對同類型機組具有借鑒意義。

參考文獻：

[1] ?胥建群、康松.汽輪機原理.中國電力出版社，2000.

[2] ?東源曲靖能源有限公司企業標準《汽輪機運行規程》，2012.

[3] ?朱小令.《火力發電廠汽輪機組結構和存在問題分析判斷與解決》，2018.

[4] ?梁振明，喬永成.汽輪機啟停過程中上下缸溫差增大的控制，大唐陽城發電有限公司，2010.

[5] ?王志華，陳紅鐵.上汽600 MW汽輪機上下缸溫差大的原因[J].山西能源與節能，2007（2）：21-22.

[6] ?譚劍雄.中壓缸上下缸溫差增大的原因分析[J].電力安全技術，2013（6）：55-56.

（作者單位：東源曲靖能源有限公司）