某電廠汽輪機三抽溫度高原因分析及處理

李隆鋒 陳浩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2103-5042-2206

摘? 要：某發電公司660 MW汽輪發電機組三抽溫度隨著機組啟停逐步升高，最高達到508 ℃，嚴重影響了機組的安全。該文主要從機組結構出發，對三抽溫度升高的原因進行分析，制定臨時運行措施，保證運行期間機組的安全性，同時結合高中壓缸檢修時，對缺陷進行了處理，最終達到了預期的效果，保證了機組的經濟性。該問題的處理和解決可為其他同類型電廠提供借鑒。

關鍵詞：電廠? 660 MW? 三抽? 安全性

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）03（b）-0036-04

Cause Analysis and Treatment of High Temperature of Third Extraction of Steam Turbine in a Power Plant

LI Longfeng? ?CHEN Hao

（Zhejiang Zheneng Leqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang Province， 320609 China）

Abstract： With the start-up and shut-down of 660 MW steam turbine generator unit， the temperature of the third extraction of 660 MW steam turbine generator unit in a power generation company gradually increases， and the maximum temperature reaches 508 ℃， which seriously affects the safety of the unit. Starting from the structure of the unit， this paper analyzes the reasons for the temperature rise of the third extraction， formulates temporary operation measures to ensure the safety of the unit during operation， and at the same time， combined with the maintenance of the high and medium pressure cylinder， it deals with the defects， and finally achieves the expected effect and ensures the economy of the unit. The treatment and solution of this problem can provide reference for other similar power plants.

Key Words： Power plant; 660 MW; Third extraction; Safety

某發電公司#2機組660 MW超臨界燃煤發電機組，自2018年3月份開始，每次停機后再開機時，三抽溫度均有不同程度的上升，每次約上升10 ℃，至2020年機組停運檢修前，#1機的三抽溫度最高值達508 ℃，與設計值偏差較大。三抽溫度的升高，對機組的安全性和經濟性產生了很大的影響。該文主要闡述了三抽溫度異常的原因分析，并進行了相關處理。

1? 設備概況

某發電公司#2機組600 MW超臨界燃煤發電機組于2008年9月10日投產發電。汽輪機系上海汽輪機有限公司引進美國西屋技術設計制造，是超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、反動凝汽式汽輪機，型號為N600-24.2/566/566，機組銘牌功率為600 MW。公司于2015年對汽輪機的高中低壓缸通流部分進行了優化改造，并配套實施了鍋爐、發電機、主變等擴容改造項目，將機組的額定出力由600 MW提高至660 MW。通流改造前后THA工況下三級抽汽溫度及壓力的變化情況見表1。

2? 原因及措施

從2015年通流改造后機組運行期間的三抽溫度、高中壓缸缸脹、差脹等相關趨勢圖來看，可以發現自2018年起，每次開停機都會引起三抽溫度的變化，同時高中壓缸缸脹、差脹也相應均有上升。具體如表2所示。

自2018年3月開始三抽溫度出現異常，截至2019年3月，三抽溫度最高達到508 ℃，較2018年初溫度上升幅度達34 ℃?？梢耘袛啻嬖谟懈咂焚|的蒸汽漏入中壓缸夾層，并進入三段抽汽管道[1]，引起三抽溫度的升高。高品質的蒸汽內漏，不僅會導致機組經濟性變差，高中壓缸缸脹、差脹的升高，還會威脅機組的安全運行，因此需要及時排查出原因，并制定相應措施。

2.1 具體原因分析

根據三抽溫度異常升高前后的運行參數進行計算，至少需要30 t/h以上的再熱蒸汽漏入三抽腔室，才可能出現三抽溫度大于500 ℃以上的情況。

高中壓內缸采用鉻鉬鋼鑄件（ZG15Cr1Mo1V），高、中壓部分反流布置，在中分面處分開，形成上半和下半，上、下半用法蘭螺栓連接固定，它們必須預緊以產生適當的應力，以保證中分面的汽密性。如果螺栓失效或者內缸變形，將會導致中分面處存在間隙，引起蒸汽泄漏到內外缸夾層。

中壓進汽在內缸上下部分各有兩個進汽口，總共4個進汽口。中壓進汽腔室與內缸為一體結構。內、外缸的進汽口通過撓性進汽插管來連接。進汽插管對當前常規汽輪機來說，都是必不可少的關鍵部件，起著連接內外缸汽流通道的作用。由于是裝配部件，為了安裝的方便以及考慮內、外缸之間的膨脹空間，插管兩端必然會有一處存在可活動的配合，帶來的間隙會導致蒸汽從間隙處泄漏到內外缸夾層，無法進入通流做功，降低汽輪機效率[2]。

進汽插管焊接于中壓外缸接口上，通過撓性插管連接來吸收內外缸差脹及減小熱應力，進汽插管與內缸進汽口間同樣配有密封環（見圖1）。進汽插管裂紋或者密封環失效都將導致蒸汽泄漏。

因此，再熱蒸汽進入三抽腔室的途徑主要有3種可能。

（1）中壓進汽插管上的密封環失效，導致再熱蒸汽直接漏入中壓缸內外缸之間，通過內外缸之間的隔徑漏入三抽，導致三抽溫度升高。

（2）中壓進汽插管裂紋或斷裂，導致再熱蒸汽通過裂紋處漏入中壓缸內外缸夾層。

（3）中壓內缸中分面存在間隙導致漏汽（內缸變形及中分面螺栓失效等）。

2.2 安全性分析

三抽溫度異常，影響到了機組的安全運行，因此需要對機組的安全性進行評估，并制定相應的措施。

省電力設計院專家根據目前三抽參數，對三抽管道的強度及應力等進行了校核，認為三抽管道的強度及應力對汽缸的推力均無明顯影響。

金屬材料專家從高中壓缸、三抽管道及#3高壓加熱器材料分析，建議三抽管道在500 ℃以下運行，若長期在500 ℃以上狀態運行，可能對金屬強度產生一定影響。具體材質見表3。

因此，只要保證三抽溫度低于500 ℃以下運行，就不會對機組安全性產生大的影響。

2.3 經濟性分析

若中壓進汽插管或中壓內缸中分面長期處于泄漏狀態運行，將對機組運行的經濟性造成一定影響。

#2機中壓缸缸效情況具體如下。

2015年通流改造后：92.95%;

2018年C機檢修后：92.18%;

2020年C級檢修前：91.86%。

可以看出，隨著漏汽量增加，三抽溫度的升高，中壓缸缸效也隨之降低，機組經濟性下降明顯。

2.4 臨時運行措施

由于機組不能馬上停下來檢修，相關工作人員從機組的經濟性和安全性兩方面綜合考慮，制定了以下臨時措施。

（1）嚴格控制中壓缸上、下缸溫差不大于20 ℃;三抽溫度控制不大于500 ℃，最大不超過510 ℃。

（2）在控制三抽溫度不高于500 ℃的前提下，盡量提高主再熱蒸汽參數，以降低煤耗。

（3）密切關注#2機組TSI、缸體溫度、三抽溫度、高中壓缸脹、差脹等重要參數，若參數發生突變，應減負荷、降參數運行，直至停機。

當汽輪發電機發生下列情況之一時，立即破壞真空停機[3]。

機組發生強烈振動（相對振動≥240 μm）;

汽輪機內部有明顯的金屬摩擦聲或撞擊聲;

機組任一軸承回油溫度急劇升高至82 ℃或軸承斷油，冒煙;

機組#1～#6任一支持軸承金屬溫度上升到113 ℃以上或推力軸承金屬溫度上升至107 ℃以上;

汽輪機軸向位移小于-0.9 mm或大于+0.9 mm;

高中壓缸差脹小于-8.9 mm或大于5.2 mm;低壓缸差脹小于-1.13 mm或大于20.37 mm。

通過該控制措施，直至機組停運檢修，三抽溫度、高中壓缸缸脹、差脹均未出現異常情況。

3? 檢查處理

2020年9月，在#2機C級檢修期間，對高中壓缸進行了開缸檢修，在這次檢修過程中，對所有存在泄漏可能性的地方進行了排查并處理。

3.1 中壓進汽插管檢查

中壓進汽插管上有一層3.2 mm厚的司太立合金層[4]，經過金相砂紙打磨光滑后，對合金層進行了外觀檢查，未發現吹損痕跡。進一步，相關人員通過超聲及PT著色探傷等手段檢查，未發現插管裂紋。因此，可以排除插管裂紋引起再熱蒸汽泄漏的可能。

3.2 中壓進汽插管密封環檢查

進汽插管密封環是一種單邊開口的圓環結構，插管進入外缸的進汽腔室時，開口處閉合，由于彈力的作用，密封環緊緊貼在進汽腔室內壁，形成密封作用。

經吊出內缸缸體檢查發現，上下缸進汽插管的密封環均已卡死，無法正常彈開，密封環與進汽腔室內壁最大徑向間隙達2.3 mm，12道密封環全部失去密封作用，導致大量再熱蒸汽泄漏到內外缸夾層。根據中壓進汽密封環間隙及前后蒸汽參數計算分析，此處的泄漏量達到30 t/h左右，是導致三抽溫度異常的主要原因。

進一步檢查發現密封環上面氧化皮堆積嚴重，導致了密封環與卡槽處軸向間隙變小，最終引起密封環卡死。此次檢修，將密封環全部進行了更換。為了降低密封環卡澀的可能性，我們對密封環與卡槽軸向間隙，按上限0.2 mm進行了照配（密封環軸向間隙標準為（0.15±0.05）mm）。

3.3 螺栓及中分面檢查

工作人員對所有的高中壓內缸中分面螺栓進行超聲探傷及硬度檢查，螺栓的硬度均在合格標準范圍之內，且未發現螺栓裂紋[5]。

檢查中壓內缸中分面無漏汽痕跡，扣空缸緊固2/3內缸螺栓后，我們對中分面間隙進行了復測，0.02塞尺不入，所以可以排查中分面不嚴引起泄漏的可能。

3.4 檢修后運行情況

機組啟動后，三抽溫度明顯降低，THA工況下三抽溫度下降到了470 ℃，達到了通流改造后的溫度水平。同時經濟性也進一步得到了提高，修后中壓缸缸效為92.86%，比修前缸效提高了1%，降低機組發電熱耗率約12 kJ/kWh[6]。

4? 結語

針對#2機組三抽溫度異常的情況，公司積極經過組織原因分析、安全性評估、制定臨時運行控制措施等手段有效保證了機組的安全運行。結合機組檢修，對可能存在的原因進行了逐條檢查并處理，徹底解決了該問題，保證了機組的安全性與經濟性。

參考文獻

[1] 武紅亮.薩拉齊電廠1#機組汽輪機三段抽汽溫度偏高原因分析及降溫措施[J].內蒙古石油化工，2018（7）：43-44.

[2] 徐曉康，王振鋒，孫偉，等.汽輪機插管密封性能研究[J].科技與創新，2017（6）：37-38.

[3] 裴曉峰.關于汽輪機的運行與設備維護分析[J].中國設備工程，2021（4）：43-45.

[4] 葉中華.臺電600MW汽輪機通流部分改造方案研究[D].華北電力大學，2019.

[5] 陳臘梅.660MW汽輪機高中壓內缸-螺柱系統的熱-力耦合應力分析與安全性評估[D].浙江大學，2019.

[6] 楊宇，王家鋆.汽輪機缸效率變化對熱耗率影響的計算方法研究[J].汽輪機技術，2021，63（1）：5-7.