超臨界660MW機組三抽溫度偏高問題的分析及處理

陳友順 范雙雙

摘? 要：本文針對一臺超臨界660MW機組存在的三抽溫度偏高現象，分別從汽缸中分面泄漏、中壓進汽插管泄漏、中壓進汽密封環(huán)失效等方面分析原因，判斷造成三抽溫度偏高的主要原因為中壓進汽密封環(huán)失效。然后通過更換密封環(huán)、對插管處氧化皮的清理、對密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙的優(yōu)化調整等措施，最終解決了三抽溫度偏高的問題。提高了機組運行的經濟性和安全性，同時也為其他類型的電廠提供借鑒。

關鍵詞：超臨660MW機組? 三抽溫度異常? 密封環(huán)

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0079-03

Analysis and Treatment of the Problem of High Temperature in the Third Steam Extraction of Supercritical 660MW Unit

CHEN Youshun1? FAN Shuangshuang2，3

（1. Zhejiang Energy Group Yueqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang province， 325609 China;2. Northeast Electric Power University， Jilin， Jilin Province， 132001 China;3. Harbin Wohua Intelligent Power Generation Equipment Co.， Ltd.， Harbin， Heilongjiang? province， 150001? China）

Abstract： Aiming at the phenomenon of high temperature of three extraction in a supercritical 660MW unit， this paper analyzes the causes from the aspects of cylinder split leakage， middle pressure steam inlet pipe leakage and middle pressure steam inlet seal ring failure， and concludes that the main cause of high temperature of three extraction is the failure of middle pressure steam inlet seal ring. Then， by replacing the sealing ring， cleaning the oxide scale at the intubation， optimizing the adjustment of the thermal expansion gap between the sealing ring and the matching groove and other measures， the problem of high temperature of the third extraction was finally solved. At the same time， it also provides reference for other types of power plants.

Key Words： 660MW supercritical unit; third steam extraction; temperature anomaly; seal ring

隨著國家對能源企業(yè)節(jié)能減排要求的不斷提高，供熱改造成為火電機組發(fā)展的新趨勢和新方向，因此改造后的機組會遇到一系列的問題，其中比較嚴重的就是抽汽溫度過高問題[1]。經過調研后發(fā)現，一些電廠機組改造后已經出現過類似問題[2-4]，對機組的安全經濟運行產生重要影響。引發(fā)該問題的因素有很多，因此僅從單方面來排查是不夠的[5-7]。本文結合現有調研及運行經驗，分別從汽缸中分面泄漏、中壓進汽插管泄漏、中壓進汽密封環(huán)失效等方面分析了原因，并在該電廠開缸檢查后發(fā)現是中壓內缸螺栓斷裂，導致未充分做功的再熱蒸汽通過內缸中分面間隙，泄漏至三抽腔室，導致三抽溫度偏高。通過優(yōu)化措施，徹底解決了三抽溫度偏高的異常問題。

1? 機組存在問題概況

某電廠 #1機組為上海汽輪機廠生產的超臨界600MW中間再熱凝汽式汽輪機，型號為N600-24.2/566/566;該機組于2014年底進行通流改造，改造后型號為N660-24.2/566/566;THA工況下，三級抽汽參數（以下簡稱三抽）設計值為1.93MPa/457℃;改造后首次投運順利，三抽溫度符合設計要求，具體參數見表1所示。

2017年開始，發(fā)現該機組出現三抽溫度逐漸升高現象，三抽溫度達到了508℃，超出設計值近50℃，嚴重影響機組運行的經濟性及安全性。#1機三抽溫度變化情況如下。

（1）2017年1月15日調停前，462～472℃。

（2）2017年2月5日開機后，471～485℃。

（2）2018年3月27日開機后，483～496℃。

（4）2019年2月份開機后，最高至508℃。

2? 原因分析

結合該電廠事故處理經驗及#1機組的具體情況，經分析，得出#1機組三抽溫度偏高的初步原因如下。

（1）由于三抽溫度已經到達508℃，根據三抽。

設計溫度及抽汽量（三抽THA工況設計溫度為457℃、抽汽量為69t/h）核算，需要30t/h以上的再熱蒸汽（566℃）泄漏到三抽腔室，才有可能將三抽蒸汽加熱到508℃。基于此，假設中壓內缸中分面螺栓全部斷裂，蒸汽從中壓內缸中分面兩側泄漏到三抽腔室，內缸中分面長度為1m，根據臨界流量公式計算，需要中壓內缸中分面間隙達到2.5mm，才有可能使得漏汽量達到30t/h。考慮到內缸自身剛度以及螺栓不可能全部斷裂，該間隙是不可能存在的。因此也基本可以排除內缸螺栓斷裂導致三抽溫度偏高的可能性。

（2）其他可能使得再熱蒸汽進入三抽腔室的結構中壓進汽插管以及密封環(huán)結構。

綜上分析，三抽溫度升高可能是多種因素共同作用;中壓進汽插管破損，使得蒸汽繞過密封環(huán)直接漏入三抽腔室;或是四根中壓進汽插管上的密封環(huán)失效，使得蒸汽直接漏入三抽腔室。

3? 故障排查與處理

3.1 故障排查

為徹底解決#1機組三抽溫度偏高問題，對高中壓缸采用揭缸的維修方式，根據前期分析得出的各項可能的原因逐一進行排查。

3.1.1 內缸中分面間隙

內缸中分面間隙情況滿足要求，工作情況良好，未發(fā)現漏汽造成的沖刷痕跡。

3.1.2 內缸中分面螺栓

螺栓未發(fā)現斷裂及裂紋，螺栓材質及其各項金屬性能滿足要求。

3.1.3 中壓進汽插管

進汽插管工作情況良好，未出現破損現場，也未發(fā)現磨損痕跡。

3.1.4 中壓進汽密封環(huán)

如表2和表3所示，通過檢查發(fā)現，中壓進汽密封環(huán)并沒有按照正常的自由狀態(tài)張開，而是在沒有套筒約束的情況下，密封環(huán)處于閉合狀態(tài)。如圖1所示，通過測量發(fā)現，密封環(huán)外徑尺寸普遍小于插管套筒內徑1mm，個別密封環(huán)最大直徑間隙達到2mm以上。中壓4個進汽插管處均存在不同程度的現象。

通過計算，4個進汽插管漏汽面積可達5000mm2以上，相當于一個直徑80mm的孔，該漏汽面積造成的高溫再熱蒸汽泄漏，足以使得三抽溫度升高50℃。

3.2 故障定位與處理

密封環(huán)冷態(tài)安裝依靠自身的彈力與插管套筒內壁緊密貼合。熱態(tài)工況下，插管、密封環(huán)、套筒受熱后向外膨脹。但由于密封環(huán)線脹系數較大，理論上密封環(huán)膨脹量大于插管，但同時密封環(huán)受外部套管約束，導致密封環(huán)被壓入插管槽內，加之此處氧化皮較多，導致密封環(huán)在槽內發(fā)生卡澀，進而冷態(tài)時密封環(huán)與套筒間產生了間隙。經過多次機組反復啟停，最終導致密封環(huán)完全卡澀、失效。

根據檢查情況，在檢修中，對4個中壓進汽插管的密封環(huán)（共12件）全部進行更換;為防止密封環(huán)后期再次發(fā)生卡澀，對插管處的氧化皮進行了清理。同時在不影響密封效果的前提下，對密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙進行了優(yōu)化調整。在#1機開機后，在各個負荷段，三抽溫度大幅下降，最高約470℃。

4? 結語

本文針對超臨界660MW機組三抽溫度偏高問題原因進行理論分析、在檢修過程中排查處理、在維修后實際驗證，判斷中壓進汽密封環(huán)失效是造成機組三抽溫度偏高的主要原因。通過更換密封環(huán)、對插管處的氧化皮的清理、對密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙的優(yōu)化調整等措施，徹底解決了三抽溫度偏高的異常問題。

當汽輪機出現異常時，以往類似經驗只可用作參考，而對于汽輪機蒸汽溫度出現大幅度偏離設計值的現象，可以根據計算量化蒸汽泄漏量產生的理論影響，并與實際情況進行比對分析，以便更加準確地找出問題產生的根本原因，并采取有針對性的措施。

參考文獻

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