摘要:本文根據(jù)大慶宏偉熱電廠100MW雙抽汽機組高壓調(diào)速汽門在試運期間發(fā)生振動以及提升力不夠而造成機組甩負荷停機等情況進行了原因分析和探討,從而強調(diào)制造單位在生產(chǎn)非標(biāo)機組時更應(yīng)嚴格進行設(shè)計計算,并通過反復(fù)試驗,為顧客提供優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品,保證機組試運工期和減少重大經(jīng)濟損失。

關(guān)鍵詞:非標(biāo)機組;調(diào)速汽門;提升力;振動

1前言

大慶宏偉熱電廠二期工程安裝的非標(biāo)準(zhǔn)型100MW雙抽汽汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司制造生產(chǎn)。該機組在高壓缸上裝設(shè)了4只調(diào)速汽門,調(diào)速汽門通過油缸由14MPa的EH油系統(tǒng)控制行程?？刂葡到y(tǒng)采用數(shù)字式電液調(diào)節(jié)(DEH)系統(tǒng),為連續(xù)伺服式執(zhí)行機構(gòu)。

本機組在試運期間在帶到30MW負荷,主汽門前蒸汽壓力6MPa時,再輸入開啟信號,調(diào)速汽門行程不再增大(調(diào)門開不動),當(dāng)主汽壓力降至3 MPa時,調(diào)速汽門突然全開,負荷瞬間飄升至60MW,造成機組甩負荷打閘停機。

機組在空負荷和低負荷運行時,調(diào)速汽門還出現(xiàn)了強烈喘振現(xiàn)象,致使1#調(diào)門閥套振動脫落,造成1#調(diào)門卡澀。

針對調(diào)速汽門提升力不夠和低負荷喘振現(xiàn)象,我們會同制造單位等有關(guān)專業(yè)人員進行了認真分析、研究,找出了一些解決方案,但解決的還不是很理想,喘振現(xiàn)象還沒有完全解決。由于工期緊,保供熱,沒有進行進一步的改造,有待于在以后大修期間對振動問題進行進一步的改造處理。

2調(diào)速汽門的結(jié)構(gòu)特點

2.1 本機組調(diào)速汽門門座與高壓缸為整體鑄造結(jié)構(gòu),進汽方式為外腔進汽,帶予啟閥的立式提升結(jié)構(gòu)。閥套利用兩只Φ16 mm的特制螺釘鑲嵌在門座壓蓋上,在閥套兩側(cè)開了兩個Φ8mm的孔與予啟閥內(nèi)腔相通。予啟閥行程7mm,主閥行程77mm。

2.2 油缸為提拉缸,內(nèi)徑為Φ83mm,油缸上裝有伺服執(zhí)行機構(gòu),可將調(diào)速汽門按照DEH控制系統(tǒng)的要求控制在任一所需的位置來調(diào)節(jié)進汽參數(shù)。

3提升力不夠原因分析

3.1提升力不夠時的運行狀態(tài):

當(dāng)機組運行到帶30MW負荷,進汽壓力6MPa,油缸活塞行程18mm時,繼續(xù)加負荷,油缸行程不再增大,也就是說負荷加不上去了,而主汽壓力滑降至3 MPa時,調(diào)速汽門又突然全開,負荷迅速飄升至60MW。將進汽壓力重新升至6MPa,又重復(fù)出現(xiàn)上速現(xiàn)象。

3.2從調(diào)速汽門結(jié)構(gòu)特點分析

本機組調(diào)速汽門設(shè)計規(guī)格較大,因其既要滿足374t/h的純凝工況,又要滿足最大進汽800t/h的抽汽工況。所以調(diào)門開度必須滿足大進汽量的要求。

問題發(fā)生后,針對調(diào)門結(jié)構(gòu)特點,我們組織有關(guān)專業(yè)人員進行了認真分析,哈汽廠意見:調(diào)速汽門提升力不夠是由于調(diào)門側(cè)壁所開的兩個Φ8mm的孔進汽壓力作用于閥瓣上而使閥頭提不起來。我方意見:大閥提不起來是在予啟閥全開,大閥有一段行程之后產(chǎn)生的,此時主閥已經(jīng)進汽,兩個Φ8mm的孔進汽作用力對主閥的提升力影響很小,不是影響提升力不夠的主要原因。

3.3 從提升力分析

3.3.1油缸提升力:(8.3/2)2×3.14×140=7571KG

3.3.2兩個Φ8mm的孔進汽在予啟閥碟內(nèi)擴容后對閥碟的作用力:予啟閥碟腔室直徑Φ110mm,予啟閥閥口直徑Φ38mm,予啟閥行程7 mm,主汽壓力6 MPa。兩個Φ8mm孔的通流 S1=0.42×3.14×2=1.01cm2, 予啟閥的通流S2=3.8×3.14×0.7=8.35cm2,予啟閥碟腔室蒸汽垂直作用面積S3=5.52×3.14-1.952×3.14=83cm2

則主汽在予啟閥碟腔室內(nèi)擴容壓力:P=1.01/8.35×6=0.726 MPa

兩個Φ8mm的孔進汽對主閥作用力P'=83×7.26=603KG

3.3.3 提升力比較:通過以上分析計算看出,兩個Φ8mm的孔進汽對主閥作用力還不到油缸提升力的十分之一,況且正常設(shè)計油缸提升力應(yīng)有富裕量,所以我們認為兩個Φ8mm的孔進汽不是造成油缸提升力不夠的主要原因。

3.4 從是否卡澀分析

首先在調(diào)速汽門檢修研磨時,已對閥桿、閥套的光潔度和間隙等進行了嚴格檢查,均符合要求。而且從調(diào)門動作現(xiàn)象看,反復(fù)兩次降參數(shù)后調(diào)門都能全開,說明調(diào)門不是卡澀。將調(diào)門解體檢查后也確認了閥桿和閥套等確實沒有拉毛和卡澀現(xiàn)象。

4 Φ8mm平衡孔的封堵及效果

出現(xiàn)了意見分歧后,哈汽廠堅持封堵兩個Φ8mm的平衡孔來解決提升力不夠的問題,我們以書面報告的形式再請求業(yè)主和廠家慎重考慮,最后業(yè)主還是聽取了廠家的意見,決定對兩個Φ8mm的平衡孔進行攻絲封堵。

封堵后機組進行了重新啟動,當(dāng)負荷帶到45MW,主汽壓力7MPa時,再加負荷時調(diào)門開度又出現(xiàn)了不再增大現(xiàn)象,而當(dāng)主汽壓力滑降至3.5MPa時,調(diào)門又迅速全開,負荷瞬間飄升至90 MW,造成機組甩負荷打閘停機。

5 油缸提升力不夠

通過封堵Φ8mm的平衡孔并沒有解決調(diào)門提升力不夠的問題。兩次調(diào)門開不動停機都是在高壓區(qū)6-7MPa時發(fā)生的,而滑降至3-4MPa又自動打開,由此說明調(diào)速汽門油缸可能是設(shè)計小了。最后決定將原Φ83mm的油缸更換成Φ100mm的油缸。使提升力增大到52×3.14×140=10990KG 。更換油缸后,機組重新啟動后順利地帶到了100 MW額定負荷,說明調(diào)速汽門開不動是由于油缸提升力不夠造成的。

6 調(diào)速汽門振動原因分析

6.1 喘振現(xiàn)象

將調(diào)速汽門閥套上的兩個Φ8mm平衡孔封堵之后再次啟機時發(fā)現(xiàn),機組沖轉(zhuǎn)和低負荷運行時,4只調(diào)門均產(chǎn)生不同程度的抖動和劇烈喘振現(xiàn)象。當(dāng)機組帶到大負荷和投抽汽狀態(tài)下,震動明顯減小。

6.2 原因分析

由于調(diào)門進汽為外腔室進汽,蒸汽作用力主要作用于閥頭和閥套側(cè)壁,現(xiàn)將閥套上的進汽平衡孔堵死了,使閥套及閥瓣內(nèi)外腔室產(chǎn)生較大的壓差,內(nèi)外腔得不到平衡,在蒸汽擾動力的作用下引起振動。另外,調(diào)門在低負荷區(qū)域節(jié)流也是造成震動的又一個重要因素。從本機組調(diào)門行程特點來看,既使是抽汽全投入的情況下調(diào)門的開度還沒有達到全行程的一半。幾種工況下調(diào)門的行程如下:

機組定速3000r/min調(diào)門行程:14mm

機組帶到30MW負荷調(diào)門行程:18mm

機組帶到100MW負荷調(diào)門行程:22mm

機組投抽汽100MW負荷調(diào)門行程:32mm

由此看來,機組定速3000r/min時,調(diào)門才剛剛開啟14mm,減去予啟閥的行程7mm,大閥只開啟7mm。由于大閥度很小,調(diào)門處于高度節(jié)流狀態(tài),高壓汽流在節(jié)流區(qū)域產(chǎn)生強烈擾動,引起調(diào)門振動。

綜上所述,機組滿負荷運行時,調(diào)門的開度還達不到設(shè)計行程的一半,說明此調(diào)門的設(shè)計與機組進汽參數(shù)的要求不是很匹配,有待于進一步改進。

7. 意見和建議

7.1 通過以上粗淺的分析和實踐,已經(jīng)證明了調(diào)速汽門提升力不夠,主要是因為油缸設(shè)計小了造成的。所以建議制造單位還應(yīng)進行嚴格的設(shè)計計算,在閥套上恢復(fù)適當(dāng)?shù)钠胶饪?減小調(diào)速汽門的振動。

7.2 在有條件時,應(yīng)更改閥口,縮小閥瓣直徑,增大調(diào)門行程,使行程與進汽相匹配,縮小節(jié)流工況,從而減小調(diào)門振動。

7.3 最后建議汽輪機制造單位尤其在生產(chǎn)非標(biāo)機組時更應(yīng)該進行嚴格的設(shè)計計算,反復(fù)試驗論證,為顧客提供優(yōu)質(zhì)合格的產(chǎn)品。

8 結(jié)束語

大慶宏偉3# 100MW 雙抽機組雖然通過96小時試運行移交生產(chǎn)了,調(diào)速汽門振動還沒有完全解決,也就是說工程并沒有劃上圓滿的句號。雖然責(zé)任是由制造廠造成的,我們作為工程建設(shè)者也感到很遺憾。我們應(yīng)在今后的機組安裝中更加精益求精,不放過任何缺陷和隱患,為顧客移交我們的達標(biāo)機組。

參考文獻

[1]哈爾濱汽輪機廠《調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)說明書》. 2001年

[2]周禮泉 . 大功率汽輪機檢修 . 中國電力出版社 2001

作者簡介:孫宇飛1975.11.23 工程師1993-1997黑龍江大學(xué)學(xué)習(xí)本科,1997年加入黑龍江省火電三公司,從事汽輪機安裝和檢修工作,從事過10臺以上大型火電機組的安裝和調(diào)試工作,多于汽輪機安裝和檢修有豐富的經(jīng)驗。