肖 平
(皖能合肥發(fā)電有限公司,安徽 合肥 230041)
1 所謂單閥控制方式,即所有進入汽輪機的蒸汽都經(jīng)過幾個同時啟閉的調(diào)節(jié)閥后進入第一級噴嘴,也稱節(jié)流配汽方式??梢姽?jié)流配汽主要是通過減少蒸汽流量來降低負荷。當機組負荷越低,節(jié)流損失越大,機組效率也就越低。因此,節(jié)流配汽方式的應用范圍不太廣泛,一般用于小功率機組和帶基本負荷的機組。高參數(shù)、大容量機組在啟動初期為使進汽部分的溫度分布均勻,在負荷突變時不致引起過大的熱應力和熱變形,也經(jīng)常使用節(jié)流配汽方式。
2 所謂順序閥控制方式,即蒸汽經(jīng)過幾個依次啟閉的調(diào)節(jié)閥后再通向第一級噴嘴,也稱噴嘴配汽方式。這種配汽方式在運行當中只有一個調(diào)節(jié)閥處于部分開啟狀態(tài),而其余的調(diào)節(jié)閥均處于全開(或全關(guān))狀態(tài),蒸汽只在部分開啟的調(diào)節(jié)閥中受到節(jié)流作用,因此,在部分負荷時噴嘴配汽方式比節(jié)流配汽方式效率高,所以被廣泛應用。
1 皖能合肥發(fā)電有限公司#6機組是上海汽輪機廠第一臺600MW超臨界中間再熱、抽汽凝汽式汽輪機,銘牌參數(shù)為C600-24.2/1.1/566/566,#1~#4高調(diào)門的噴嘴數(shù)分別是26、27、27和26。其中#1高調(diào)門后的蒸汽進入高壓缸左下方,#2高調(diào)門后的蒸汽進入高壓缸右下方,#3高調(diào)門后的蒸汽進入高壓缸左上方,#4高調(diào)門后的蒸汽進入高壓缸右上方。其單閥運行方式為4個高壓調(diào)門同時開啟或關(guān)閉,開度相同。按照廠家說明書的要求,機組在新投產(chǎn)半年內(nèi)必須為單閥運行方式,主要原因是單閥運行時,各個負荷段高壓缸均為全周進汽,使汽缸加熱均勻,不會產(chǎn)生彎曲變形,負荷變化時,第一級的功率變化較為緩和,動葉在低負荷運行時也處于較高的溫度范圍,這使得動葉和轉(zhuǎn)子接合面之間能更好的達到配合,機械性負載的分布更加均勻。
2 汽輪機在單閥方式運行時,轉(zhuǎn)子受力基本平穩(wěn),但從單閥方式切換到順序閥方式后,在同樣的負荷下,汽輪機各高壓調(diào)節(jié)汽門的開度會發(fā)生很大變化,從而引起汽輪機調(diào)節(jié)級前后高壓蒸汽流動狀態(tài)的變化,這將直接導致汽輪機轉(zhuǎn)子,尤其是高壓轉(zhuǎn)子受力發(fā)生很大的變化,這一變化會反映在軸承金屬溫度、振動與軸向位移的變化上,變化劇烈時會給汽輪機的安全運行帶來嚴重影響。
表一
表二
3 皖能合肥發(fā)電有限公司#6機組在運行了半年后,開始由單閥切換為順序閥方式運行,原先設計的閥序是#3和#4高調(diào)門先開,#1高調(diào)門再開,#2高調(diào)門最后開。
1 #6機組在順序閥方式下的相關(guān)運行參數(shù)(如表一與表二)
2 根據(jù)典型工況下順序閥方式的運行參數(shù),發(fā)現(xiàn)當#2高調(diào)門已全關(guān),#1高調(diào)門開度在10%時,#1軸X向振動已大幅超過正常運行中的允許值127um,#2軸承溫度2也已接近正常運行的極限值95℃,對機組的安全運行造成威脅。
3 為了防止軸承振動過大,在機組低負荷時,嘗試降低主汽壓力,從而使得主蒸汽流量和高調(diào)門開度增加,從實際情況看,確實能有效緩解軸承振動情況,但如此一來,便犧牲了機組的經(jīng)濟性,并非一個兩全齊美的解決方案。
1 根據(jù)高壓缸配汽方式圖,當#3、#4高調(diào)門全開,而#2高調(diào)門全關(guān)、#1高調(diào)門接近全關(guān)時,對于高壓缸調(diào)節(jié)級而言,其下半部分基本不進汽,所有蒸汽都從上半部分進入汽缸。在這種配汽方式下,汽流除產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的扭矩外,在部分負荷下還將產(chǎn)生很大的附加橫向汽流力,這個力在#3、#4高調(diào)門全開,而#1、#2高調(diào)門未開啟或開度很小時達到最大,因此高壓轉(zhuǎn)子上所受到的力除轉(zhuǎn)子自身的重力以外,還增加了由于部分進汽引起的橫向力,轉(zhuǎn)子在這一合力的作用下,軸心位置必然發(fā)生偏移,導致軸在軸承中的間隙發(fā)生了很大的變化,進而導致軸承振動和溫度的異常升高。
表三
表四
表五
表六
2 隨著機組負荷的增加,配汽剩余汽流力產(chǎn)生的傾覆力矩還會導致軸向推力發(fā)生變化,軸向位移增加,同時推力瓦的各個瓦塊進油油楔面積減小,推力瓦溫上升。
3 為了保證機組運行的經(jīng)濟性,必然還是要采取順序閥的運行方式,那么就必須尋求新的配汽方式,以消除或降低調(diào)節(jié)級部分進汽時引起的汽流力??紤]到#1~#4高調(diào)門的噴嘴數(shù)比較接近,是否可以采取對角進汽的方式,例如先開#1和#4高調(diào)門,或先開#2和#3高調(diào)門。但與廠家溝通時得到的確是否定的答案,原因是對角進汽會導致調(diào)節(jié)級葉片所承受的激振力頻率和應力大幅上升。
4 嘗試調(diào)換#1與#2高調(diào)門的閥序,即#1高調(diào)門最后開啟,通過試驗數(shù)據(jù)的對比,發(fā)現(xiàn)和之前沒有太大的區(qū)別,軸承振動和溫度依然較高。
5 嘗試將#1與#3高調(diào)門對換,#2與#4高調(diào)門對換,實現(xiàn)與原先完全相反的配汽方式。
1 相同負荷下的相關(guān)運行參數(shù)(如表三與表四)
2 閥序改變前后的相關(guān)參數(shù)對比(如表五與表六)
3 從閥序更改前后的數(shù)據(jù)來看,在相同的機組負荷,相近的主汽壓力、主汽流量和調(diào)門開度下,#1軸承溫度1最大上升了11.8%,#1軸承溫度2最大下降了31.2%,達到25.5℃,#2軸承溫度1最大上升了5.7%,#2軸承溫度2最大下降了28.5%,達到26.9℃,#1軸X向振動最大下降了39.4%,已經(jīng)低于正常運行允許值127um,#1軸Y向振動最大上升了31.9%,上升幅度雖然看似很大,但實際振動最大值為107.7um,尚在允許范圍內(nèi)。而#2軸X向振動最大上升了35.9%,#2軸Y向振動最大下降了38.3%,鑒于#2軸振動最大值也未超過32um,因此對機組安全運行沒有太大的影響。
1 各軸承溫度下降的幅度遠大于上升的幅度,軸承運行的安全性得以提高。
2 由于配汽方式發(fā)生了相反的變化,原先因部分進汽引起的橫向力并沒有消失,而是改變了方向,從#1、#2軸的振動數(shù)據(jù)就可以看出,上升和下降的幅度比較接近,但考慮到新的配汽方式下,各軸振均在允許范圍內(nèi),沒有之前的超限情況,再結(jié)合軸承溫度的下降情況,效果還是顯著的。
3 對高壓缸差脹、軸向位移等影響機組安全的運行的參數(shù)對比分析,發(fā)現(xiàn)前后的變化并不大,因此可以認為新的配汽方式并沒有對機組安全運行造成影響。
4 對汽機效率、汽機熱耗率和發(fā)電煤耗等影響機組經(jīng)濟性的參數(shù)對比分析,發(fā)現(xiàn)前后的變化也不大,說明新的配汽方式并沒有降低機組運行的經(jīng)濟性。
5 下一步將對調(diào)門的流量特性曲線進行比對,嘗試微調(diào)高調(diào)門的重疊度和整個汽輪機的流量特性曲線,檢查整個軸系的振動能否繼續(xù)下降。
[1]王文群,祝海義,鞠鳳鳴.超超臨界600MW汽輪機運行經(jīng)濟性.
[2]郭瑞,楊建剛.汽輪機進汽方式對調(diào)節(jié)級葉頂間隙蒸汽激振.