盧承斌，姚永靈

(江蘇方天電力技術有限公司，南京 211102)

影響汽輪機機組出力的因素有很多，其中最主要的是通流部分故障。通流故障的發(fā)生總是伴隨著一些熱力參數(shù)的變化。通過對汽輪機各通流部分效率的計算分析，以及對各監(jiān)視段參數(shù)的對比，能有效診斷出故障原因，確定故障的大致位置。本文針對某廠3 號機組出力下降的問題，通過研究分析運行參數(shù)，計算各級組效率，并與投產(chǎn)性能試驗相比較，判斷出通流部分的故障類型和位置，可作為分析診斷類似問題的借鑒。

1 設備概況

某廠3 號機組汽輪機形式為超臨界600 MW、一次中間再熱、沖動式、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式，型號為N600－24.2/538/566。機組主要參數(shù):主蒸汽壓力24.2 MPa (a)、主蒸汽溫度538 ℃、調(diào)節(jié)級后壓力16.19 MPa (a)、再熱蒸汽壓力4.07 MPa (a)、再熱蒸汽溫度566 ℃、額定進汽量1 740.3 t/ h、低壓缸排汽壓力(雙背壓)5.4 kPa/ 4.4 kPa。

2 故障癥狀

3 號機組投產(chǎn)一年后，機組帶負荷能力逐漸下降。在同等負荷下，調(diào)節(jié)級壓力由17.15 MPa升高至18.18 MPa，給水流量在機組真空提高的情況下增加了近30 t/h，調(diào)門開度也明顯增大。投產(chǎn)兩年后，受調(diào)節(jié)級壓力限制，汽輪機夏季最高出力已由630 MW 下降至610 MW 左右，且需要增加再熱減溫水流量來保持負荷，經(jīng)濟性也顯著下降。

3 試驗和分析

3.1 系統(tǒng)檢查

在3 號機出力下降過程中，機組熱力系統(tǒng)除低壓旁路B 和高排通風閥少量泄漏外，并無重大泄漏，因此可排除汽水泄漏降低出力的原因。高壓加熱器運行狀況正常，可排除抽汽量增大而降低出力的原因［1］44。此外，汽輪機4 只高壓調(diào)門開閉正常，現(xiàn)場無異常節(jié)流聲，表計壓力顯示壓降也正常［2］。排除以上因素后，可將問題集中在汽輪機的通流部分。

3.2 歷史數(shù)據(jù)分析

從機組的歷史記錄中，選擇負荷、主參數(shù)等具有可比性，且參數(shù)穩(wěn)定、運行時間段較長的3個工況點，整理出表1 所示的數(shù)據(jù)，其中包含了3號機的投產(chǎn)試驗工況(2007年1月)。

表1 3 號汽輪機性能變化

圖1 高中壓缸剖面圖

3 號機2007年1月至2008年1月，其通流部分的性能分析如下:

1)監(jiān)視段壓力。調(diào)節(jié)級壓力、一抽、二抽、三抽及四抽壓力均明顯升高，其中調(diào)節(jié)級壓力升高最大達6.06%，遠高于給水流量的升高幅度;調(diào)節(jié)級壓力升高更快，表明調(diào)節(jié)級后通流部分存在堵塞、變形，或調(diào)節(jié)級本身受損傷［1］46。本汽輪機高中壓部分縱剖面圖見圖1。

2)監(jiān)視段溫度。調(diào)節(jié)級、一抽、高排、四抽溫度總體升高不大，約2 ℃;三抽溫度升高較大達7.69 ℃，可能原因是過橋汽封漏汽增大。抽汽溫度升高，與蒸汽流量增加和級間動靜間隙增大有關。

3)高、中壓缸及級組效率的變化。調(diào)節(jié)級效率上升6.68%(絕對)，主要是調(diào)門開度增大的結果;兩個高壓級組效率均顯著下降，使得高壓缸效率降低了3.09%，中壓缸效率降低1.08% (絕對)。至2008年7月，高壓第2 級組效率持續(xù)降低。相對內(nèi)效率的降低表明高壓通流部分存在異常。

3.3 與4 號機的比較

為更好地研究3 號機的問題，將3 號機與該廠同型號的4 號機于2008年7月23 進行了在600 MW 工況下的對比試驗。各參數(shù)和計算結果見表1，分析如下:

(1)調(diào)節(jié)級壓力:3 號機偏高5%，給水流量高2%，一抽、高排、四抽壓力高1.2%～1.8%。調(diào)節(jié)級、高排溫度均高于4 號機。三抽、四抽溫度略低于4 號機，可能是過橋汽封漏量偏大。(2)高壓缸效率:在閥門開度較大，調(diào)節(jié)級效率較高的情況下，3 號機卻偏低4.36%(絕對)，表明調(diào)節(jié)級后通流效率過低。2 臺機組的中壓缸效率相差不大，但抽汽參數(shù)表明3 號機的過橋汽封量偏大。(3)2 臺機主再蒸汽參數(shù)相近，3 號機熱耗高312 kJ/kW·h，給水流量大36 t/h。

4 開缸前的判斷

通過以上分析，初步判斷汽輪機出力下降、性能降低的主要原因是高壓通流部分異常、高壓缸效率低。從調(diào)節(jié)級效率數(shù)據(jù)看，可基本排除主汽閥、調(diào)閥、濾網(wǎng)以及調(diào)節(jié)級噴嘴和動葉受損的可能。從高壓缸、調(diào)節(jié)級及高壓級組效率變化判斷，通流部分異常主要發(fā)生在調(diào)節(jié)級至高排之間，其中一抽至高排之間的級段性能劣化較快。通流部分常見缺陷，包括通流面積變小，噴嘴、葉片或圍帶受損，通流間隙過大等。通流間隙過大，常常伴隨著抽汽溫度的異常升高，從3 號機相關參數(shù)看可以排除?？疾? 號機的歷史數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)級壓力、抽汽壓力均隨著運行時間逐漸上升，并沒有在某一時刻或某一事件后突然升高，帶負荷能力也是逐步下降的。由此判斷，故障的最大可能是通流部分蒸汽結垢造成的面積減小。此外，3 號機1 號高加疏水閥，運行中頻繁被高溫氧化皮堵塞，也可能與高壓蒸汽積垢有關。

5 開缸后的檢查處理情況

鑒于3 號機的現(xiàn)狀和試驗分析的結果，決定提前進行揭缸檢修。檢修前專項試驗表明，高、中壓缸間過橋汽封漏汽量達到再熱流量的9.2%，而設計值僅為1.6%。開缸后發(fā)現(xiàn):高壓缸部分結垢嚴重，各級葉片及靜葉柵噴嘴均存在結垢，結垢厚度為0.20～0.50 mm，其中高壓調(diào)節(jié)級噴嘴喉部位置結垢達0.70～1.00 mm(該處喉部尺寸只有4 mm)，如圖2～圖4 所示。中壓缸基本未結垢。結垢導致葉片型線改變較大，嚴重影響高壓缸通流部分做功效率。

圖2 調(diào)節(jié)級背面

圖3 高壓缸排汽

圖4 高壓轉子背面

檢修期間，對高壓缸通流部分各級葉片及靜葉柵噴嘴進行了水力除垢。對汽封間隙進行了調(diào)整。大修后的性能試驗表明，機組出力達到了設計值，調(diào)節(jié)級壓力大幅下降，汽輪機熱耗也大幅降低。

6 結論

3 號機出力下降的主要原因是主蒸汽中超標的鐵在高壓通流部分析出沉淀，引起嚴重的結垢，導致通流面積減小，從而使調(diào)節(jié)級后壓力升高，機組的進汽能力減小。同時由于葉片表面結垢使流道嚴重偏離設計型線，通流效率急劇下降降低了汽缸效率。

回顧開缸前的試驗分析，基本判斷了故障的原因和部位。略有出入的是對調(diào)節(jié)級結垢的判斷，即調(diào)節(jié)級效率(主汽門前至調(diào)節(jié)級后)下降不明顯甚至升高，不僅造成了對調(diào)節(jié)級異常的判斷的不確定，還給整個高壓缸通流故障分析增加了困難。此外，電廠在蒸汽品質(zhì)的測試方法、超臨界機組標準的把握上的缺陷，導致未能及時發(fā)現(xiàn)其異常，也給判斷帶來了困難。對此，有幾點啟發(fā):

1)該型超臨界600 MW 汽輪機，調(diào)門采用復合調(diào)節(jié)方式，前3 只調(diào)門同時開啟。本文在分析調(diào)節(jié)級效率時，只是定性地闡述了調(diào)門壓損的因素，從實際情況看，開度變化對調(diào)節(jié)級效率的影響遠大于其它類型機組，因而掩蓋了調(diào)節(jié)級本身效率下降的事實。

2)為防止出現(xiàn)試驗分析的盲點，應增加調(diào)門后壓力測點，且無論是投產(chǎn)考核試驗，還是大修前后試驗，均應進行閥點工況的試驗，這對分析判斷汽輪機通流故障至關重要。

［1］霍鵬.汽輪機帶負荷能力下降分析［J］.廣東電力，2005，18(11):44-47.

［2］邱應軍.某國產(chǎn)300MW 汽輪機通流部分的故障診斷［J］.湖南電力，2005，25(5):12-14.