姜麗鳳 王飛 李景兆 李連強(qiáng) 姚光武

【摘要】 以鶴煤熱電廠#1機(jī)為例，針對(duì)東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的135MW汽輪機(jī)運(yùn)行中普遍出現(xiàn)的汽輪機(jī)低壓脹差超限問題，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行及檢修角度入手進(jìn)行分析研究，最終確定脹差超限的根本原因是#1軸承箱卡澀、推拉裝置故障等原因?qū)е缕着蛎洸粫乘斐?。采取針?duì)性處理措施后低壓脹差恢復(fù)至設(shè)計(jì)值，再熱蒸汽溫度較前平均提高45℃，年可節(jié)約標(biāo)煤2142t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

【關(guān)鍵詞】 汽輪機(jī) 低壓脹差 膨脹 軸承箱 滑銷 再熱汽溫

目前在熱電廠使用較多的東方汽輪機(jī)制造廠生產(chǎn)的C135-13.24/0.245/535/535型汽輪機(jī)，運(yùn)行過程中低壓脹差超限已經(jīng)成為一個(gè)共性的問題。以鶴煤熱電廠#1機(jī)為例，冬季運(yùn)行中在控制再熱汽溫僅為460℃（額定汽溫535℃）時(shí)低壓脹差達(dá)到9.6mm，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低的同時(shí)已嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。

一、設(shè)備運(yùn)行狀況

鶴煤熱電廠#1機(jī)為超高壓雙缸雙排汽一級(jí)可調(diào)凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組于2006年11月投產(chǎn)發(fā)電。投運(yùn)初期，高中壓缸絕對(duì)膨脹20mm，高壓脹差3-4mm，低壓脹差4.-5.5mm，主、再熱蒸汽溫度、真空、軸封溫度等運(yùn)行參數(shù)均可維持在設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行。隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增長，汽輪機(jī)膨脹受阻問題突顯。具體表現(xiàn)為：

1.1機(jī)組暖機(jī)時(shí)間逐漸增長

冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，汽缸膨脹速度決定機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間。#1機(jī)投產(chǎn)至今，出現(xiàn)的最為顯著的問題即冷態(tài)開機(jī)時(shí)間逐漸增長。投運(yùn)初期，#1機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)至負(fù)荷帶至70MW左右，汽缸完全膨脹至20mm的時(shí)間約為8小時(shí)。到了本次#1機(jī)大修前，純冷態(tài)啟動(dòng)的時(shí)間增至11小時(shí)左右，較前比較增加約3個(gè)小時(shí)左右。

1.2高壓缸膨脹逐漸變小

#1汽輪機(jī)投入運(yùn)行后，高中缸初始完全熱膨脹值為20mm，與制造廠給出的膨脹量相吻合。但隨著機(jī)組的持續(xù)運(yùn)行，高壓缸膨脹逐漸減小。直至2015年3月機(jī)組大修前，高壓缸膨脹已縮減至9mm左右。

1.3低壓脹差逐漸增大

伴隨高壓缸膨脹逐漸減小，#1汽輪機(jī)的低壓脹差呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)。機(jī)組初始投運(yùn)時(shí)，#1汽輪機(jī)低壓脹差值為4-5.5mm，但隨后逐漸增大。直至機(jī)組大修前，低壓脹差已達(dá)到9.6mm左右，嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。

二、調(diào)控手段及應(yīng)對(duì)措施

高壓缸膨脹絕對(duì)值的嚴(yán)重不足，加之低壓脹差嚴(yán)重超限及機(jī)組振動(dòng)的不確定性帶來的隱性影響，為避免機(jī)組發(fā)生動(dòng)靜碰磨、大軸彎曲的惡性事故，從安全運(yùn)行的角度出發(fā)采取了以下幾方面的調(diào)控手段及措施：

2.1核定低壓脹差安全運(yùn)行允許的極限值并修改保護(hù)定值。

依照#1汽輪機(jī)最近一次大修的本體檢修數(shù)據(jù)，查找汽輪機(jī)每一級(jí)的最小通流間隙后進(jìn)行綜合比較，最終確定汽輪機(jī)低壓缸的最小通流間隙在正向五級(jí)，間隙為6.5mm。以此為依據(jù)，綜合考慮汽輪機(jī)進(jìn)汽后速度級(jí)及各壓力級(jí)因軸向位置差異而引起的膨脹量的不同及汽輪機(jī)因脹差大掉閘后泊桑效應(yīng)引起的脹差異常增大的因素，修改汽輪機(jī)ETS系統(tǒng)脹差保護(hù)定值，即維持高壓脹差保護(hù)定值不變，將低壓脹差保護(hù)報(bào)警正值由原來的+7mm修改為+9.6mm，低壓脹差保護(hù)跳閘正值由原來的+7.2mm修改為+9.8mm。

2.2根據(jù)低壓脹差變化情況，及時(shí)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)調(diào)整：

（1）調(diào)整再熱蒸汽溫度。運(yùn)行實(shí)踐表明，再熱蒸汽溫度變化對(duì)低壓脹差影響異常明顯，成為控制低壓脹差的最有效手段。

（2）調(diào)整軸封供汽溫度。維持軸封母管蒸汽溫度在220℃-235℃之間，根據(jù)低壓脹差變化情況及時(shí)調(diào)整低壓封減溫水量，控制低壓軸封溫度在100℃-110℃之間。

（3）必要時(shí)調(diào)整真空。再熱蒸汽溫度降低至460℃低壓脹差仍無法控制在9.6mm以下時(shí)，通過降低軸封壓力或破壞真空的方法下調(diào)真空，以達(dá)到減小低壓脹差的目的。

2.3加強(qiáng)運(yùn)行管理。主要包括：

（1）加強(qiáng)主機(jī)TSI各項(xiàng)參數(shù)監(jiān)視，特別針對(duì)汽輪機(jī)各瓦瓦振及軸振、軸向位移、低壓脹差等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行處理，超過允許值時(shí)要果斷停機(jī)，避免動(dòng)靜碰磨事故出現(xiàn)。

（2）提高主機(jī)巡檢頻率及質(zhì)量。針對(duì)主機(jī)各瓦進(jìn)行就地測(cè)振，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸系振動(dòng)異常。

三、原因分析及處理

綜合#1汽輪機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的各類異常，認(rèn)為高中壓缸缸體膨脹受阻是根本原因。汽輪機(jī)運(yùn)行中，因軸封漏汽因素的影響，#1軸承箱與臺(tái)板結(jié)合面受水汽影響出現(xiàn)銹蝕，且隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，銹蝕現(xiàn)象越來越為嚴(yán)重，導(dǎo)致高中壓缸在向機(jī)頭方向膨脹過程中阻力增大。

在應(yīng)力作用下，軸承箱出現(xiàn)變形，軸承箱與臺(tái)板結(jié)合面逐漸減小，導(dǎo)致汽缸膨脹過程中阻力更為增大，如此惡性循環(huán)，最終造成冷態(tài)啟動(dòng)過程中汽缸膨脹嚴(yán)重受阻，暖機(jī)時(shí)間增長。

2015年4月份，電廠對(duì)#1機(jī)進(jìn)行了重點(diǎn)包括抽汽輪機(jī)前箱等項(xiàng)目的大修檢查。結(jié)果顯示，汽輪機(jī)高、中、低壓各部通流間隙均在合格范圍內(nèi)，主要問題集中在汽輪機(jī)前箱部分，包括：

1、#2推力瓦下半非工作面標(biāo)號(hào)#2、#3、#4、#5推力瓦塊與墊環(huán)之間銷釘斷裂，墊環(huán)上銷孔變形成橢圓。

2、前箱與高壓缸之間拉回裝置緊固螺栓銹蝕嚴(yán)重，致無法拆除。

3、高壓缸前貓爪與前箱之間右側(cè)內(nèi)、外定位銷順利拔出，而左側(cè)內(nèi)側(cè)Φ50×150定位銷卡澀無法取出。在將定位銷利用電鉆取出后發(fā)現(xiàn)銷孔內(nèi)錯(cuò)臺(tái)約2-3mm。

4、全部定位銷取出后抽前箱。在移動(dòng)約1mm后前箱卡澀無法移動(dòng)，后用兩50噸千斤頂在前箱后側(cè)，順利將前箱頂出。吊出前箱后發(fā)現(xiàn)臺(tái)板前端有一直線凸起，前部縱銷右側(cè)面有凸起，且自潤滑臺(tái)板銹蝕嚴(yán)重。

5、前箱自潤滑臺(tái)版銹蝕處理以后回裝前箱，前箱無法恢復(fù)原位，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)右側(cè)拉回裝置與前箱之間頂死，無任何間隙。

至此可以判斷，造成汽輪機(jī)膨脹不暢的根本原因集中在前箱部分。為此針對(duì)性地進(jìn)行了以下幾方面的處理：

1、對(duì)整個(gè)機(jī)組滑銷系統(tǒng)進(jìn)行清理檢查。

2、對(duì)前箱底部結(jié)合面、基架表面及縱銷垂直結(jié)合面進(jìn)行清理。對(duì)研前箱基架及軸承箱結(jié)合面，保證結(jié)合面接觸面積達(dá)70%以上，且結(jié)合面0.05mm塞尺不入為止。

3、汽輪機(jī)高壓軸封間隙采用制造廠提供的下限值即50絲，以有效減小前軸封漏汽量，避免大量高壓蒸汽進(jìn)入前箱與臺(tái)板結(jié)合面。

4、針對(duì)部分軸封漏汽，采取在前軸封外側(cè)加裝擋汽板的措施，確保蒸汽不會(huì)進(jìn)入前箱臺(tái)板中造成臺(tái)板銹蝕。

5、更換#2推力瓦墊環(huán)，確保推力瓦的可靠安裝。

四、效果與效益分析

4.1效果

機(jī)組檢修結(jié)束，于5月15日整組啟動(dòng)。啟動(dòng)后的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)膨脹不暢及由此引發(fā)的一系列技術(shù)問題得到徹底解決，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性大大提高，主要表現(xiàn)在：

（1）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間明顯縮短，由之前的11小時(shí)恢復(fù)至8小時(shí)左右，基本與機(jī)組投運(yùn)初期啟動(dòng)時(shí)長一致。

（2）高中壓缸膨脹值恢復(fù)至20mm，基本恢復(fù)至機(jī)組投運(yùn)初期膨脹水平。

（3）在保持再熱蒸汽溫度在額定范圍內(nèi)運(yùn)行的前提下，低壓脹差范圍穩(wěn)定在4.5-5.5mm之間，徹底解決了再熱蒸汽溫度受低壓脹差變化的影響，提高機(jī)組安全運(yùn)行水平的同時(shí)極大提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（4）機(jī)組軸系及各軸承振動(dòng)指標(biāo)總體較好，最大處#4瓦x向振動(dòng)為10絲，均處在振動(dòng)報(bào)警值以下，機(jī)組運(yùn)行可靠性大為提高。

4.2效益分析

汽輪機(jī)低壓脹差超限問題解決后，再熱汽溫恢復(fù)至額定參數(shù)運(yùn)行。對(duì)比檢修前、后再熱蒸汽溫度變化可知，檢修后再熱蒸汽溫度平均提高約45℃，以#1機(jī)組年發(fā)電7億kwh計(jì)算，年約節(jié)省標(biāo)煤2142t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

五、結(jié)論

針對(duì)東方汽輪機(jī)制造廠生產(chǎn)的C135-13.24/0.245/535/535型汽輪機(jī)運(yùn)行中普遍出現(xiàn)膨脹受阻、低壓脹差超限問題的分析可知，通過對(duì)汽輪機(jī)前箱及滑銷系統(tǒng)檢查、清理及軸封間隙的調(diào)整，可有效解決上述問題。同時(shí)汽輪機(jī)運(yùn)行中合理調(diào)整軸封供汽壓力、前箱加裝軸封漏汽擋汽板也成為防止前箱卡澀的有效手段。