馬洪榮 李娜 張?jiān)吕?/p>

摘 要：本文針對(duì)某火力發(fā)電廠(chǎng)220MW機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中存在的中壓缸內(nèi)外金屬壁溫差偏大的問(wèn)題，對(duì)汽輪機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析，明確了問(wèn)題原因，通過(guò)研究試驗(yàn)汽輪機(jī)的合理啟動(dòng)方式，優(yōu)化機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程，使汽輪機(jī)中壓缸各部金屬溫差，轉(zhuǎn)子與汽缸的相對(duì)膨脹差，都在允許范圍內(nèi)，有效減少金屬的熱應(yīng)力和熱變形，縮短了啟動(dòng)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：中壓缸；溫差；啟動(dòng)

一、存在的問(wèn)題

某火力發(fā)電廠(chǎng)#1、#2機(jī)組均為220MW汽輪發(fā)電機(jī)組，按照規(guī)程要求，啟動(dòng)過(guò)程中中壓缸汽缸金屬壁溫差的控制規(guī)范如下表1所示，

但在啟動(dòng)過(guò)程中，多次發(fā)生中壓缸溫差大現(xiàn)象（中壓缸上下壁溫差最大達(dá)62℃，法蘭內(nèi)外壁溫差最大達(dá)151℃），溫差大時(shí)機(jī)組#3、#4瓦振動(dòng)亦較大，機(jī)組不得不延長(zhǎng)暖機(jī)時(shí)間，啟動(dòng)過(guò)程升參數(shù)緩慢。汽缸存在溫差將會(huì)引起汽缸熱變形，通常是上缸溫度高于下缸，因而上缸變形大于下缸，使汽缸向上拱起，俗稱(chēng)貓拱背。汽缸的這種變形使下缸底部徑向間隙減小甚至消失，造成動(dòng)靜摩擦，損壞設(shè)備。另外還會(huì)出現(xiàn)隔板和葉輪偏離正常時(shí)所在的垂直平面的現(xiàn)象，使軸向間隙變小，甚至引起軸向動(dòng)靜摩擦。

二、原因分析

#1、#2汽輪機(jī)均為東方汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的220MW汽輪機(jī)，結(jié)構(gòu)相同。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組啟動(dòng)中中壓缸金屬溫差過(guò)大的現(xiàn)象在#2汽輪機(jī)組尤為明顯，故此，我們以#2汽輪機(jī)為研究對(duì)象。對(duì)#2機(jī)數(shù)次啟動(dòng)中，中壓缸溫差及影響中壓缸溫差的參數(shù)的趨勢(shì)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)造成中壓缸冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中金屬溫差大的主要原因如下：

（1）中壓缸保溫不良的因素

中壓缸下缸密布了抽汽管道和疏水管道，下缸外表面形狀復(fù)雜，保溫材料不好固定，其保溫程度雖不如上缸。通過(guò)查看機(jī)組啟停缸溫表，可以看到在停機(jī)后，中壓缸缸溫高于300℃時(shí)，中壓缸下缸溫度下降明顯快于上缸。此時(shí)，汽輪機(jī)已無(wú)外部熱源，基本處于靜態(tài)，上下缸溫差的增大為下缸保溫劣于上缸保溫所致。

（2）抽汽、疏水管道布置的因素

中壓缸下缸布置了#3、#4、#5、#6抽抽汽管道，抽汽管道多，相當(dāng)于增加了換熱面積，同時(shí)，管道密布導(dǎo)致下缸保溫不易嚴(yán)密，保溫與汽缸間易出現(xiàn)空隙，使得冷空氣進(jìn)入，冷卻下缸。

中壓缸下缸抽汽管道較多，在停機(jī)后，高低加及除氧器壓力會(huì)逐漸下降，其內(nèi)部的水會(huì)不斷汽化，若各抽汽管道關(guān)閉不嚴(yán)密，汽化的低溫蒸汽會(huì)進(jìn)入汽缸，致使下缸溫度快速降低。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，高低加隨機(jī)啟動(dòng)，中壓缸內(nèi)的蒸汽由汽缸進(jìn)入抽汽管道，受到節(jié)流，蒸汽溫度下降，使得抽汽管道溫度低于汽缸溫度。由于金屬間的熱傳導(dǎo)作用，使得下缸溫度下降。

（3）再熱蒸汽參數(shù)控制不當(dāng)

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，主蒸汽與再熱蒸汽溫度相近，主汽溫度通常選擇高于高壓缸溫度50℃。在機(jī)組啟動(dòng)初期，中壓缸進(jìn)汽量較少，中壓缸金屬溫升速度低于高壓缸。隨著汽輪機(jī)進(jìn)汽量的增加，主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度逐漸升高，在主汽溫度合格的情況下，再熱蒸汽溫度與中壓缸溫度的差值越來(lái)越大，在20MW負(fù)荷前（受機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的缸溫影響）再熱汽溫與中壓缸溫溫差達(dá)100℃以上。隨機(jī)組負(fù)荷升高，中壓缸進(jìn)汽量逐漸增大，換熱加劇，中壓缸內(nèi)壁溫度迅速升高，而外壁，特別是法蘭外壁靠金屬熱傳導(dǎo)來(lái)升溫，其溫升速度明顯低于內(nèi)壁，使得中壓缸內(nèi)外壁及法蘭內(nèi)外壁溫差急劇增大。同時(shí)急劇換熱也使中壓缸內(nèi)的蒸汽溫度下降較多，低溫蒸汽大多在下缸由抽汽管道進(jìn)入加熱器，導(dǎo)致中壓缸下缸溫度。

三、解決方案

（1）采用新型中壓缸保溫

利用機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)中壓缸保溫進(jìn)行檢查，確認(rèn)中壓缸的下缸保溫層出現(xiàn)不同程度的脫離缸體現(xiàn)象，考慮中壓缸下缸形狀的復(fù)雜性，更換新型保溫材料，采用噴涂與粘貼復(fù)合的施工方式對(duì)中壓缸的保溫重新進(jìn)行了施工，在汽輪機(jī)缸體表面使用復(fù)合絕熱結(jié)構(gòu)，把噴涂絕熱工藝和軟質(zhì)材料絕熱工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。該汽輪機(jī)復(fù)合保溫體緊貼汽輪機(jī)缸體外壁，由內(nèi)至外依次設(shè)有噴涂保溫層、軟質(zhì)材料保溫層、鍍鋅鐵絲網(wǎng)和抹面層。該結(jié)構(gòu)既可以使保溫層與汽缸之間緊貼在一起，避免脫殼現(xiàn)象，又可降低保溫施工成本，有效降低汽輪機(jī)缸體的散熱損失。

（2）減小抽汽、疏水管道對(duì)缸溫的影響

①加熱器隨機(jī)啟動(dòng)時(shí)，關(guān)小加熱器疏水至凝結(jié)器閥門(mén)的開(kāi)度，避免了凝結(jié)器直接抽吸加熱器內(nèi)的蒸汽。

②按時(shí)關(guān)閉抽汽管道疏水，機(jī)組20MW負(fù)荷，關(guān)閉高壓疏水；40MW負(fù)荷，關(guān)閉中壓疏水；60MW負(fù)荷，關(guān)閉低壓疏水。

③停機(jī)后，中壓缸溫度高于300℃時(shí)進(jìn)行悶缸。密切監(jiān)視中壓缸溫度變化情況，必要時(shí)，延長(zhǎng)悶缸時(shí)間。

⑶減小再熱蒸汽與中壓缸溫度的偏差

①加強(qiáng)啟動(dòng)過(guò)程對(duì)再熱蒸汽溫度的監(jiān)視與控制，有力減緩了再熱蒸汽溫度溫升速度，將再熱蒸汽溫升速度嚴(yán)格控制在2℃/min。

②改變?cè)械囊患?jí)旁路操作方式。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)大一級(jí)旁路，增大中壓缸進(jìn)汽量，提高中壓缸溫升速度，使中壓缸溫度與高壓缸接近。

四、效果與總結(jié)

通過(guò)以上三個(gè)措施的實(shí)施，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中中壓缸的各部分金屬壁溫差有明顯的縮小，原存在的溫差超限問(wèn)題全部得到解決。機(jī)組運(yùn)行中還應(yīng)做到定期檢查汽缸保溫完整性，機(jī)組負(fù)荷大幅變化時(shí)，嚴(yán)密監(jiān)視缸溫變化，并做好汽缸金屬溫差記錄。如下圖1所示。

通過(guò)針對(duì)性的原因分析和優(yōu)化措施，取得了較好的成果，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中的中壓缸各部分溫差全部合格，啟動(dòng)過(guò)程中的中壓脹差、#3與#4瓦的瓦振偏大問(wèn)題也得到解決，可完全避免因汽缸溫差大造成的變形、產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦、造成汽輪機(jī)掉葉片及大軸彎曲等設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞事故的可能性，提高了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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