葉元杰

600 MW汽輪機低壓缸脹差超標原因分析及處理

葉元杰

（廣州城市職業(yè)學院機電工程系，廣東 廣州 510000）

闡述了600 MW汽輪機低壓缸脹差持續(xù)波動并接近報警值的故障過程，從機組冷態(tài)與熱態(tài)兩方面分析原因，熱態(tài)運行參數包括軸封供汽溫度、軸封供汽壓力、軸承油溫、凝汽器真空度、各級抽汽的壓力和溫度；冷態(tài)檢修工藝包括滑銷系統(tǒng)和軸承臺板的滑動性能、推力軸承磨損情況、低壓缸保溫、差脹指示器。最終通過低脹零位整定和推力瓦間隙調整，以及配套措施解決了該故障。

汽缸；汽輪機；低壓缸；脹差

1 設備概況

某電廠一期工程#1、#2號機組汽輪機系上海汽輪機有限公司引進美國西屋公司技術生產制造，容量600 MW，超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式，機組型號N600-24.2/566/566。

低壓缸由連續(xù)底腳所支承，底腳與外缸下部制成一體。底腳是支承在臺板上，臺板用地腳螺栓緊固在基礎上。低壓缸的結構形狀及其支承定位方法經過精心設計，使在溫度變化時能有規(guī)律地膨脹和移動。

機組縱向中心線和A低壓缸的橫向中心線相交的點為汽缸的“死點”，各個汽缸和軸瓦均以該點為基準，向兩側自由膨脹。而轉子的“死點”在汽輪機2號瓦與3號瓦之間。由于汽缸和轉子的“死點”位置不同，導致在熱態(tài)時汽缸和轉子的相對軸向位移，形成脹差。

低壓缸脹差通過脹差指示器進行測量。脹差指示器安裝在#6瓦軸承箱位置。低壓脹差遮斷值為16.0 mm，報警值為15.24 mm。

2 故障過程

在A級檢修后，#2號機組出現低壓缸脹差整體偏大的故障現象，而作為同型號機組，#1號機數據正常。針對該故障，專業(yè)采集了#1、#2號機2015年的數據，并進行比對。

據2017年數據統(tǒng)計，#1、#2號機低壓脹差在秋冬季節(jié)會緩慢增大。經比對發(fā)現，#2號機低壓缸脹差平均值比#1號機高出1.54 mm，其最小值均值比#1號機高出1.45 mm，最大值均值比#1號機高出1.34 mm。#2號機低壓缸脹差比#1機要高，反映出了升降負荷、季節(jié)性變化等共性因素較小。故障原因應為#2號機自身固有原因。同時也說明，低壓缸滑銷系統(tǒng)或者軸承臺板卡澀導致的脹差大的可能性較小。如果滑銷或臺板卡澀，升降負荷以及季節(jié)性變化時，#2號機低脹變化應明顯高于#1號機，但實際上工作人員并未看到這種變化。

3 原因分析

汽輪機低壓缸脹差受多方面因素影響，主要分運行參數不合理和檢修工藝不達標兩方面。運行參數調整包括軸封供汽溫度、軸封供汽壓力、軸承油溫、凝汽器真空度、各級抽汽的壓力和溫度的調整；而檢修工藝包含滑銷系統(tǒng)或者軸承臺板的滑動性能、推力軸承磨損情況、低壓缸保溫、差脹指示器故障等方面。

3.1 運行參數不合理

3.1.1 汽輪機軸封供汽溫度

軸封供汽溫度過高將引起軸頸部分伸長，導致低壓缸差脹增大。對比#1、#2號機4個低壓缸軸封進回汽溫度測點和1個低壓軸封母管溫度測點的數據，未發(fā)現#2號機低壓軸封溫度有明顯偏高的情況。#1、#2號機軸封母管壓力均按30 kPa控制，沒有明顯差異。經試驗，#2號機軸封母管壓力由30 kPa降低至25 kPa運行，未發(fā)現低脹有明顯變化。所以，軸封溫度和壓力對差脹的影響不大。

3.1.2 各級抽汽的溫度和壓力

#1、#2號機在滿負荷工況下，三段抽汽溫度均高出設計工況40 ℃不等。該抽汽溫度高的原因在于中壓進汽插管不嚴，部分再熱蒸汽漏入中壓缸內外缸夾層。這將導致中壓缸膨脹量增大，高壓缸負差脹變大。如果高中壓缸滑銷系統(tǒng)存在卡澀情況，則可能影響推力軸承徑向膨脹受限，使低壓缸差脹正向變大。

3.2 檢修工藝不達標

汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱溫度過低或流量過低，會導致汽缸膨脹量不足。#2號機低壓缸夾層無加熱，同時真空嚴密性合格，但不排除低壓缸入孔門、膨脹節(jié)上部連接處等有冷空氣漏入，進而導致汽缸膨脹收縮的情況。

推力軸承磨損，導致軸向位移增大。比對#1、#2號機冷態(tài)和熱態(tài)升降負荷過程中，轉子軸向位移變化發(fā)現：同樣在210～600 MW，軸向位移變化#2號機高于#1號機，顯示#2號機推力瓦間隙應大于#1號機，影響#2號機正向低脹0.1 mm左右，具體如表1所示。

表1 #1、#2號機轉子軸向位移統(tǒng)計表（單位：mm）

測點冷態(tài)210 MW300 MW600 MW高低負荷位移變化滿負荷和冷態(tài)位移變化 #1號機軸向位移1﹣0.1720.04320.012 1﹣0.11﹣0.160.06 #1號機軸向位移20.125 60.03590.008 4﹣0.14﹣0.18﹣0.27 #2號機軸向位移1﹣0.296﹣0.276 3﹣0.395 6﹣0.54﹣0.27﹣0.25 #2號機軸向位移2﹣0.135﹣0.26﹣0.373 3﹣0.52﹣0.26﹣0.39

汽缸保溫層保溫效果不佳，在冬季汽機房溫度太低或者有穿堂冷風會導致低壓缸缸體膨脹量變小。但低壓缸無保溫，目前主廠房通風機全部安排停運。同時，未發(fā)現汽機房0 m層和6.9 m層有穿堂風現象。

差脹指示器零位不準、測點磨損、傳感器線性不良，會導致測量不準確。檢查比對#1、#2號機冷態(tài)下低脹指示#1號機為0.54 mm，#2號機0.335 mm，均存在不回0的情況，應進行低脹0位整定，以及低脹傳感器的線性測量標定。

4 處理措施

根據原因分析，結合檢修計劃制訂以下處理措施：①測量#2號機汽輪機K外引值，確認是否存在偏差。K外引值是判斷轉子和汽缸相對位置的重要參考數據，K外引值與上次大修記錄值偏差應小于0.15 mm。在機組溫度處于常溫時（≤80 ℃）停盤車，揭#4、6瓦軸承蓋，K外引值如表2所示。而測量結果顯示偏差值偏大，說明轉子位置發(fā)生了軸向偏移。②根據檢修記錄調整推力瓦間隙。修前數據顯示推力瓦間隙為0.6 mm，而標準值為0.25～0.38 mm。為了消除部分軸向偏移，將汽輪機推力瓦的推力間隙由原先的調整至標準值內。

表2 K外引值數據記錄表（單位：mm）

本次檢修數據前次檢修數據偏差值 #4瓦軸承蓋測量點210.35211.07﹣0.72 #6瓦軸承蓋測量點45.7143.712.0

為了消除脹差的測量誤差，割除低壓缸軸封進汽管，并對內部（全程）進行檢查及吹掃，以防積水影響測量結果。對低壓軸封進汽溫度測點、凝汽器汽側的真空表計及溫度表計進行校正進行校驗。結果顯示溫度測點無異常。解體低壓軸封汽噴水調門，檢查其噴嘴以保證噴嘴霧化效果。

5 效果反饋

經以上處理措施，#2號機組低壓脹差值明顯下降，達到合格標準，如表3所示。全過程經專業(yè)討論，形成標準化的技術方案，并對照其他運行機組進行故障排查。

表3 #2號機修后脹差值記錄表（單位：mm）

#2號機平均值負荷為330 MW負荷為600 MW 14.4514.2314.89 報警值遮斷值 15.2416.0

6 結束語

本文闡述了600 MW汽輪機低壓缸脹差超標原因分析及處理過程。其原因分析涉及熱控檢修、機務檢修、運行維護等多方面，最終通過低脹0位整定和推力瓦間隙調整，以及一系列配套處理措施解決該故障。其過程不僅消除了電廠機組重大安全隱患，規(guī)避了跳機風險，同時對同類機組的類似問題也有很重要的借鑒意義。

［1］李睿思.羅定電廠#1汽輪機低壓缸差脹大問題的分析及處理［J］.山東工業(yè)技術，2018（21）：210.

［2］張振宇，戚夢瑤.600 MW機組超臨界汽輪機低壓缸脹差大的原因分析及處理［J］.浙江電力，2017，36（3）：59-61.

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.059

2095－6835（2019）14－0130－02

葉元杰（1987—），男，研究方向為機電一體化、工業(yè)機器人。

〔編輯：張思楠〕