廣州珠江電廠 楊 可

廣州珠江電廠#1汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)型號(hào)N300-16.7/537/537機(jī)組，自1993年投入運(yùn)行以來經(jīng)過6次A級(jí)檢修，機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2020年3月#1機(jī)A修檢查發(fā)現(xiàn)中壓隔板靜葉葉頂出汽側(cè)軸向間隙偏小，其中#4、#6、#8級(jí)較嚴(yán)重，靜葉汽封高齒已和轉(zhuǎn)子凸肩碰磨；按照廠家處理方案做了如下處理：修刮汽封高齒，將中壓#4、#6級(jí)靜葉汽封中間高齒加工至低齒高度。將中壓#1隔板套、中壓#2隔板套向調(diào)端移動(dòng)2mm，隔板套調(diào)端定位面補(bǔ)焊15mm寬、2mm厚密封帶。

#1機(jī)本次A修后，在多次啟動(dòng)過程中均出現(xiàn)高壓缸上下缸溫差大的情況（正溫差，大于報(bào)警值42℃），都出現(xiàn)在機(jī)組初負(fù)荷暖機(jī)結(jié)束開始加負(fù)荷至100MW左右這個(gè)階段，最高達(dá)到65℃（機(jī)組90MW）。對(duì)比A修前#1機(jī)組啟動(dòng)情況，在該階段也出現(xiàn)過相似的溫升率及升負(fù)荷速率，但高壓缸溫差比修后小，幾乎不會(huì)達(dá)到報(bào)警值（42℃）；同時(shí)在機(jī)組停運(yùn)過程中，也會(huì)出現(xiàn)中壓缸上下溫差大的情況（正溫差，大于報(bào)警值42℃）。

1 原因

機(jī)組啟動(dòng)過程就是轉(zhuǎn)子和汽缸被加熱的過程，轉(zhuǎn)子及汽缸的內(nèi)外壁之間存在溫差，溫差越大則熱變形越大，熱應(yīng)力也越大；暖機(jī)的目的就是提高轉(zhuǎn)子和汽缸的溫度水平，降低溫差，減小熱應(yīng)力及熱變形。由于熱量的傳遞需要一定的時(shí)間，同時(shí)要將金屬溫度加熱到較高水平需足夠的熱量，因此對(duì)于暖機(jī)的時(shí)間和蒸汽參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)是有要求的。同時(shí)對(duì)于加負(fù)荷過程中的升負(fù)荷率、主蒸汽溫升率及汽缸金屬溫升率也是有要求的。

1.1 機(jī)組啟動(dòng)期間高壓缸上下缸溫差大原因

汽輪機(jī)A修后高中壓缸夾層蒸汽流量改變，可能導(dǎo)致內(nèi)外缸之間傳熱改變。由于高中壓缸一體，中壓缸隔板套向調(diào)節(jié)端移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致高中壓缸夾層蒸汽流量改變，高中壓內(nèi)外缸的傳熱發(fā)生改變，致使缸體金屬溫度改變；啟動(dòng)加熱階段汽缸內(nèi)熱汽上升、冷汽及疏水下沉，對(duì)下缸溫升不利，加上這些冷汽、疏水通過布置在下缸的疏水口、抽汽口流走，這種沖刷加劇了對(duì)下缸的冷卻作用。以上因素導(dǎo)致在相同的加熱條件下下缸加熱慢而散熱快，所以在機(jī)組啟動(dòng)過程中一般是上缸溫度高于下缸，形成正溫差；下缸的保溫敷設(shè)困難，保溫效果差于上缸。由于下缸本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管道較多，保溫敷設(shè)難度大、效果不好，下缸散熱較快，進(jìn)一步加劇上下缸溫差[1]；下缸的管道布置比上缸多，導(dǎo)致下缸的重量大于上缸，同時(shí)也導(dǎo)致下缸的散熱面積大于上缸。

加負(fù)荷過程中的升負(fù)荷率，主蒸汽溫升率較快。從機(jī)組啟動(dòng)過程來看，中速暖機(jī)期間汽溫、汽壓偏高（由于D角等離子故障，D油槍投入導(dǎo)致），初負(fù)荷暖機(jī)期間汽溫汽壓偏高（由于之前進(jìn)行主機(jī)閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)引起），導(dǎo)致蒸汽流量偏小，影響暖機(jī)效果。在加負(fù)荷階段，高壓缸首級(jí)金屬溫度上升速度達(dá)1.62℃/min，高壓缸上下缸溫差由19℃上升至51℃，期間升負(fù)荷率達(dá)3.86MW/min，高中壓上下缸溫差由51℃進(jìn)一步上升至60.8℃，最高達(dá)65℃。由此可見，高壓缸溫差大的主要原因是加負(fù)荷階段主汽溫上升過快及加負(fù)荷速度過快（蒸汽流量增加快），引起高壓內(nèi)缸金屬溫度上升過快。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定在80MW，主/再熱汽溫穩(wěn)定在502℃/495℃，高壓外缸溫差開始下降，慢慢恢復(fù)正常（圖1）。

圖1 機(jī)組啟動(dòng)期間過程曲線

圖2 過程曲線

1.2 停機(jī)后中壓缸上下缸溫差大原因

各機(jī)組偶爾會(huì)出現(xiàn)停機(jī)后上下缸正溫差過大的情況，主要與停機(jī)后缸溫較高、冷汽及空氣進(jìn)入汽缸冷卻汽缸有關(guān)。

汽機(jī)抽氣管道返冷氣。由于節(jié)能降耗需要，現(xiàn)在機(jī)組啟停機(jī)組期間采用輔助蒸汽（相鄰機(jī)組汽源）驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由4段抽氣供汽。由于輔助蒸汽正常壓力為0.7MPa,高于4段抽氣壓力0.25MPa，輔助蒸汽很容易通過不嚴(yán)密的四段抽氣電動(dòng)門和逆止門返汽至汽輪機(jī)中壓缸下缸。由于輔助蒸汽溫度正常為250℃，遠(yuǎn)低于中壓缸缸體溫度（400℃以上），易導(dǎo)致汽輪機(jī)中壓下缸溫度急劇下降，造成中壓缸上下缸溫差大。

汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)不嚴(yán)密。汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)龐大且錯(cuò)綜復(fù)雜，疏水氣動(dòng)門不嚴(yán)密，很容易導(dǎo)致各路疏水串通，導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)冷氣。由于各段抽氣疏水管和輔助蒸汽疏水管路匯集到疏水總管再到疏水?dāng)U容器，而輔助蒸汽壓力比抽氣壓力高，疏水門內(nèi)漏，冷氣從抽氣疏水管返汽到汽輪機(jī)下缸[2]。

2 預(yù)防措施及取得效果

在機(jī)組啟動(dòng)過程中的各階段，相關(guān)參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)程要求的范圍內(nèi)，包括沖轉(zhuǎn)參數(shù)、中速暖機(jī)參數(shù)及時(shí)間、初負(fù)荷暖機(jī)參數(shù)及時(shí)間、加負(fù)荷階段升溫升壓速度及加負(fù)荷率等。在原來試驗(yàn)基礎(chǔ)上適當(dāng)延長(zhǎng)機(jī)組的暖機(jī)時(shí)間，使汽輪機(jī)缸體充分加熱。在負(fù)荷加至100MW前，控制主蒸汽溫度不高于500℃、主汽壓力不高于12MPa,通過最近機(jī)組啟動(dòng)過程來看，取得了良好效果；機(jī)組啟動(dòng)過程中，延遲關(guān)閉汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)相關(guān)氣動(dòng)門，這樣可及時(shí)將汽輪機(jī)下缸的積水、冷氣及時(shí)抽到凝汽器，有效減少溫差[3]。

機(jī)組啟動(dòng)過程中加強(qiáng)對(duì)主機(jī)重要參數(shù)的監(jiān)視，如振動(dòng)、軸向位移、缸脹、差脹、上下缸溫差、油溫油壓等；同時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)過程中各系統(tǒng)相繼投入運(yùn)行，其運(yùn)行狀態(tài)尚未穩(wěn)定，相關(guān)參數(shù)變化較大，應(yīng)經(jīng)常翻閱、檢查各系統(tǒng)畫面、參數(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)處理；更換汽輪機(jī)原來的保溫材料，采用保溫紗與保溫泥相結(jié)合的措施有效減少高中壓下缸的散熱，減少溫差；在四段抽氣電動(dòng)門后加裝逆止門。有效防止輔助蒸汽從四段抽氣管道返汽至汽輪機(jī)下缸；增加疏水系統(tǒng)氣動(dòng)門后手動(dòng)門，氣動(dòng)疏水門容易出現(xiàn)內(nèi)漏，特別在輔助蒸汽疏水氣動(dòng)門后加裝手動(dòng)門，減少氣動(dòng)門內(nèi)漏風(fēng)險(xiǎn)。

及時(shí)停運(yùn)輔助蒸汽系統(tǒng)。機(jī)組正常停運(yùn)后按規(guī)定破壞主機(jī)真空，退軸封，停運(yùn)輔汽聯(lián)箱；在主機(jī)破壞真空前發(fā)現(xiàn)下缸溫度下降過快，判斷有冷汽或空氣進(jìn)入時(shí)可關(guān)閉汽缸本體及三、四段抽汽電動(dòng)門前疏水，采用關(guān)閉2小時(shí)、開啟10分鐘的方式減少冷汽（氣）對(duì)下缸的冷卻，并注意觀察效果；鍋爐有保溫保壓要求時(shí)應(yīng)檢查A/B側(cè)主汽門及高旁關(guān)閉嚴(yán)密，門后壓力到零。檢查高、中壓缸導(dǎo)汽管疏水門開啟、高排逆止門后疏水門開啟。中壓進(jìn)汽管道疏水門開啟；正常情況下主機(jī)停機(jī)后本體疏水應(yīng)保持開啟狀態(tài)，直到汽缸冷卻為止[4]。

在采取以上措施后進(jìn)行了機(jī)組多次啟停，汽輪機(jī)上下缸溫差控制良好，最高至31℃，遠(yuǎn)低于報(bào)警值（圖2）。

綜上，通過實(shí)施以上的改造和參數(shù)調(diào)整，能防止#1機(jī)高中壓下缸金屬溫度急劇下降，使得高中壓上下缸金屬溫度溫差小于40℃以內(nèi)，滿足廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。保證汽輪機(jī)安全可靠運(yùn)行。本文中采取了臨時(shí)方法處理上下缸溫差大，可以暫時(shí)緩解，徹底處理需要到大修時(shí)在進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。