廣西華磊新材料有限公司發(fā)電廠 黃華希

推力瓦是汽輪機重要部件，其有著重要的作用；推力瓦主要是用來確定轉子在汽缸的軸向位置，并保持定子和轉子存在一定有效的間隙；在運轉過程中還能夠承載消化轉子的軸向推力[1-3]。文獻[4]分析了汽輪機推力瓦塊溫度過高原因，導致機組保護停機的原因里面，推力瓦溫度過高的因素占據(jù)很大一部分，有關推力瓦的溫度升高的原因較多，不僅要分析找出相應的問題，而且在查找問題原來癥結上找出原始的因素，如一些潛在的推力瓦塊鎢金的磨損、推力瓦承受的軸向力均是要考慮的輔助因素[5]。對推力瓦溫度升高問題的解決不恰當性會導致無法預料的其他連鎖反應，必然會造成整個汽輪機的無法使用，對安全生產(chǎn)和效率生產(chǎn)起著負面的作用。

1 現(xiàn)狀概述

某電廠4臺350MW超臨界機組汽輪機采用哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的CLN350-24.2/566/566型，超臨界、一次中間再熱，單軸，雙缸雙排汽、反動凝式汽輪機，分別于2009年6月及2012年12月投產(chǎn)。2012年6月開始對4臺機組實施中壓供汽改造，即從每臺機組中壓缸進汽前的高溫再熱蒸汽管道上，各引出一路蒸汽管道，經(jīng)過各自的減溫器之后匯合到母管供給用戶，蒸汽參數(shù)為：壓力3.6MPa、溫度450±20℃，單臺機組最大設計供汽量170t/h。由于高溫再熱蒸汽壓力不能滿足3.6MPa的供汽壓力要求，電廠通過修改DEH的自動控制邏輯，由中壓調(diào)節(jié)門IV1/IV2參與調(diào)節(jié)的方式來提高再熱蒸汽系統(tǒng)的壓力。在機組320MW負荷的情況下，中壓調(diào)節(jié)閥最大只能開至31%，180MW時中調(diào)門開度只有17%左右。目前，存在的問題如下。

一是機組進行投產(chǎn)后第一次揭缸大修時，發(fā)現(xiàn)推力間隙0.55mm，比機組安裝記錄的0.32mm大了0.23mm，工作瓦表面烏金有灼燒的痕跡，檢修期間更換整副工作面瓦塊，推力間隙為0.35mm。

二是機組負荷245MW，汽輪機工作面推力瓦G2測點溫度從83.42℃快速升高，13:07達到報警值90℃以上，最高升至103℃，機組負荷受限，只能帶220MW。

三是在機組C級檢修推力瓦解體時發(fā)現(xiàn)工作面推力瓦烏金測點處凹陷。推力間隙0.44mm，比上次檢修增大0.09mm，推力瓦工作面瓦塊磨損情況如圖1所示。

圖1 推力瓦工作面瓦塊磨損情況

四是自從2012年機組純凝改為供汽后，運行中推力瓦工作面瓦塊溫度就慢慢升高的趨勢。

2 機組運行工況對推力瓦溫度的影響

2.1 機組供汽狀況，潤滑油溫對推力瓦溫的影響

本文選取該電廠180MW、200MW、220MW、240MW、260MW、280MW、300MW不同負荷工況下潤滑油溫對推力瓦溫影響分析，其具體數(shù)值見表1。

表1 潤滑油進油溫度對推力瓦溫度的影響

根據(jù)表1對比機組供汽狀況時，潤滑油進油溫度在43.2～45.6℃、進油壓力保持不變時，推力瓦工作面瓦塊溫度89.6～99.3℃變化，得出潤滑油進油溫度變化對推力瓦工作面瓦塊溫度影響不大。

2.2 純凝工況與供汽工況對推力瓦工作面瓦塊溫度的影響

本文選取該電廠180MW、200MW、220MW、240MW、260MW、280MW、300MW不同負荷純凝工況與供汽工況對推力瓦工作面瓦塊溫度的影響分析，其具體數(shù)值見表2。

表2 純凝工況與供汽工況對推力瓦工作面瓦塊溫度

從表2可以得出：一是在相同負荷時，供汽工況要比純凝工況推力瓦工作面瓦塊溫度要高3～5℃。二是在相同負荷下，供汽工況的調(diào)節(jié)級壓力、高排壓力均比純凝工況下高，機組負荷越低相差越大。三是在相同負荷（低負荷180MW階段），供汽工況要比純凝工況高壓排汽壓力與中壓排汽壓力變化較大。四是在相同負荷（低負荷階段），供汽工況要比純凝工況軸向位移變化較大（0.06mm）。

2.3 純凝工況，機組單閥和順序閥運行對推力瓦溫的影響

本文選取該電廠260MW、300MW兩種不同負荷工況分析機組單閥和順序閥運行對推力瓦溫的影響，其對比結果見表3。

表3 單閥和順閥運行對推力瓦溫度對比

從表3對比在純凝工況，相同負荷下，單閥運行方式要比順序閥時的推力瓦溫低3～7℃左右。

3 推力瓦工作面溫度高的原因分析

3.1 汽輪機運行中的軸向推力比原設計推力大

汽輪機廠原設計汽輪機滿負荷運行時，汽輪機正向推力為10t左右，但根據(jù)同型號的華能瑞金電廠2號汽輪機軸向推力測量結果顯示，在純凝工況下該型汽輪機的正向推力為19t左右。說明該型汽輪機本身的軸向實際比設計推力偏大了9t，隨著汽輪機的長時間運行，通流部件存在結垢將影響汽輪機的軸向推力，推力瓦溫度將逐漸升高，這種現(xiàn)象在國內(nèi)其他電廠同型號汽輪機上多次發(fā)生。

機組原設計是純凝機組，中壓調(diào)節(jié)閥IV1/IV2是全開狀態(tài)，在更改為供汽機組后，為了保證供汽壓力3.6MPa，需要通過中壓調(diào)節(jié)閥IV1/IV2進行調(diào)節(jié)，改變了機組運行參數(shù)狀況。在機組低負荷時，為了滿足供汽要求，中壓調(diào)節(jié)閥開度較小，高壓缸排汽壓力升高，中壓缸進汽壓力降低，汽輪機軸向位移量變化加大，由此說明機組在低負荷供汽時對汽輪機的軸向推力影響較大。

3.2 汽輪機結構原理分析

一是汽輪機的總推力大小主要與高中壓缸有關，低壓缸由于通流是對稱布置，對機組總推力影響不大。經(jīng)計算，機組在變工況運行時，低壓缸的影響整體而言推力是正向，指向發(fā)電機，但推力很小，極限最大約為1.5t。

二是對于高中壓缸的推力平衡，主要由高、中和低壓平衡鼓，調(diào)節(jié)級，高壓第一、第二反動級，中壓第一、第二反動級的壓力決定，而對于兩側端汽封的推力可以相互平衡。下文是汽輪機廠設計最大進汽工況下汽輪機推力情況。

三是由上表的軸向推力計算，正向推力主要是高壓缸的推力影響，如果能降低高壓缸的正向推力至一個合理的范圍，就能降低整個軸系的正向推力，從而降低推力瓦的受力。

四是因為沒有揭缸檢修的條件，所以也無法改變上表中的調(diào)節(jié)級推力、高壓第一段反動級推力、高壓第二段反動級推力和高壓平衡鼓推力。

五是要改變高壓缸軸向推力，應從別的地方想辦法。通過分析高中壓缸推力平衡結構：高壓排汽平衡環(huán)調(diào)端腔室通過4根缸外的平衡管（Φ108～6）連通至中壓缸排汽位置，具有平衡高中壓兩端推力的作用。

六是高中缸平衡管原設計是高壓排汽平衡環(huán)腔室與中壓缸排汽相連接，現(xiàn)通過降低高壓排汽平衡環(huán)腔室的壓力來減小汽輪機的正向推力。

4 改進方案

本文改進方案采取將高壓排汽平衡環(huán)調(diào)端腔室連通至低壓缸五段抽汽管道，減小汽輪機的軸向推力，改進前后系統(tǒng)如圖2所示。在閥門前分別引出一根管道（Φ108～6）匯總到母管上（Φ273～6）再連接至低壓五段抽汽，母管上設置電動閥，運行中通過調(diào)整高排平衡管手動隔離門的開度來調(diào)整汽輪機軸向推力，從而降低工作面推力瓦溫度。

圖2 對高中壓平衡管改進系統(tǒng)圖

該電廠對1號汽輪機高中壓平衡管進行了改進后，取得了較好的效果。通過調(diào)整平衡管蒸汽的流量從而改變高排平衡環(huán)調(diào)端腔室壓力，使得汽輪機高負荷運行時推力瓦溫下降明顯（降幅達20℃，溫度從原95℃以上降至最高只有75℃左右），且能滿足機組中壓對外工業(yè)供汽、啟停及快速變負荷的需求。通過2018和2019年的夏季長時間高負荷運行考驗，汽輪機均能平穩(wěn)運行，2019年檢修期間，解體推力瓦復查推力間隙與原檢修數(shù)據(jù)無變化。

5 結語

在出現(xiàn)汽輪機推力瓦溫度過高的情況時，其他電廠往往被迫機組停運轉入大修或者長時間帶低負荷運行，這樣不僅要損失大量的電量，還需在短時間內(nèi)投入大量的人力、物力和資金。東方電廠通過分析研究，摸索出一種新的補救辦法，在僅需很小的資金投入的情況下，就臨時性地解決了一個影響機組安全運行的重大難題，為電廠創(chuàng)造可觀經(jīng)濟效益、安全效益的同時，也給其他兄弟電廠處理類似問題提供了參考思路。