330 MW汽輪機(jī)K156型高缸排汽溫度高原因分析

孫建國(guó)

（南通國(guó)有資產(chǎn)投資控股有限公司，江蘇南通226006）

某廠1臺(tái)330MW汽輪機(jī)，其型號(hào)為N330-16.67/538/538型（產(chǎn)品編號(hào)K156），回?zé)嵯到y(tǒng)為三高四低一除氧。投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)在滿負(fù)荷時(shí)3號(hào)高加因三抽壓力高而經(jīng)常保護(hù)動(dòng)作，不得不修改其動(dòng)作值。由調(diào)節(jié)級(jí)壓力計(jì)算得到的主汽流量因?qū)嶋H調(diào)節(jié)級(jí)壓力偏低而偏小，比另一臺(tái)同類型機(jī)組小很多，認(rèn)為該機(jī)還能帶更高負(fù)荷。計(jì)劃統(tǒng)計(jì)得到的熱耗煤耗出人意料的好，該廠及制造廠一致認(rèn)為該臺(tái)機(jī)組是一個(gè)特例，而性能考核試驗(yàn)因?qū)ふ以撆_(tái)機(jī)組高壓缸排汽溫度高效率低的原因而未能及時(shí)給出結(jié)果。

針對(duì)機(jī)組出現(xiàn)的異常，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)主凝水流量孔板與ASME流量噴嘴的數(shù)值差異，通過計(jì)算，找到了問題原因。

1 主汽流量的確定

現(xiàn)在有很多大機(jī)組已不再安裝主汽流量測(cè)量裝置，通過廠家提供的調(diào)節(jié)級(jí)壓力與流量關(guān)系曲線得到主蒸汽流量，主蒸汽流量計(jì)算主汽溫、主汽壓是有修正的，正常情況下它表示進(jìn)入高壓缸通流部分的流量，包括汽封泄漏量等。

按ASME標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。主汽流量的計(jì)算以主凝水流量為基準(zhǔn)，通過加熱器的熱平衡方程求得。同時(shí)按弗留格爾(flugel)公式通過調(diào)節(jié)級(jí)壓力計(jì)算主汽流量，在滿足該公式條件、還有調(diào)節(jié)級(jí)機(jī)構(gòu)參數(shù)不變情況下，可以較好地計(jì)算出汽輪機(jī)正常時(shí)的主汽流量。

在330 MW負(fù)荷時(shí)，按ASME標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出主蒸汽流量為1 042.73 t/h，該數(shù)值已超過了配套鍋爐的最大蒸發(fā)量1 036 t/h，而汽機(jī)側(cè)按調(diào)節(jié)級(jí)壓力計(jì)算的主汽流量為962 t/h，流量差達(dá)到80 t/h[1]。

2 主汽流量差大的原因分析

首先對(duì)相關(guān)儀表進(jìn)行校核，表計(jì)正常，并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量了壓力變送器的水位高度。有關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 該機(jī)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)與正常機(jī)對(duì)照表

從表1可以看出，各級(jí)壓力除調(diào)節(jié)級(jí)、一抽壓力外，其他各級(jí)該機(jī)壓力都高于正常值，同時(shí)該機(jī)高排溫度高于正常值18℃。參照正常值，說明該機(jī)高壓缸通流量小而中壓缸、低壓缸流量大。通過以上分析，說明了有一股汽漏入了高排，而且漏出點(diǎn)在調(diào)節(jié)級(jí)前。

2.1 漏點(diǎn)的確定

如前所述，漏點(diǎn)在調(diào)節(jié)級(jí)前，一個(gè)可能是在噴嘴后漏入中壓缸，但這種情況不會(huì)引起高排壓力與溫度的異常。如圖1所示。

圖1 調(diào)節(jié)級(jí)汽封示意圖

排除上述的可能性，還有一種可能是高壓缸進(jìn)汽短管三道密封環(huán)全部失效或者說密封環(huán)裝反，造成主蒸汽直接漏入高排，這符合該機(jī)的運(yùn)行狀況。

2.2 密封環(huán)

廠家提供的密封環(huán)如果裝反后，主蒸汽與高排之間的壓力差，在密封環(huán)的肩部產(chǎn)生了徑向力，使得密封環(huán)收縮，在進(jìn)汽短管與內(nèi)外缸間的空間形成了便捷的通道，主蒸汽直接進(jìn)入了高排。如圖2虛線所示。

圖2 主蒸汽泄漏至高排示意圖

2.3 泄漏通道漏汽量的計(jì)算

該汽輪機(jī)高壓缸為四進(jìn)汽結(jié)構(gòu)，根據(jù)廠家提供的圖紙，對(duì)進(jìn)汽短管與內(nèi)缸間的間隙所通過的主汽流量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

表2 漏氣量計(jì)算表

針對(duì)計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果，決定對(duì)該機(jī)組進(jìn)行大修，經(jīng)開缸檢查發(fā)現(xiàn)4根進(jìn)汽短管上的12根密封環(huán)全部裝反。如圖3所示。

圖3 密封環(huán)實(shí)際安裝圖

2.4 密封環(huán)安裝正常后的效果

通過大修，解決了主蒸汽的泄漏問題，高壓缸的計(jì)算效率得到大幅度提高，由78.98%升高為85.46%，熱耗降低294 kJ/(kW·h)，經(jīng)計(jì)算每年可減少損失16 052 964元。減少的蒸汽泄漏量80 t/h，可多發(fā)電7 196 kW。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）密封環(huán)的失效，使高品質(zhì)的蒸汽貶低成了低品質(zhì)的蒸汽，也增加了再熱器的阻力，同時(shí)也增加了2號(hào)和3號(hào)高加的桶體壓力。在滿負(fù)荷時(shí)就經(jīng)常引起3號(hào)高加安全門動(dòng)作，不利于高加的安全運(yùn)行。

（2）由于排汽溫度高，減少了再熱器的吸熱量，并且增加了機(jī)組過熱器、再熱器的減溫水量，也就增加了機(jī)組的損失。大修后，過熱器的減溫水量由原來的70～100 t/h減少為0～20 t/h，再熱器減溫水基本不用。

（3）密封環(huán)裝反后，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，已嚴(yán)重影響了它的機(jī)械性能，應(yīng)予以更換。

（4）修前機(jī)組要帶滿負(fù)荷，因高壓缸出力不足，導(dǎo)致中、低壓缸必須過負(fù)荷才能滿足要求，這樣就帶來安全上的隱患。

（5）由于主蒸汽流量不能正確反映爐側(cè)實(shí)際負(fù)荷，導(dǎo)致鍋爐過負(fù)荷，引起一系列反應(yīng)。

[1]ANSI/ASME PTC6—2004，汽輪機(jī)的性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)6[S].