150 MW機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行中的問題分析及防范措施

魏勝孌

(華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司，四川 攀枝花 617065)

1 機(jī)組概況

華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司現(xiàn)有2臺(tái)150 MW機(jī)組，編號(hào)為#11，#12，由北京全三維動(dòng)力工程有限公司設(shè)計(jì)，上海汽輪機(jī)有限公司制造。機(jī)組為N150－13.24/535/535型超高壓、中間再熱、單缸、單轉(zhuǎn)子、單排汽、沖動(dòng)式、凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、尺寸小(長度比135 MW雙缸機(jī)組短1/3)、質(zhì)量小(比135 MW雙缸機(jī)組質(zhì)量小1/3)、運(yùn)行靈活(可以帶基本負(fù)荷)，也可以調(diào)峰或兩班制運(yùn)行。高壓缸通流部分汽流為反向流動(dòng)，中、低壓缸通流部分汽流為正向流動(dòng)。該汽輪機(jī)只有1根轉(zhuǎn)子，為高低壓一體整鍛轉(zhuǎn)子，無套裝葉輪，提高了轉(zhuǎn)子的可靠性。法蘭與轉(zhuǎn)子為一體結(jié)構(gòu)，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)接，可靠性好。前軸承為推力支持聯(lián)合軸承，轉(zhuǎn)子以推力盤為相對(duì)死點(diǎn)向后膨脹，汽缸以排汽口中點(diǎn)為絕對(duì)死點(diǎn)向前膨脹;后軸承為支持軸承。汽輪機(jī)總長約9 m，運(yùn)行層標(biāo)高為10 m，機(jī)組中心距運(yùn)行平臺(tái)920 mm。配備了東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG490/13.7－Ⅲ型490 t/h循環(huán)流化床，一次中間再熱、全鋼結(jié)構(gòu)、露天布置、自然循環(huán)汽包鍋爐和哈爾濱電機(jī)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的QF－150－2型空冷發(fā)電機(jī)。#11，#12機(jī)組分別于2005年10月及2005年12月投入商業(yè)運(yùn)行。

2 啟動(dòng)及運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

2.1 疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局不合理

2005－03－15，#12機(jī)組在鍋爐升溫、升壓及主汽管道暖管期間，汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸上、下內(nèi)壁溫度由15℃逐漸升至35℃，立即對(duì)所屬系統(tǒng)全面檢查后，發(fā)現(xiàn)一抽逆止門前管道及高壓內(nèi)缸下半內(nèi)壁溫度逐漸降低。立即關(guān)閉主汽管道及高壓旁路疏水，維持本體疏水開啟，控制了溫度的繼續(xù)下降。

2.2 汽缸膨脹大

2005－12－16，#11機(jī)組進(jìn)入試運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組功率加至136MW時(shí)，發(fā)現(xiàn)汽缸A，B側(cè)缸脹異常升高，同時(shí)差脹(允許值為－4～7mm)負(fù)值也相應(yīng)增大，遠(yuǎn)大于同類型的#12機(jī)組，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來極大的隱患。#11，#12機(jī)組相同功率下相關(guān)參數(shù)比較見表1。

2.3 停運(yùn)后首次啟動(dòng)時(shí)輔聯(lián)箱無汽源

華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司循環(huán)流化床鍋爐冷渣系統(tǒng)設(shè)備不穩(wěn)定及調(diào)峰因素，導(dǎo)致全廠停運(yùn)。在機(jī)組首次非冷態(tài)啟動(dòng)中，無輔助汽源向軸封母管送汽，嚴(yán)重影響了機(jī)組啟動(dòng)。

2.4 除氧器經(jīng)常無壓運(yùn)行

2009－01－12，#12機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)#1高壓加熱器至除氧器空氣門出口管座有砂眼;2009－02－01，#12機(jī)組在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)高壓加熱器至除氧器疏水門后管頸有砂眼;2010－04－27，發(fā)現(xiàn)#11機(jī)組除氧器#4加熱進(jìn)汽門前法蘭盤墊損壞漏汽，以上缺陷的處理均須在除氧器無壓運(yùn)行方式下完成。

2.5 啟動(dòng)及初始負(fù)荷時(shí)機(jī)組振動(dòng)增大

2010－09－26，#11機(jī)組小修后啟動(dòng)全速后的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)機(jī)組#4瓦大軸振動(dòng)逐漸增大。檢查發(fā)現(xiàn)高壓缸排汽(以下簡稱高排)溫度升高較快，迅速聯(lián)系鍋爐運(yùn)行人員關(guān)小高壓旁路直至關(guān)閉。將高排溫度控制在正常范圍后，大軸振動(dòng)逐漸恢復(fù)正常。#11機(jī)組高排溫度與大軸振動(dòng)的關(guān)系見表2。

表2 #11機(jī)組高排溫度與大軸振動(dòng)的關(guān)系

3 問題的分析及預(yù)防措施

3.1 疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局不合理原因分析及預(yù)防措施

3.1.1 原因分析

疏水系統(tǒng)在汽輪機(jī)裝置中是非常重要的，它是防止水進(jìn)入汽輪機(jī)的部件，可保障汽輪機(jī)安全啟、停。受場地所限，該系統(tǒng)只設(shè)有1個(gè)疏水膨脹箱，接收高、中壓缸以及各閥門、管道等的疏水。根據(jù)各疏水的壓力等級(jí)，分為高壓疏水匯集管和中、低壓疏水匯集管(共4個(gè)匯集管)，所有疏水管按壓力等級(jí)依次排列接到疏水匯集管上，疏水匯集管再與膨脹箱相連接。疏水膨脹箱為臥式，直徑為? 1 856 mm，壁厚為28 mm，長約5586 mm，底部通過? 219 mm×10 mm管路疏水至凝汽器熱井，頂部通過? 426 mm×16 mm管路接至凝汽器喉部。

由于疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、布局考慮不周，主汽管道疏水、高壓旁路管道疏水、高壓導(dǎo)汽管疏水、調(diào)節(jié)級(jí)后疏水、一抽止回閥前/后疏水匯至同一根匯集管。主汽管道疏水、高壓旁路疏水壓力較高且流量較大(若疏水門節(jié)流，因旁路容量設(shè)計(jì)僅有15%，疏水流量小，不能滿足機(jī)組啟動(dòng)要求)，造成疏水不暢，產(chǎn)生疏水排擠現(xiàn)象，最終導(dǎo)致返汽、返水進(jìn)入汽缸。在機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)中，冷汽、冷水從本體疏水返入汽缸，造成高壓內(nèi)下缸溫度劇降，在冷態(tài)啟動(dòng)中，則有比汽缸溫度高的蒸汽返入汽缸，造成上、下缸溫差增大，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

3.1.2 防范措施

在系統(tǒng)改造前，華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司根據(jù)實(shí)際情況采取了疏水切換方式，避免了疏水排擠現(xiàn)象。

(1)鍋爐點(diǎn)火后，當(dāng)主汽壓力≥0.1 MPa時(shí)，在關(guān)閉本體疏水、抽汽疏水后，開啟主蒸汽管道疏水、高壓主汽閥殼疏水進(jìn)行充分暖管。應(yīng)盡快投入蒸汽旁路系統(tǒng)及其減溫裝置，以提升蒸汽參數(shù)。此時(shí)應(yīng)注意監(jiān)視調(diào)節(jié)汽閥、高排逆止閥的嚴(yán)密性，監(jiān)視汽缸上、下壁溫度及溫差。

(2)當(dāng)自動(dòng)主汽門前主、再熱蒸汽溫度分別高于高、中壓缸內(nèi)缸下壁50℃且至少有50℃以上的過熱度時(shí)，關(guān)閉主蒸汽管道疏水后，開啟本體疏水、抽汽疏水開始沖轉(zhuǎn)，加熱器隨機(jī)啟動(dòng)。

3.2 汽缸膨脹大原因分析及預(yù)防措施

3.2.1 原因分析

該機(jī)組高壓缸采用雙層結(jié)構(gòu)，高壓內(nèi)、外缸夾層通的是7級(jí)抽汽即#1高壓加熱器抽汽，經(jīng)空心螺栓孔節(jié)流進(jìn)入隔熱罩內(nèi)層，從內(nèi)層的螺栓孔沿圓周出來進(jìn)入隔板，再進(jìn)入低壓缸做功。主蒸汽通過高壓進(jìn)汽短管及噴嘴室，然后再進(jìn)入高壓缸做功，而進(jìn)汽短管套在噴嘴室進(jìn)汽管上與內(nèi)缸連接，中間采用密封環(huán)密封。密封環(huán)尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)以及安裝過程中漏裝或反裝，均會(huì)使主蒸汽短路，進(jìn)入夾層加熱外缸，導(dǎo)致汽缸膨脹增大。2006－01－04，停機(jī)后分別對(duì)#1～#4高壓進(jìn)汽管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)汽短管密封環(huán)存在裝反現(xiàn)象。

3.2.2 采取的措施

試運(yùn)行結(jié)束停機(jī)后，發(fā)現(xiàn)高壓進(jìn)汽短管密封環(huán)未按照廠家要求安裝，隨后在廠家人員的指導(dǎo)下，對(duì)高壓進(jìn)汽短管密封環(huán)重新正確安裝后，機(jī)組膨脹及差脹恢復(fù)正常值。機(jī)組檢修后的參數(shù)見表3。

3.3 停運(yùn)后首次啟動(dòng)時(shí)輔聯(lián)箱無汽源原因分析及預(yù)防措施

表3 機(jī)組檢修后的參數(shù)

華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司2×150MW汽輪機(jī)組屬技術(shù)改造項(xiàng)目，啟動(dòng)汽源來自老廠(2×50 MW汽輪機(jī)組)三級(jí)抽汽。2007年6月老機(jī)關(guān)停后，由于設(shè)計(jì)上的諸多因素，至今未安裝啟動(dòng)鍋爐。在雙機(jī)停運(yùn)后的首次熱態(tài)啟動(dòng)中，輔聯(lián)箱無汽源向軸封汽母管送汽，給機(jī)組啟動(dòng)帶來嚴(yán)重的安全隱患。

根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，在機(jī)組啟動(dòng)中采取以下特殊運(yùn)行調(diào)整方式:

(1)鍋爐點(diǎn)火起壓(主蒸汽壓力≥0.2 MPa)后，檢查并關(guān)閉低壓旁路閥門。逐步開啟高壓旁路調(diào)整閥，聯(lián)系鍋爐運(yùn)行人員開啟再熱器向空排汽門，控制再熱管道不超壓。

(2)在電動(dòng)主蒸汽門前溫度≥150℃時(shí)，調(diào)整主蒸汽到軸封汽母管來汽門，向軸封母管送汽暖管，當(dāng)軸封壓力、溫度正常后，啟動(dòng)真空泵抽真空。

(3)在凝汽器真空系統(tǒng)正常后，其余操作按正常啟動(dòng)方式進(jìn)行暖管疏水。

(4)當(dāng)高排逆止門前溫度、中壓主蒸汽閥殼內(nèi)壁溫度或汽缸任一點(diǎn)溫度突降5℃時(shí)，關(guān)閉高壓旁路調(diào)整閥。

通過以上調(diào)整，確保了機(jī)組安全啟動(dòng)。

3.4 除氧器無壓運(yùn)行原因分析及預(yù)防措施

3.4.1 原因分析

機(jī)組參與調(diào)峰導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)常處于變工況運(yùn)行以及檢修工藝及設(shè)備質(zhì)量等方面的因素，導(dǎo)致除氧器附屬設(shè)備頻繁發(fā)生泄漏且無隔絕點(diǎn)。為減少非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，除氧器需采取特殊運(yùn)行方式即無壓運(yùn)行，這會(huì)對(duì)給水泵的安全運(yùn)行帶來極大隱患。

3.4.2 預(yù)防措施

對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算后，在確保機(jī)組通流部分不超限的情況下調(diào)整機(jī)組功率≤90 MW，然后按照抽汽參數(shù)從高到低的順序逐步停運(yùn)1，2，3，4段抽汽，最后節(jié)流5段抽汽至本段加熱器出水溫度≤85℃且就地除氧器壓力到零為止，順利地配合了檢修消缺。

3.5 機(jī)組振動(dòng)原因分析及預(yù)防措施

3.5.1 原因分析

華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司機(jī)組采用高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)的方法時(shí)，由于再熱器壓力高，高壓缸排汽止回閥經(jīng)常打不開，高壓缸蒸汽流量很小，大量的摩擦鼓風(fēng)熱量非常容易使高排溫度升高，致使排汽缸受熱膨脹引起中心變化，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。

3.5.2 采取的措施

(1)在機(jī)組沖轉(zhuǎn)前，鍋爐穩(wěn)定燃燒，保持汽溫、汽壓的穩(wěn)定。

(2)在機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程中，隨著轉(zhuǎn)速的升高和進(jìn)汽量的增加，主蒸汽壓力逐漸降低，此時(shí)逐漸關(guān)小高壓旁路閥。

(3)機(jī)組定速及初始負(fù)荷階段，根據(jù)主蒸汽壓力及高排溫度繼續(xù)關(guān)小高壓旁路閥直至關(guān)閉，從而增大高壓缸進(jìn)汽量，減少摩擦鼓風(fēng)損失。同時(shí)，嚴(yán)格控制金屬溫度變化率，防止高排溫度過高而引起機(jī)組振動(dòng)。

4 結(jié)論

通過治理及采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施，在近幾年的啟動(dòng)及運(yùn)行中，確保了華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司2×150 MW汽輪機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也為下一步的技術(shù)改造指明了方向:

(1)因華電四川發(fā)電有限公司攀枝花分公司主汽門前疏水是通過本體疏水?dāng)U容器接入凝汽器的，考慮并接一路疏水至鍋爐疏水?dāng)U容器，以便停機(jī)后將汽輪機(jī)主汽門前疏水切至鍋爐疏水?dāng)U容器，及早停止循環(huán)水泵及真空泵，既可節(jié)約廠用電，又可滿足雙機(jī)停用后首次非冷態(tài)啟動(dòng)提供軸封用汽的要求。

(2)本體疏水?dāng)U容器上增加1根匯集管，將主汽管道及高壓旁路管道疏水匯入此管，可徹底解決疏水排擠現(xiàn)象。

［1］國家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營部.《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》輔導(dǎo)教材［M］.北京:中國電力出版社，2001.