某型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度高原因分析與處理

原曉葉

摘 要：某電廠的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)在調(diào)試階段出現(xiàn)了高壓缸排汽溫度高的問題。通過對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的分析和計(jì)算，確定了蒸汽內(nèi)漏是導(dǎo)致高壓缸排汽溫度高的主要原因。經(jīng)過對(duì)設(shè)備的排查，驗(yàn)證了前期的計(jì)算分析結(jié)果，高效地解決了現(xiàn)場(chǎng)存在的問題，為電廠節(jié)約了大量的人力、物力。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；高壓缸；排氣溫度；蒸汽

中圖分類號(hào)：TK222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.131

汽輪機(jī)的排汽溫度是汽輪機(jī)運(yùn)行中的重要監(jiān)控參數(shù)之一，如果排汽溫度超高，則不僅會(huì)造成汽缸變形、靜子中心偏移、動(dòng)靜部分摩擦、軸向位移增大，還會(huì)使汽輪機(jī)進(jìn)汽焓降減小、汽輪機(jī)的做功效率降低，進(jìn)而影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。

汽輪機(jī)高壓缸排汽溫度（以下簡(jiǎn)稱“高排溫度” ）是體現(xiàn)高壓缸效率的主要指標(biāo)之一，也是影響汽輪機(jī)安全性和經(jīng)濟(jì)性的主要因素之一。高排溫度超溫會(huì)造成再熱蒸汽溫度上升，導(dǎo)致再熱器減溫水量增大，進(jìn)而使鍋爐運(yùn)行的安全性降低，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性下降。相關(guān)研究證明，汽輪機(jī)高排溫度每上升2 ℃，高壓缸效率則降低1%，汽輪機(jī)熱耗將增加0.2%左右。因此，如果機(jī)組高排溫度與設(shè)計(jì)值的差異較大，則相關(guān)工作人員應(yīng)查明原因，并及時(shí)采取有效的處理措施。

1 某電廠發(fā)生的高排溫度超溫問題簡(jiǎn)述

某型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)組在電廠調(diào)試期間出現(xiàn)了高排溫度超溫的情況，且高排溫度會(huì)隨著機(jī)組負(fù)荷的增加而升高。當(dāng)汽輪機(jī)組的輸出功率為200 MW（設(shè)計(jì)功率為400 WM）時(shí)，高排溫度可達(dá)到401 ℃，超出設(shè)計(jì)溫度35 ℃，機(jī)組停機(jī)查找了超溫原因。機(jī)組的輸出功率為200 MW時(shí)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

2 問題分析

為了確定高排溫度異常的原因，根據(jù)該型機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的分布情況，實(shí)地測(cè)量了相應(yīng)的系統(tǒng)位置，以確認(rèn)本機(jī)組主汽及高排溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)分布如圖1所示。

2.1 復(fù)核高排測(cè)點(diǎn)

對(duì)高排管道溫度測(cè)點(diǎn)、高排逆止門后管道壁溫度測(cè)點(diǎn)、高旁后的溫度測(cè)點(diǎn)、補(bǔ)汽混合后的溫度測(cè)點(diǎn)的熱電偶進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果正常。

對(duì)高排管道溫度測(cè)點(diǎn)、補(bǔ)汽混合后的溫度測(cè)點(diǎn)熱電偶的套筒深度進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其套筒插入深度是符合設(shè)計(jì)要求（熱電偶的插入深度影響著測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性）。根據(jù)熱電偶的校驗(yàn)結(jié)果和套筒深度的測(cè)量結(jié)果確定了高排溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性。

2.2 校驗(yàn)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)

分析了機(jī)組的輸出功率為200 MW時(shí)各相關(guān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

2.2.1 主汽管線測(cè)點(diǎn)參數(shù)準(zhǔn)確性分析

通過調(diào)取機(jī)組的歷史數(shù)據(jù)，將主蒸汽管道鍋爐側(cè)、汽輪機(jī)側(cè)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比（測(cè)點(diǎn)的壓力、溫度均為獨(dú)立測(cè)量信號(hào)），具體如表2所示。

除去管道部分的損失，兩處測(cè)點(diǎn)的壓力與溫度可相互驗(yàn)證，進(jìn)而可確定表1中汽輪機(jī)入口參數(shù)測(cè)量的結(jié)果是準(zhǔn)確的。

2.2.2 高排管線測(cè)點(diǎn)參數(shù)準(zhǔn)確性分析

當(dāng)機(jī)組的輸出功率維持在200 MW時(shí)，并進(jìn)行了高排表計(jì)的校驗(yàn)后，拆除了高排逆止閥本體和相鄰部分管道局部的保溫設(shè)施，利用紅外線點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量了高排逆止閥閥體靠近管道側(cè)的溫度，并與相鄰管道部分測(cè)點(diǎn)的在線測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，數(shù)據(jù)如表3所示。

對(duì)比表3中高排逆止閥體溫度的實(shí)測(cè)值與相鄰部分管道的在線測(cè)量數(shù)據(jù)，可確定高壓缸高排溫度參數(shù)測(cè)量的結(jié)果是準(zhǔn)確的。

3 高排溫度超溫的原因分析

分析汽輪機(jī)系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，高排溫度超溫的原因有以下3點(diǎn)：①機(jī)組通流設(shè)計(jì)不合理，機(jī)組焓降存在偏差；②機(jī)組安裝和運(yùn)行的條件較差，造成動(dòng)靜間隙過大、通流部分結(jié)垢，進(jìn)而改變了高壓通流部分的運(yùn)行環(huán)境；③高溫蒸汽漏入高排區(qū)域。

本案例中的機(jī)型屬于成熟機(jī)型，且機(jī)組處于新機(jī)調(diào)試階段，因此，可基本排除通流設(shè)計(jì)不合理、通流部分間隙較大和結(jié)垢這些原因。此外，由于該機(jī)組未安裝回?zé)嵯到y(tǒng)和抽汽系統(tǒng)，所以，可以排除抽汽對(duì)高排蒸汽溫度的影響。由此可見，高排溫度超溫可能是因高溫蒸汽漏入高排區(qū)域而引起的。如果高壓缸的通流效率達(dá)到了設(shè)計(jì)值，則結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的閥門壓損可計(jì)算出高壓缸的效率約為81%.按此效率計(jì)算，如果要使高排溫度達(dá)到401 ℃，則需約66 t/h的新蒸汽與高壓排汽混合。

3.1 汽機(jī)周圍系統(tǒng)對(duì)高排溫度的影響

3.1.1 高壓主汽調(diào)節(jié)閥閥桿漏汽的影響分析

高壓主汽調(diào)節(jié)閥中有一路漏氣的閥桿直接接在高排逆止閥前，并位于高排管道的溫度測(cè)點(diǎn)之后。通過熱平衡漏汽量計(jì)算，該處的漏汽量較少，因此，此處并未對(duì)高排溫度造成影響。

3.1.2 中壓補(bǔ)汽的影響分析

本案例中設(shè)計(jì)有中壓補(bǔ)汽，其與再熱冷段蒸汽混合后進(jìn)入再熱器，相關(guān)參數(shù)如表4所示。

表4中，主汽及補(bǔ)汽流量均通過孔板測(cè)量。在計(jì)算冷段流量時(shí)，按主汽流量扣除軸封閥桿漏汽量取值。通過熱平衡計(jì)算，中壓補(bǔ)汽與再熱冷段蒸汽混合后的溫度為376.9 ℃，與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的混合后溫度基本吻合。將高旁管線相關(guān)點(diǎn)在線溫度、中壓補(bǔ)汽混合后的計(jì)算溫度與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溫度進(jìn)行比較，可確定高排管道溫度測(cè)量的結(jié)果是準(zhǔn)確的。

3.1.3 高旁溫度的影響分析

表3中高旁后的溫度高于高排溫度。為了確定其是否會(huì)對(duì)高排溫度造成影響，調(diào)試人員將高旁減溫水閥門開到了4.2%.15 min后，高旁后的溫度降至347 ℃，基本穩(wěn)定，而高排管道的溫度、高壓缸排汽口上下半的金屬溫度均未變化。此外，高旁閥與高排管道溫度測(cè)點(diǎn)的距離約為10 m，且中間還有一扇逆止門，因此，即使高旁存在泄漏問題，也不會(huì)影響高排管道溫度測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值。根據(jù)高旁的減溫測(cè)試結(jié)果及其與高排管道溫度測(cè)點(diǎn)的位置關(guān)系，可確定高旁溫度對(duì)高排溫度無影響。

3.2 汽機(jī)本體結(jié)構(gòu)的影響分析

分析了機(jī)組高中壓通流結(jié)構(gòu)，如圖2所示。高壓內(nèi)缸與高中壓外缸之間的夾層區(qū)域?yàn)楦吲耪羝?，因此，推斷高溫蒸汽漏入高排區(qū)域的漏汽點(diǎn)應(yīng)為圖2中紅框標(biāo)注的位置。

高壓進(jìn)汽管結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3中紅框標(biāo)注的為高壓進(jìn)汽管可能的漏汽位置。

此外，在高壓內(nèi)缸中分面法蘭處、高壓內(nèi)缸動(dòng)平衡用螺塞孔處也可能存在漏汽現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致高溫蒸汽進(jìn)入內(nèi)外缸之間的夾層，最終與高排蒸汽混合，引發(fā)高排超溫。

高壓進(jìn)汽管和高壓內(nèi)缸中分面法蘭處可在開缸的狀態(tài)下檢查，而高壓內(nèi)缸動(dòng)平衡用螺塞孔處可在不開缸的狀態(tài)下檢查。高壓內(nèi)缸動(dòng)平衡用螺塞孔處的檢查較為簡(jiǎn)單，基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)可分析此處漏汽的可能性，計(jì)算分析如下：機(jī)組的輸出功率在200 MW的情況下，鍋爐出口的流量為177.8 t/h，平衡螺塞孔處的蒸汽流速達(dá)到臨界流速時(shí)，孔前、后的壓比為0.502，螺塞孔出口處的蒸汽流速為652 m/s。根據(jù)焓熵曲線查得該蒸汽的比容為0.143 963 m3/kg，螺塞孔直徑為70 mm。根據(jù)連續(xù)方程：

G=AC/V. （1）

式（1）中：G為漏汽量；A為漏汽面積；C為流速；V為比容。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）可得，G=62.7 t/h，與現(xiàn)場(chǎng)推算的66 t/h數(shù)量級(jí)基本吻合。

4 問題處理和現(xiàn)場(chǎng)分析結(jié)果驗(yàn)證

由于高壓內(nèi)缸上現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡用螺孔塞處的處理易于實(shí)現(xiàn)，所以，優(yōu)先對(duì)此處進(jìn)行了檢查?，F(xiàn)場(chǎng)拆開高壓缸平衡孔蓋后發(fā)現(xiàn)漏裝了平衡用螺塞。未安裝平衡用螺塞的高壓內(nèi)缸如圖4所示。

因此，安裝了特制的螺塞、平衡孔蓋，恢復(fù)了保溫層，重新啟動(dòng)了機(jī)組，高排溫度恢復(fù)正常。由此可見，平衡用螺塞漏裝是引發(fā)高溫漏汽的原因。已安裝平衡用螺塞的高壓內(nèi)缸如圖5所示。

5 結(jié)束語

汽輪機(jī)排汽溫度超溫是其常見的故障之一，而真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性較差是導(dǎo)致汽輪機(jī)排汽溫度超溫的常見原因之一。在此次不開缸檢查的情況下，通過對(duì)機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)測(cè)量參數(shù)的分析和計(jì)算，找出了引發(fā)高排溫度超溫的原因，及時(shí)解決了問題，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行爭(zhēng)取了時(shí)間，也節(jié)省了開缸檢查的費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]沈文流，嚴(yán)春豪，韓靜嫻.300 MW汽輪機(jī)高排溫度偏高原因分析及處理[J].江西電力，2012（12）.

〔編輯：張思楠〕