東方汽輪機(jī)2× 660MW機(jī)組高壓缸脹差安裝及分析

薛宏濤

摘 要：本文根據(jù)東方汽輪機(jī)2×660MW汽輪機(jī)TSI系統(tǒng)的調(diào)試，參考機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，高壓缸脹差參數(shù)的監(jiān)視以及變化趨勢，判斷汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和高壓缸膨脹情況，以及對出現(xiàn)的負(fù)脹差的分析，為運(yùn)行人員提供準(zhǔn)確可靠的汽輪機(jī)監(jiān)視參數(shù)，判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)組長期安全運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：電渦流；探頭；脹差；負(fù)脹差；熱力計(jì)算書

1 簡介

印度Krishnapatnam（科瑞希納）2×660MW燃煤超超臨界機(jī)組，其中汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的半超超界參數(shù)、中間一次再熱、三缸四排汽凝汽式N660-24.2/565/600型汽輪機(jī)，其中主蒸汽溫度565℃，再熱蒸汽溫度為600℃，該機(jī)型為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的最新型的機(jī)組，分別為世界第一、第二臺。因此在機(jī)組調(diào)試過程當(dāng)中，汽輪機(jī)的各個(gè)參數(shù)，特別是TSI監(jiān)視的參數(shù)，為運(yùn)行人員以及調(diào)試人員提供準(zhǔn)確可靠的信息，關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）采用 MMS6000 監(jiān)控系統(tǒng)，安全監(jiān)視裝置由轉(zhuǎn)速監(jiān)視器、偏心監(jiān)視器、軸位移監(jiān) 視器、脹差監(jiān)視器、蓋振監(jiān)視器、軸振監(jiān)視器和熱膨脹監(jiān)視器組成。

其中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與汽缸的相對膨脹的差值，稱為脹差。習(xí)慣上規(guī)定轉(zhuǎn)子膨脹大于汽缸膨脹時(shí)的脹差值為正脹差，汽缸膨脹大于轉(zhuǎn)子膨脹時(shí)的脹差值為負(fù)脹差。脹差數(shù)值是很重要的運(yùn)行參數(shù)，為運(yùn)行和調(diào)試人員提供機(jī)組狀態(tài)信息，若脹差超限，則熱工保護(hù)動作使汽輪機(jī)機(jī)跳閘、停機(jī)。

2 系統(tǒng)調(diào)試

2.1 帶電以及通道檢查

外部電源由主副兩路輸入，任一路工作，其余一路作備用，任何一路或兩路電源故障均有報(bào)警指示輸出。外部電源經(jīng)處理后進(jìn)入兩塊 24VDC 電源模塊，其中任何一塊電源故障均有報(bào)警輸出。根據(jù)廠家（設(shè)計(jì)院）提供的圖紙資料，對系統(tǒng)的柜內(nèi)電源模塊接線進(jìn)行逐一檢查核對，柜內(nèi)接線檢查完成后，檢查從汽輪機(jī)就地測點(diǎn)位置到柜內(nèi)通道的接線以及完成系統(tǒng)輸出到DCS系統(tǒng)進(jìn)行顯示的測點(diǎn)，在所有的檢查完成后，系統(tǒng)帶電，可以進(jìn)行下一步具體調(diào)試和實(shí)驗(yàn)。

2.2 脹差探頭的安裝調(diào)試

（1）傳感器安裝定位

在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子推軸定位以后，根據(jù)測量范圍，東方汽輪機(jī)量程為-8.5mm至12.5mm，把傳感器調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢?，確保傳感器探頭斷面和被測量面保持平行。

（2）傳感器調(diào)試

理論分析和實(shí)驗(yàn)都已證明，電渦流強(qiáng)度與距離的關(guān)系為，當(dāng)x改變時(shí)，電渦流密度也發(fā)生變化，即電渦流強(qiáng)度隨距離x的變化而變化。根據(jù)線圈—導(dǎo)體系統(tǒng)的電磁作用，可以得到金屬導(dǎo)體表面的電渦流強(qiáng)度為：

式中： I1——線圈激勵電流；I2——金屬導(dǎo)體中等效電流；

x——線圈到金屬導(dǎo)體表面距離；ras——線圈外徑。

根據(jù)上式作出的歸一化曲線如圖所示：

以上分析表明：電渦流強(qiáng)度與距離x呈非線性關(guān)系，且隨著x/ras的增加而迅速減小。當(dāng)利用電渦流式傳感器測量位移時(shí)，只有在x/ras<<1（一般取0.05～0.15）的條件下才能得到較好的線性和較高的靈敏度。

鑒于上面的理論分析，由于探頭線圈的尺寸是固定不變的，所以，探頭安到測量面的距離越遠(yuǎn)，探頭的測量線性度就會越差，并且測量的響應(yīng)電流就會越小，所以安裝距離不能太大。而且還存在這種固有的非線性的響應(yīng)關(guān)系，所以脹差探頭在安裝完成后，需要在就地實(shí)際走線性，檢查探頭和測量面的垂直度，以及探頭本身的線性度。做好記錄，具體詳細(xì)數(shù)據(jù)，見下表1：

線性度走完成后，固定零位，該機(jī)組的零位固定值為，電壓：-10.24V 示數(shù)：0mm.

3 問題以及處理方法

該機(jī)組2014年11月21日2點(diǎn)56分首次沖機(jī)，沖機(jī)方式是中壓缸啟動。盤車狀態(tài)下，高壓缸脹差值為0.33mm；轉(zhuǎn)速為200rpm時(shí)，高壓缸脹差值為0.429mm；轉(zhuǎn)速為500rpm時(shí)，高壓缸脹差為1.35mm；轉(zhuǎn)速為1500rpm時(shí)，高壓缸脹差為1.83mm；進(jìn)行4個(gè)小時(shí)的暖機(jī)，高壓缸脹差為3.18mm；首次定速3000rpm，高壓缸脹差2.38mm。然后交給電氣做實(shí)驗(yàn)。

11月22日5點(diǎn)51分，機(jī)組首次并網(wǎng)完成，整個(gè)過程中，高壓缸脹差一直為正的，說明轉(zhuǎn)子膨脹比高壓缸體膨脹要快，因?yàn)椴捎弥袎焊讍?，這時(shí)候高壓缸不進(jìn)汽，所以高壓缸不做功。當(dāng)機(jī)組完成切缸后，高壓缸脹差為2.03mm；機(jī)組負(fù)荷升到70MW，高壓缸脹差為2.17mm；機(jī)組負(fù)荷升到92MW，此時(shí)高壓缸脹差為2.42mm。首次燃油并網(wǎng)，并網(wǎng)完成后，機(jī)組停機(jī)消缺。

2015年2月3機(jī)組重新啟動，沖機(jī)、并網(wǎng)、升負(fù)荷；過程中，高壓缸脹差和之前第一次啟動沒有區(qū)別。機(jī)組切缸完成，升負(fù)荷過程中，高壓缸脹差的變化見下表2：

由表中運(yùn)行參數(shù)不難得出，該汽輪機(jī)在完成切缸、升負(fù)荷過程中，高壓缸的膨脹一直要比汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的膨脹要快，也就是出現(xiàn)了負(fù)脹差；而且在機(jī)組達(dá)到滿負(fù)荷后，脹差一直穩(wěn)定在-4.75mm左右。

為了解決這樣的問題，首先，熱工專業(yè)確認(rèn)探頭安裝的方向沒有問題，確認(rèn)TSI卡件內(nèi)部設(shè)置沒有問題；汽機(jī)專業(yè)確認(rèn)在整個(gè)沖機(jī)、升負(fù)荷的過程中的進(jìn)汽壓力、溫度、流量；軸封供汽，汽缸保溫層的保溫效果；真空變化影響；潤滑油溫度，在整個(gè)過程中，對以上會引起脹差變化的原因都進(jìn)行了實(shí)際實(shí)驗(yàn)和分析，都沒有任何問題。

最后再咨詢汽輪機(jī)廠家，重新確認(rèn)汽輪機(jī)的熱力計(jì)算書；因?yàn)槭菛|方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的第一臺這種半超超臨界（主蒸汽溫度565℃，再熱蒸汽溫度為600℃）汽輪機(jī)，所以汽輪機(jī)的參數(shù)會和之前型號的機(jī)組有不同之處。最后，經(jīng)過汽輪機(jī)廠核算熱力計(jì)算書，該型號的機(jī)組在正常運(yùn)行過程中，高壓缸的膨脹比轉(zhuǎn)子的膨脹要大。鑒于這樣的結(jié)論，重新修改高壓缸脹差大停機(jī)值和報(bào)警值，并且對測量的線性度量程進(jìn)行了修改，修改后具體值詳見表1；報(bào)警值改為10.3mm和-6.3mm，跳機(jī)值修改為11.6mm和-8.5mm。

4 總結(jié)

印度科瑞希納2×660MW機(jī)組TSI系統(tǒng)可以準(zhǔn)確可靠地監(jiān)視汽輪機(jī)參數(shù)，特別是高壓缸脹差參數(shù)，在整個(gè)試運(yùn)過程當(dāng)中，調(diào)試人員和安裝人員以及東方汽輪機(jī)廠家，對該問題做了深入的分析和提出了最優(yōu)的解決方案，在機(jī)組運(yùn)行中，TSI系統(tǒng)以及脹差信號，安全可靠地監(jiān)視汽輪機(jī)參數(shù)，為機(jī)組完成COD進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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