600MW汽輪機單順序閥切換時的異常分析及處理

江廣旭，于保國，孔慶民

(兗煤菏澤能化有限公司趙樓綜合利用電廠，山東 菏澤 274705)

600MW汽輪機單順序閥切換時的異常分析及處理

江廣旭，于保國，孔慶民

(兗煤菏澤能化有限公司趙樓綜合利用電廠，山東 菏澤 274705)

某廠600MW汽輪機閥門控制方式由單閥切換為順序閥控制時EH油壓波動、軸承溫度異常現(xiàn)象，無法切換為順序閥方式運行。通過分析研究，修改閥門開啟順序、修改閥門特性曲線，機組已安全穩(wěn)定的處于順序閥控制方式下，取得了良好的經(jīng)濟效益。

600MW汽輪機；單閥；順序閥；分析；處理

1 產(chǎn)品介紹

某廠#1機組為上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式機組，汽輪機型號為N600—24.2/566/566。機組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子A、低壓轉(zhuǎn)子B、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、集電環(huán)轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子間剛性聯(lián)接，汽輪機為六支承，發(fā)電機和勵磁集電環(huán)為三支承，整個軸系由九個徑向軸承支承，其中#1～6號軸承為穩(wěn)定性較好的四塊可傾瓦軸承，#7～9號軸承均為上部圓柱瓦下部兩塊可傾瓦軸承。高壓缸進汽由高壓主汽門TV1、TV2和4只高壓調(diào)節(jié)汽門GV1、GV2、GV3、GV4構(gòu)成，如圖1所示。汽輪機#1～6軸承均各有兩個溫度測點及兩個軸振振動測點。

圖1 調(diào)門配汽圖

2 進汽方式切換時機組的異常現(xiàn)象

#1機組首次由單閥控制切換至順序閥控制試運行，閥門流量特性曲線、閥開順序＃3、4→1→2、所有調(diào)節(jié)控制邏輯，均為出廠設置，未進行任何改動。機組切換前工況如表1所以。

閥切換過程基本正常，調(diào)門動作順序正常，機組負荷在切換過程中最大晃動10MW，進汽方式在順序閥狀態(tài)下進行了變負荷試驗，各參數(shù)如表2所示。

表1 機組首次切順序閥前工況

表2 機組首次切順序閥后工況

由表1、表2可知，隨著#2、#1高壓調(diào)門的關(guān)閉，高壓缸下部進汽量減少，#1、#2瓦Y向溫度逐漸增加，當機組負荷在550MW時，#2瓦Y向溫度已達到104℃且仍有上升趨勢，已威脅到機組的安全運行，不得已將機組切回單閥控制。同時在本次試運過程中，當機組負荷在570MW左右時會出現(xiàn)#1高壓調(diào)門在45%～100%間擺動且擺動較為頻繁，引起了EH油壓的波動，同時也引起#1高壓調(diào)門EH油進油管激振，長期運行易造成EH油管道焊口斷裂跑油，對機組安全運行帶來隱患。

綜上所述，機組在順序閥控制下試運行中暴露了兩個個方面的問題：①機組在順序閥控制下，#1、#2瓦Y向溫度高；②油管振動；只有解決這兩個問題后，機組才能在順序閥控制下經(jīng)濟安全運行。

3 原因分析及處理

3.1 順序閥控制下的瓦溫升高分析及處理

（1）瓦溫升高分析。軸承瓦溫與軸承所承受的載荷是相互對應的，在相同的工作環(huán)境下，軸承載荷越大，軸承瓦溫就越高，載荷越小，軸承瓦溫就越低。通過對表1、表2對比分析，機組在單閥控制方式下，汽輪機全周進汽，各部進汽均勻，汽輪機進汽在軸系各方向產(chǎn)生的力相互抵消，軸承只承載轉(zhuǎn)子的重力，#1、#2瓦X向溫度與Y向溫度基本相當，偏差不大；在順序閥控制方式下，隨著#2、#1高調(diào)的關(guān)閉，汽輪機下部進汽份額減少，#1、#2瓦Y向溫度逐漸升高，且同一軸承X向與Y向溫度偏差也越來越大，這說明汽輪機軸系對#1、#2軸承Y向瓦塊的載荷越來越大，而這種載荷增加是由汽輪機下部進汽份額減少引起的，這說明汽輪機上部進汽會對軸系產(chǎn)生向下的力，而汽輪機下部進汽會對軸系產(chǎn)生向上的力。因此要想降低#1、#2瓦Y向溫度，減少汽輪機上部進汽份額不失為快速簡捷的辦法。根據(jù)兄弟電廠的進汽方式切換經(jīng)驗，擬改變汽輪機順序閥控制下高壓調(diào)門前后次序，來改善汽輪機瓦溫。

（2）瓦溫高處理措施及結(jié)果。經(jīng)制造廠家同意，將汽機順序閥下高壓調(diào)門開啟順序由＃3、4→1→2改為#1、2→3→4，閥門流量特性曲線、所有調(diào)節(jié)控制邏輯，均為出廠設置，未進行改動。修改后進行了第二次進汽方式切換，切換后各參數(shù)如表3所示。

表3 修改調(diào)門開啟次后順序閥下工況

從表3中可以看出，在#1、2→3→4的順序閥控控制方式下，由于汽輪機下部進汽份額增加，進汽對軸系有向上的力，造成汽輪機轉(zhuǎn)子上揚，同是600MW的工況下，能有效減小#2軸承軸瓦載荷，#2瓦溫度由91℃下降至88℃。但同樣由于高壓轉(zhuǎn)子上揚，再加上汽流激振影響，#1、2軸承軸振穩(wěn)定性有所下降，尤其在機組負荷450MW時，#3、#4高壓調(diào)門關(guān)閉，#1、#2高壓調(diào)門全開工況下，#1瓦、#2瓦振動晃動較大，其振幅峰值最大時達51μm，幾乎是原來的兩倍。在機組正常運行負荷變化范圍內(nèi)，汽輪機軸瓦溫度最高94℃，軸瓦振動最大51μm，能保證機組安全運行。通過改變閥門開啟順序來改變轉(zhuǎn)子受力,從而減少汽輪機軸承溫度的爬升是行之有效的，基本解決了#2瓦溫度高的問題。

3.2 高壓調(diào)門擺動分析及處理

（1）高壓調(diào)門擺動分析。#1機組汽機高壓調(diào)門切順序閥控制后，機組負荷在570MW及450MW負荷左右會出現(xiàn)#3高壓調(diào)門、#1/#2高壓調(diào)門在45%～100%間晃動，晃動較為頻繁，引起EH油壓波動，易誘發(fā)EH油管道激振，可能造成EH油管道焊口斷裂跑油，對機組安全運行帶來隱患。

DEH中的調(diào)門閥位指令是根據(jù)DEH調(diào)門流量指令轉(zhuǎn)換過來的，為了保證機組加減負荷時的速率一致均勻就要求高壓調(diào)門控制蒸汽流量的變化率均勻一致。由于調(diào)門的固有特性，調(diào)門小開度時節(jié)流效果大，調(diào)節(jié)作用強，而調(diào)門大開度時節(jié)流效果小，調(diào)節(jié)作用弱，即調(diào)門調(diào)節(jié)特性為非線性關(guān)系，那就要求高壓調(diào)門在小開度時調(diào)節(jié)幅度緩慢，而在大開度時調(diào)節(jié)幅度大一些，這樣才能保證機組的負荷變動均勻，調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良。DEH內(nèi)原高壓調(diào)門特性曲線如圖2所示。

圖2 原高壓調(diào)門特性曲線

從圖2中可以看出，當高壓調(diào)門開度在36%時其通流量已達到95%，當調(diào)門開度達48%時其通流量已達到98%，已基本無節(jié)流作用。當調(diào)門開度大于45%以上，已基本工作在空行程范圍內(nèi)，此時只要機組工況稍有攏動，就引發(fā)高壓調(diào)門在45%～100%間晃動。由此可以看出，要解決高壓調(diào)門在大開度時晃動問題只有修改高壓調(diào)門流量特性曲線，但由于調(diào)門的固有特性，為了不影響機組負荷變動的響應速度，修改調(diào)門曲線只能作微小調(diào)整，以減小調(diào)門的晃動程度。如對調(diào)門特性曲線作大的修改，那調(diào)門特性曲線就與調(diào)門固有特性偏差很大，為保證機組負荷變動響應速度，在順序閥狀態(tài)下就只有加大調(diào)門控制的重疊度，降低了順序閥的經(jīng)濟性；在單閥狀態(tài)下只有提高主汽壓力，讓調(diào)門工作在小開度范圍內(nèi)，加大了調(diào)門的節(jié)流損失，降低了機組運行的經(jīng)濟性。

（2）高壓調(diào)門擺動處理及結(jié)果。根據(jù)對有相同型號機組的兄弟電廠了解，選擇了對調(diào)門特性曲線作微調(diào)，以減小調(diào)門的晃動程度。修改后的調(diào)門特性曲線如圖3所示。

圖3 修改后高壓調(diào)門特性曲線

從圖3中可以看出，修改后的調(diào)門特性曲線比原來的特性曲線的斜率要小一些，但當調(diào)門開度達79%時流量指令達97.5%，即當調(diào)門開度大于79%時仍會發(fā)生晃動，但由于調(diào)門晃動幅度只有21%（原來有55%），對EH油管道的沖擊影響已小得多。

高壓調(diào)門特性曲線修改后，當機組負荷在570MW及450MW左右時，#3高壓調(diào)門、#1/#2高壓調(diào)門已基本能穩(wěn)定在79%開度以下運行，晃動現(xiàn)象基本消失；在機組加減負荷時，負荷過570MW和450MW時，#3高壓調(diào)門、#1/#2高壓調(diào)門在79%開度以上晃動次數(shù)已明顯減小，一般只晃動2～3次左右，且晃動頻率已減弱，EH油壓大幅度變化現(xiàn)象及對EH油管道的沖擊影響已不存在。

高壓調(diào)門特性曲線修改后，機組協(xié)調(diào)特性相對較穩(wěn)定，機組加減負荷無遲緩、汽壓無超壓等現(xiàn)象，基本能滿足機組運行要求，解決了#1機組在順序閥控制下調(diào)門晃動的問題。

4 結(jié)語

（1）通過合理改變順序閥控制下高壓調(diào)門開啟順序來改變轉(zhuǎn)子受力，減少軸承載荷，能解決瓦溫高問題，但對軸系穩(wěn)定有一定影響。

（2）修改高壓調(diào)門特性曲線，使調(diào)門特性曲線的斜率變緩，能減少調(diào)門大幅度的擺動，保障了EH油管路安全；經(jīng)過以上處理后，#1機組已安全穩(wěn)定的處于順序閥控制方式下，取得了良好的經(jīng)濟效益。

Analysis and Processing of Anomaly in the Sw itch of 600mw

Steam Turbine Single Sequence Valve
JIANG Guang-xu，YU Bao-guo，KONG Qing-m in
（Zhaolou Comprehensive Utilization Plantof Yanzhou Heze Energy and ChemicalCo.Ltd，Heze，Shandong 274705，China）

Afterthecontrolmodeofa600MW steam turbinevalve inonepowerplantisswitched from singlevalve tosequence valve，the EH oilpressure fluctuates，the temperature of the bearing anomalies，the switch process is failed.The unit is safely and stably controlled by themodeofsequence valve，achievinggood economic benefits,by analyzing,modifying theopening orderand characteristic curveofthevalve.

600MW steam turbine；single valve；sequence valve；analysis；to dealwith

TK267

A

2095-980X(2016)08-0007-02

2016-07-14

江廣旭，主要研究方向：電機。