330MW汽輪機(jī)推力瓦溫度高原因分析及處理

王其軍

（國家電投集團(tuán)河南電力檢修工程有限公司，河南 開封 475000）

330MW汽輪機(jī)推力瓦溫度高原因分析及處理

王其軍

（國家電投集團(tuán)河南電力檢修工程有限公司，河南 開封 475000）

某火電廠330MW汽輪發(fā)電機(jī)組于2014年8月A級(jí)檢修后啟動(dòng)正常，在并網(wǎng)發(fā)電增加負(fù)荷的過程中，推力瓦溫度升高超過報(bào)警值，臨近跳機(jī)值，負(fù)荷只能保持在150MW以下無法增加，不能滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。本文針對(duì)這一問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，提出解決方案，達(dá)到機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)推力瓦的溫度降低到報(bào)警值以下的目的。

汽輪機(jī)；推力瓦；軸向推力；軸向位移；噴嘴改造；負(fù)荷

某機(jī)組是東方汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的 330/238-16.7/537/537，亞臨界、一次中間再熱、三缸雙排汽、單軸、兩級(jí)可調(diào)整供熱抽汽凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組的推力軸承為活支可傾瓦塊型，帶有球面軸瓦套，依靠球面的自位能力保證推力瓦塊載荷均勻。工作推力瓦和定位推力瓦各11塊，分別位于轉(zhuǎn)子推力盤前后兩側(cè)，承受軸向推力，成為軸系的相對(duì)死點(diǎn)。本次機(jī)組檢修為計(jì)劃性A級(jí)檢修，2014年8月23日開工，2014年10月13日機(jī)組第一次并網(wǎng)，檢修中配合東方汽輪機(jī)廠家進(jìn)行高壓噴嘴改造、低壓進(jìn)汽分流環(huán)改造、低壓軸封供汽改造、汽封改造等工作。在機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)帶負(fù)荷階段出現(xiàn)了汽輪機(jī)推力瓦溫度偏高，影響機(jī)組帶滿負(fù)荷的情況，為此特別重點(diǎn)進(jìn)行整理分析論證。

1 事件過程

2014年10月12日16：00，機(jī)組檢修后啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)至3000rpm，各項(xiàng)指標(biāo)正常。13日01:20，機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷，軸向位移開始增大，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5的溫度開始爬升。14日，機(jī)組帶負(fù)荷至107MW。軸向位移增大明顯，推力瓦工作瓦塊#2、#3、#4、#5的溫度分別是81.51、97.56℃、97.96℃、98.36℃。其余各瓦塊溫度正常（低于70℃），各支持軸瓦振動(dòng)正常。

10月15日，機(jī)組帶負(fù)荷150MW，軸向位移最大0.57mm，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5的溫度分別達(dá)到95℃、97℃、98℃。集控運(yùn)行通過各種調(diào)整手段進(jìn)行調(diào)整，瓦塊溫度變化不明顯。16日，決定將推力瓦溫度保護(hù)指令暫時(shí)解除，做超保護(hù)試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中當(dāng)負(fù)荷增加至260MW時(shí)，#5瓦最高達(dá)108℃，同時(shí)#11號(hào)瓦溫度達(dá)到101℃。軸向位移最大值0.70mm，各軸瓦振動(dòng)正常。試驗(yàn)完畢后，負(fù)荷降至150MW以下，熱控保護(hù)投入。

10月23日，停盤車、潤滑油，解體推力瓦檢查。26日晚，推力瓦處理完畢，27日機(jī)組啟動(dòng)，10:30開始帶負(fù)荷，修后軸向位移重新定位，（基準(zhǔn)點(diǎn)改為轉(zhuǎn)子向后靠死推力瓦工作面為零位）。17：05負(fù)荷280MW時(shí)，軸向位移最大為0.20mm推力瓦工作面各瓦塊溫度#2瓦塊為90.85℃，#11瓦塊為95.44℃。

10月27日晚，因負(fù)荷不能繼續(xù)增加，決定對(duì)高壓進(jìn)汽調(diào)閥的進(jìn)汽方式進(jìn)行調(diào)整，由原來的閥序4→3→2→1改為4→3→1→2，從而改變推力瓦的受力。未調(diào)整前，#9、#10、#11瓦塊溫度較高，調(diào)整后繼續(xù)升負(fù)荷，隨著負(fù)荷的增加，對(duì)稱的#2、#3、#4、#5、#6、#7瓦塊溫度較調(diào)整前有了明顯升高，而#9、#10、#11瓦塊溫度升高不明顯，且瓦塊溫度趨向均勻，滿負(fù)荷330MW時(shí)，11塊瓦塊有9個(gè)均在85℃以上，受力比較均，調(diào)整高壓進(jìn)汽的閥序起到了一定的效果。

28日10：45負(fù)荷330MW時(shí)，軸向位移最大達(dá)到0.27mm，推力瓦工作面各瓦塊溫度最高達(dá)到#2瓦塊96.98℃，#11瓦塊98.92℃，低于報(bào)警值以下。

2 原因分析

（1）從以上現(xiàn)象可以推斷，機(jī)組帶負(fù)荷后轉(zhuǎn)子受到特別大的向發(fā)電機(jī)側(cè)的軸向推力，最根本的原因是高壓噴嘴改造造成的。

本次A修前，專家對(duì)機(jī)組做了性能測試，根據(jù)試驗(yàn)得出結(jié)論：機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)實(shí)際通流面積大于最佳經(jīng)濟(jì)工況的面積值，噴嘴組出口面積設(shè)計(jì)裕度偏大，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)級(jí)效率較低及高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失偏大，高壓缸效率偏低。建議：東方汽輪機(jī)廠對(duì)噴嘴組進(jìn)行改造，從而達(dá)到“減小噴嘴通流面積，減少高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，提高調(diào)節(jié)級(jí)的效率，進(jìn)而提高高壓缸效率”的目的。東方汽輪機(jī)廠對(duì)此次改造制定方案，具體技術(shù)要求是：噴嘴組通流面積縮小，以降低噴嘴葉柵的高度為主，輔以減小導(dǎo)葉型線的安裝角，從而減小導(dǎo)葉出口面積，實(shí)現(xiàn)提高調(diào)節(jié)級(jí)后壓力，優(yōu)化調(diào)節(jié)級(jí)速比，提高調(diào)節(jié)級(jí)效率，同時(shí)減少高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。

分析一：從事件概述中描述的現(xiàn)象分析，證明轉(zhuǎn)子異常受到向發(fā)電機(jī)側(cè)的軸向推力，而且力量非常大。在機(jī)組運(yùn)行帶負(fù)荷期間，軸向隨著機(jī)組負(fù)荷的增加，軸向位移變化明顯，最大達(dá)到0.70mm左右。推力瓦在第二次解體檢修后，機(jī)務(wù)與熱控配合，重新確定了軸向位移的死點(diǎn)。方法是：在推力瓦組裝后，軸承箱蓋扣全箱的情況下，使用100T的千斤頂將轉(zhuǎn)子頂死至推力盤工作面定零位。而后在機(jī)組帶滿負(fù)荷330MW時(shí)，軸向位移相對(duì)零位又向發(fā)電機(jī)側(cè)移動(dòng)了0.27mm左右。由此也進(jìn)一步證明軸向推力隨負(fù)荷增加也在不斷的增加，而且推力非常大。

分析二：修后增大轉(zhuǎn)子軸向推力的主要原因是高壓噴嘴改造引起的。因高壓缸通流采用反向布置，高壓進(jìn)汽經(jīng)過噴嘴后對(duì)轉(zhuǎn)子有一個(gè)向機(jī)頭方向的反向推力，此設(shè)計(jì)可以平衡機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)向后的推力。但此次噴嘴改造后降低了噴嘴葉柵的高度，減小了導(dǎo)葉安裝角，造成了噴嘴通流面積減小，進(jìn)氣量減少，進(jìn)汽作用在轉(zhuǎn)子葉片上的方向發(fā)生了改變，由原來的直吹變?yōu)楝F(xiàn)在的斜吹，作用力相對(duì)減小，降低了反向推力，相應(yīng)增大了機(jī)組運(yùn)行時(shí)向后的推力，引起推力瓦承受的負(fù)荷增大，負(fù)荷越高，瓦溫越高。

（2）高壓噴嘴改造是此次產(chǎn)生巨大軸向推力的主要原因，但是在不揭缸狀態(tài)下無法解決。因此秉著可以實(shí)現(xiàn)消缺的原則，從其他因素去分析原因，盡可能降低推力瓦溫度，達(dá)到機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的目的。

分析一：10月15日下午17：00，召開分析會(huì)后，決定嘗試對(duì)推力瓦蓋采用敲擊的辦法來改善球面瓦的自位的能力。經(jīng)過對(duì)軸承蓋進(jìn)行不斷敲擊，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5溫度有所下降，但是隨負(fù)荷增加#11瓦塊溫度上升明顯?？梢哉f明此方法雖然可以暫時(shí)改變球面的自位程度，個(gè)別瓦塊溫度的下降會(huì)引起其他瓦塊的溫度上升，此方法不能解決根本問題。解體推力瓦后，發(fā)現(xiàn)推力瓦球面接觸不好，下半球面有一處約直徑150mm的范圍有未接觸銹蝕痕跡，未達(dá)到球面接觸面積達(dá)75%以上的要求。造成推力瓦接觸不好，從而引起自位能力差；另外，測量推力軸承的球面間隙超標(biāo)：通過三次測量，結(jié)果是緊力0.04mm，小于標(biāo)準(zhǔn)值間隙0.00～0.05mm。球面緊力大，會(huì)造成球面自位能力差。

分析二：機(jī)組在未對(duì)推力瓦第二次解體前，機(jī)組負(fù)荷在200～240MW期間運(yùn)行，瓦塊溫度相差較多，工作面11塊瓦塊中有1塊溫度在50～60℃之間，有4塊在70～80℃之間，有5塊在80～90℃之間，有1塊在90℃以上，溫度不均勻。解體推力瓦后檢查發(fā)現(xiàn)推力瓦塊有不同程度磨損，由磨損痕跡判斷接觸面積較小，在平板上研磨，發(fā)現(xiàn)接觸面積較小，大部分在50%左右，未達(dá)到要求接觸75%以上。對(duì)每個(gè)瓦塊進(jìn)行厚度測量，厚度的最大值與最小值相差0.04mm，未達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)值（小于0.02mm）；檢查各瓦塊進(jìn)油口倒角不明顯，且寬度較小，不利于瓦塊進(jìn)油。

3 采取的措施及達(dá)到的效果

（1）針對(duì)以上對(duì)缺陷的原因分析，解體推力瓦，對(duì)不符合項(xiàng)進(jìn)行處理：①調(diào)整推力瓦球面間隙，在瓦枕中分面兩側(cè)各加0.07mm墊子，調(diào)整球面間隙至合格范圍0.00～0.05mm之間，改善球面自位能力。②修研瓦塊與平板接觸達(dá)到75%以上。推力瓦組裝后盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，根據(jù)推力瓦與推力盤的接觸情況修刮推力瓦塊，保證推力瓦塊與推力盤均勻接觸。③更換#4、#6厚度偏小的瓦塊，修研各瓦塊，保證各瓦塊厚度差小于0.02mm。④修整瓦塊進(jìn)油囊，有效增加各瓦塊進(jìn)油量，保證每片瓦塊有效冷卻。⑤球面與瓦殼對(duì)研接觸，修復(fù)卡口、高點(diǎn)等問題，提高推力瓦球面接觸，增加球面自位能力。

（2）調(diào)整運(yùn)行進(jìn)汽方式，平衡軸向推力：①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行閥序由4→3→2→1改為4→3→1→2，調(diào)整后，各瓦塊溫度較均衡，受力均勻。②后期根據(jù)電科院對(duì)噴嘴室處的壓力檢測，可判斷出軸向推力的變化量，詳細(xì)記錄，為下次大修中解決軸向推力大的問題提供參考。

（3）檢修后效果：引起這臺(tái)機(jī)組推力瓦溫度高的最根本原因是轉(zhuǎn)子向發(fā)電機(jī)側(cè)的軸向推力大，是由高壓噴嘴改造而引起的，這也是最主要的原因。除了這個(gè)原因無法解決以外，其他因素經(jīng)過處理已使機(jī)組能夠帶滿負(fù)荷運(yùn)行。且各瓦塊溫度較平均，每片瓦塊均在平均溫度90.52℃附近，達(dá)到預(yù)期檢修效果。

4 結(jié)語

改造方案的不成熟對(duì)機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生了較大的影響，目前無法解決，只有等到大修揭缸對(duì)噴嘴進(jìn)行返廠處理。另外，在檢修過程中要做到精密化檢修，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化施工管控，各級(jí)質(zhì)檢人員各負(fù)其責(zé)，做好質(zhì)量驗(yàn)收工作，不能只憑經(jīng)驗(yàn)施工，不進(jìn)行精細(xì)化檢修，造成部分?jǐn)?shù)據(jù)超標(biāo)問題不處理、有缺陷輕易讓步驗(yàn)收，沒有做到精益求精。這種行為在機(jī)組不正常狀態(tài)下無形中會(huì)放大缺陷的影響程度，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

注釋：

1.軸向推力：是指蒸汽經(jīng)過噴嘴以后作用在轉(zhuǎn)子葉輪、輪轂、動(dòng)葉柵、汽封凸肩上的壓力。

2.推力瓦溫度保護(hù)值為：報(bào)警值100℃，跳機(jī)值110℃。

3.軸位移保護(hù)值：報(bào)警值-1.05mm，+0.6mm，跳機(jī)值-1.65mm，+1.1mm。

TM621

A

1671-0711（2017）04（下）-0051-02