停機后汽缸溫差大原因分析及處理

蘆利生

【摘 要】當(dāng)汽缸溫差較大時，缸體將發(fā)生“貓拱背”變形，轉(zhuǎn)子中心線會出現(xiàn)一定程度的變化。輕則破壞汽機結(jié)合面的嚴密性，導(dǎo)致漏汽；重則致使動、靜部分間隙變小，使機組發(fā)生劇烈振動，給機組帶來嚴重損害。

【Abstract】When the temperature difference of the cylinder is large， the arch deformation liking a cat back will occur on the cylinder， and the center line of the rotor will change to a certain extent. The light will destroy the tightness of the turbine joint surface， leading to leakage of steam， the heavy will lead to a small gap between the moving and static parts， resulting in severe vibration of the unit， causing serious damage to the unit.

【關(guān)鍵詞】溫差；停機；中心線；摩擦；振動

【Keywords】temperature difference； stop； central line； friction； vibration

【中圖分類號】TM76 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）10-0175-02

1 引言

某電廠ST13號機組采用哈汽廠生產(chǎn)的LN82.6-8.0-0.65/530/250型雙壓、單軸、單缸、沖動、凝汽式汽輪機。該機組采用調(diào)峰方式運行，停機時間約為8小時。機組停機后，高壓外缸上、下缸溫差過大，通常缸溫差達到117℃。如不及時處理，可能造成缸體變形，從而引起動靜碰磨和大軸彎曲等嚴重后果。本文分析了停機后汽缸溫差大的原因，并提出了解決方案。

2 熱控儀表是否正常

測點反饋的真實性是我們的眼睛，是我們判斷問題的首要依據(jù)。首先要確定反饋信號的真實性；其次本體設(shè)置溫度測點是測量壁溫變化，如果測量孔過大，熱電偶接觸不好，停機后測量出來的溫度可能是汽缸的輻射溫度，偏離了實際值。根據(jù)對2臺機組的歷史曲線進行分析，雖然下缸溫度降得較多、較快，但是每次熱態(tài)啟動時，機組本體各項主要參數(shù)都在正常范圍內(nèi)。

處理措施如下：停機后，該廠熱控檢修人員對汽輪機上下缸溫測點進行檢查，其中多次更換熱電偶，用以排除硬件故障導(dǎo)致下外缸測點溫度偏低，同時考慮下缸溫測點的熱電偶通道可能與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶尺寸出現(xiàn)誤差，例如標(biāo)準(zhǔn)熱電偶探頭進入通道后不能接觸缸體等情況，從而采用細直的鐵絲對通道尺寸進行測量，測量發(fā)現(xiàn)通道尺寸與熱電偶尺寸基本吻合。最后對熱控信號反饋進行全面校驗，試驗結(jié)果均為正常。

3 主、補汽調(diào)門是否嚴密

高壓主汽門與高壓調(diào)門的高壓端門桿漏汽、高壓軸封的漏汽進入11級與補汽匯合。由于管道較多，停機后空氣沿管道流通，借助盤車轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，加強汽輪機內(nèi)部通流造成下缸溫度下降。汽包起壓對旁路進行暖管到?jīng)_轉(zhuǎn)前，可發(fā)現(xiàn)DCS顯示自動主補汽門、調(diào)門后溫度測點、缸溫測點均無變化，就地對管道通流、溫度檢測均無異常。由此可得主、補汽調(diào)門嚴密，無漏汽現(xiàn)象，故可排除該原因引起缸溫差變大。

4 停機方式是否合理

由于該廠是燃-汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，汽機隨燃機出口煙溫滑降進行滑停。

通過分析檢修前的試驗數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)：滑停過程中，主蒸汽溫度下降較快，從而使得內(nèi)缸溫度出現(xiàn)較為直觀的小范圍波動，并未出現(xiàn)上下缸溫差大趨勢。由此可以推出，該廠停機方式對汽輪機上下外缸溫差無直接影響。

5 結(jié)合面是否漏汽

汽缸受到驟熱驟冷均會出現(xiàn)變形，產(chǎn)生結(jié)合面漏汽。汽缸變形的同時又會使法蘭螺栓受到附加應(yīng)力。正常情況下，法蘭螺栓受到螺栓預(yù)緊力、汽缸內(nèi)由于蒸汽壓力使螺栓受到的工作應(yīng)力、螺栓溫度與法蘭溫度不同受到的熱應(yīng)力，這三種應(yīng)力的疊加，現(xiàn)再加上由于汽缸法蘭變形使螺栓受到附加應(yīng)力，如其總應(yīng)力超過屈服點，將使螺栓產(chǎn)生塑性伸長，這樣又會使法蘭結(jié)合面上汽密緊力不足（相當(dāng)于增加螺栓的松弛量），加劇了漏汽。

該廠#13汽輪機2015年3月前汽輪機停機后上下外缸溫差在117℃左右，經(jīng)過為期一個多月的檢修，發(fā)現(xiàn)高中壓缸組合部位水平結(jié)合面有明顯漏汽痕跡，扣空缸測量結(jié)合面間隙，在高中壓結(jié)合部位和中低壓結(jié)合部位均有0.05～0.07mm的間隙。

處理措施如下：①將高中壓缸垂直結(jié)合面內(nèi)部用A507焊條焊接。②在汽缸結(jié)合面中低壓結(jié)合部加裝0.20mm的石墨板并涂抹密封脂處理。③復(fù)緊中低壓垂直結(jié)合面螺栓。扣空缸嚴密性檢查合格。

6 軸封間隙大、軸封結(jié)合面是否漏汽

汽輪機下缸疏水及蒸汽管道分布較多，散熱面積較大。停機后本體疏水全開連至疏水?dāng)U容器對本體進行疏水，防止下缸出現(xiàn)積水冷缸[1]。若軸封間隙較大、軸封結(jié)合面漏氣，可能引起少量冷空氣沿軸封間隙進入汽缸，而冷氣是流向下缸的，因此下缸溫度急劇下降。

該廠13號汽輪機2015年3月前汽輪機停機后上下內(nèi)缸溫差在35℃左右；上下外缸溫差117℃左右。檢修時發(fā)現(xiàn)汽缸前后軸封體結(jié)合面，有明顯漏汽痕跡；測量軸封間隙，左側(cè)小于設(shè)計值而右側(cè)大于設(shè)計值；扣空缸檢查汽缸結(jié)合面嚴密性，汽缸前軸封#1軸封體結(jié)合面有0.15mm的間隙；前軸封#2軸封體和#3軸封體一部分轉(zhuǎn)子上凸臺在上次大修時被車掉。

處理措施如下：①將前軸封上半垂直結(jié)合面螺栓解體，上下半對研，合格后，涂抹密封脂回裝。②由大陸激光公司將#2軸封體對應(yīng)位置上的轉(zhuǎn)子凸臺恢復(fù)至出廠狀態(tài)。③更換#2軸封體，更換第3/4/5/6/9圈汽封為梳齒汽封，并調(diào)整間隙至合格范圍。④經(jīng)檢查，軸封回汽暢通。檢修結(jié)束后正常啟停機發(fā)現(xiàn)，停機后上下內(nèi)缸溫差在10℃以內(nèi)。下缸（內(nèi)缸）溫度測點變化較為明顯，上下外缸溫差同樣有明顯減小。endprint

7 汽缸本體疏水系統(tǒng)是否暢通，布局是否合理

該廠主補汽管道疏水、汽輪機本體疏水都連接至疏水?dāng)U容器。正常停機時由于存在真空，負壓加強各管道疏水、排汽。停機后真空到零轉(zhuǎn)速到零，正常盤車后可能存在各疏水閥至擴容器關(guān)不嚴、內(nèi)漏等情況，導(dǎo)致疏水?dāng)U容器出現(xiàn)微正壓且壓力相對過高，此時本體疏水閥為全開狀態(tài)，可能出現(xiàn)反汽至下缸，從而使下缸壁溫加速下降。

處理措施如下：對汽輪機本體進行悶缸試驗，停機盤車后關(guān)閉#13汽機本體疏水氣動門，關(guān)閉主補蒸汽管道至擴容器的所有疏水閥（機側(cè)疏水、均壓箱疏水等），開啟主補蒸汽管道疏水至排地溝，調(diào)節(jié)疏水?dāng)U容器減溫水流量至最小（控制停機后擴容器溫度在正常范圍內(nèi)），使汽缸本體自然溫降達到最低，觀察汽缸本體溫度測點變化，就地檢查各個本體疏水管是否存在內(nèi)漏（漏水、返汽）等。

8 設(shè)備保溫效果是否良好

根據(jù)該廠機組熱控元件安裝位置可以看出，該廠下缸溫度測點內(nèi)外缸點接在調(diào)門導(dǎo)汽管之間。正常運行時，由于蒸汽流通溫度基本不變，但是停機后，調(diào)門導(dǎo)汽管與管道的空氣熱交換，造成下缸溫度的變化，造成一定的換熱溫差，當(dāng)冷空氣進入后保溫效果急劇下降，而且該廠下缸保溫多年未進行更換，下缸保溫性能降低。廠房內(nèi)也可能存在4m、9m空氣對流形成的穿膛風(fēng)，這將會加劇影響下缸保溫效果。對#13汽輪機9m層水平線周圍鋪設(shè)鐵板，圍堵高低壓缸周圍的間隙，從而隔離4～9m通流，隔離穿堂風(fēng)。同時關(guān)閉#13機9m層?xùn)|側(cè)窗戶，最大程度減少外因?qū)Ρ氐挠绊?。隔離穿堂風(fēng)前后的停機后上下外缸溫差無明顯變化，故可以基本忽略此因素對缸溫變化的影響。

未進行任何處理之前，上下外缸溫差達到117℃左右，根據(jù)日常工況可知，該廠上下外缸溫差在11小時左右為最大點，晚停早啟停機時間主要在6至8小時內(nèi)。機組中修進行專項處理后，上下外缸溫差降至38℃左右，機組連續(xù)運行至8月2日，停機后發(fā)現(xiàn)上下外缸溫差44℃左右。直至12月，溫差慢慢升至48℃。溫差由38℃逐步升至48℃的原因分析為：①由于該廠下缸保溫長時間未進行更換，同時長時間機組運行時的自身振動、下缸保溫安裝位置的特殊性，在汽缸下部貼壁處由于重力的作用，導(dǎo)致保溫貼壁處松動。②由于機組自身老化等原因，機組中修處理的結(jié)合面漏氣等主要問題再次出現(xiàn)或其他原因緩慢導(dǎo)致停機后上下缸溫差增大。保溫性變差導(dǎo)致缸溫差增大使得汽缸變形，從而使檢修時效性大大縮短，進而循環(huán)惡化，最終造成上下外缸溫差再次增大。

9 結(jié)論

上下缸溫差大導(dǎo)致結(jié)合面熱應(yīng)力過大，使結(jié)合面局部出現(xiàn)變形、漏汽等現(xiàn)象，使蒸汽漏入保溫層造成保溫效果降低，導(dǎo)致上下缸溫差再次增大。因此，對汽缸及軸封結(jié)合面進行檢查維護同時還要確保檢修的時效性。

【參考文獻】

【1】中海海南發(fā)電有限公司規(guī)程編寫組.余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)運行規(guī)程[J].海南洋浦，2014（9）：16.endprint