600MW汽輪機(jī)瓦溫高的原因及對(duì)策

杜鵬

摘 要：在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中導(dǎo)致瓦溫高的因素較多，需要結(jié)合具體采取調(diào)節(jié)方式，做出動(dòng)態(tài)化調(diào)整。600MW汽輪發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行過程中，大多數(shù)都是采取順序閥控制形式，這樣能夠?qū)﹂y門節(jié)流損失情況進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，全面提升機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。目前在諸多同類機(jī)組運(yùn)行中，閥門開度以及切換中會(huì)出現(xiàn)軸承溫度和振動(dòng)問題超標(biāo)情況，其中在高中壓轉(zhuǎn)子處危害較為嚴(yán)重。有部分機(jī)組瓦溫實(shí)際溫度超出100℃之上，會(huì)導(dǎo)致燒瓦事故的發(fā)生，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。當(dāng)前諸多電廠都是通過對(duì)閥門開啟順序進(jìn)行調(diào)整，全面改善600MW級(jí)機(jī)組在進(jìn)汽切換過程中出現(xiàn)的各類問題。

關(guān)鍵詞：600MW汽輪機(jī) 瓦溫 原因 對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）12-0-02

當(dāng)前對(duì)汽輪機(jī)基本運(yùn)行狀態(tài)各項(xiàng)參數(shù)可以進(jìn)行分析，主要是熱力特性參數(shù)與機(jī)械特性參數(shù)。熱力特性參數(shù)主要包括流量、溫度、壓力、背壓等。機(jī)械特性參數(shù)主要包括偏心、脹差、瓦溫等。本文以下主要從高中壓轉(zhuǎn)子受力分析出發(fā)，對(duì)轉(zhuǎn)子中心點(diǎn)位置引起的軸瓦負(fù)載變化、供油量降低的600MW汽輪發(fā)電機(jī)組2號(hào)瓦瓦溫超標(biāo)的主要原因進(jìn)行分析。在理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證，提出相應(yīng)的單閥調(diào)節(jié)方式，對(duì)原有的轉(zhuǎn)子中心位置進(jìn)行優(yōu)化，確保2號(hào)瓦瓦溫能夠得到有效調(diào)整，根據(jù)瓦溫超標(biāo)的情況采取解決措施。

一、設(shè)備基本概況概述

結(jié)合電廠生產(chǎn)實(shí)際，引入日立公司生產(chǎn)的N600-16.7/566/566，亞臨界、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中可以通過單閥或是順序閥方式進(jìn)行控制，當(dāng)機(jī)組開始運(yùn)行時(shí)主要是通過單閥進(jìn)行有效控制，在日常穩(wěn)定運(yùn)行中選用順序閥進(jìn)行控制。在機(jī)組高壓進(jìn)汽位置中布設(shè)了兩個(gè)主汽門以及不同的調(diào)節(jié)汽門，實(shí)際布置情況如圖一所示。該汽輪機(jī)組順序閥設(shè)計(jì)模式如圖所示，主要是GV1 + GV2→GV3→GV4，就是對(duì)順序閥進(jìn)行控制時(shí)，高調(diào)閥GV1，GV2能夠同時(shí)開啟，然后導(dǎo)致GV3負(fù)荷數(shù)不斷增加。在此汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，2號(hào)軸承金屬溫度過高，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響[1]。

二、瓦溫異?，F(xiàn)象及主要原因分析

機(jī)組運(yùn)行過程中2號(hào)軸承采取穩(wěn)定性較好的可傾軸承，4號(hào)機(jī)組經(jīng)過大修之后2號(hào)瓦溫開始逐步升高，溫度上升數(shù)值接近報(bào)警值，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。

從表1中可以看出，2號(hào)瓦瓦溫與負(fù)荷之間相關(guān)，并且左右下側(cè)瓦瓦溫隨著負(fù)荷變化數(shù)開始變化。從各項(xiàng)數(shù)據(jù)中可以看出，在405MW負(fù)荷之下，2號(hào)瓦左下側(cè)瓦受到負(fù)荷變化情況開始逐步增加。在405MW負(fù)荷左右時(shí)，2號(hào)瓦左下側(cè)瓦溫能夠達(dá)到105.5℃。當(dāng)405MW負(fù)荷以上時(shí)，左下側(cè)瓦溫會(huì)受到負(fù)荷影響開始發(fā)生變化。當(dāng)額定600MW負(fù)荷時(shí)，左下側(cè)瓦瓦溫能夠全面降低，降到90℃。當(dāng)負(fù)荷要低于500MW時(shí)，右下側(cè)瓦溫穩(wěn)定值較高，瓦溫能夠達(dá)到85.2℃。當(dāng)汽輪機(jī)中有大量蒸汽流動(dòng)時(shí)，對(duì)動(dòng)葉會(huì)產(chǎn)生切向汽流力。如果進(jìn)汽為對(duì)角，汽流力能夠產(chǎn)生力矩使得轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，并且保持自平衡。如果進(jìn)汽是非對(duì)角的，不能產(chǎn)生較為平衡的汽流力，并且在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各個(gè)軸承位置開始出現(xiàn)附加性載荷，對(duì)轉(zhuǎn)子中心位置產(chǎn)生較大影響[2]。

進(jìn)汽非對(duì)角產(chǎn)生的不平衡汽流力會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子中心位置產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致2號(hào)瓦瓦溫逐步發(fā)生變化。當(dāng)GV1和GV2實(shí)際開度保持同時(shí)，在不平衡汽流力與重力作用下，高中壓轉(zhuǎn)子開始朝著左側(cè)進(jìn)行偏移。GV2開度逐步增加時(shí)，左下瓦承受的荷載在不平衡汽流力影響下開始增加，軸瓦和轉(zhuǎn)子之間的間隔距離開始逐步擴(kuò)大，導(dǎo)致軸承實(shí)際供油量不斷降低，促使軸瓦瓦溫開始升高。如果將GV1和GV2全部打開，此時(shí)瓦溫能夠達(dá)到最大值。GV3實(shí)際開度受到負(fù)荷影響，隨著負(fù)荷不斷升高開始增大，對(duì)轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生右下方的汽流力，與GV1和GV2產(chǎn)生的氣流合力會(huì)形成垂直的角度，這樣能夠使得轉(zhuǎn)子橫向附加汽流力開始降低，供油量不斷增加，左下瓦負(fù)載降低。轉(zhuǎn)子開始朝著右側(cè)進(jìn)行移動(dòng)，此時(shí)瓦溫會(huì)不斷升高。根據(jù)上述可知，汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中負(fù)荷數(shù)產(chǎn)生變化之后，閥門實(shí)際開度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，蒸汽導(dǎo)致的不平衡汽流力會(huì)直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心位置區(qū)域發(fā)生相應(yīng)變化，對(duì)軸承基本供油量與軸瓦負(fù)載產(chǎn)生影響，導(dǎo)致瓦溫變化[3]。

三、瓦溫處理措施探析

從上述瓦溫過高產(chǎn)生的原因可知，瓦溫變化產(chǎn)生的主要原因就是因?yàn)椴黄胶馄髁Ξa(chǎn)生的影響。從表1各項(xiàng)數(shù)據(jù)中能夠看出，當(dāng)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到400MW時(shí)，2號(hào)瓦溫開始逐步升高。在開展各項(xiàng)基本試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷將會(huì)穩(wěn)定在400MW，確保GV4全程保持關(guān)閉。在具體試驗(yàn)過程中，GV3開度增加時(shí)，GV1與GV2開度會(huì)逐步減小。閥門在具體開度調(diào)節(jié)過程中會(huì)對(duì)汽流力大小與具體方向產(chǎn)生影響。GV1與GV2開度開始減小時(shí)會(huì)導(dǎo)致左下瓦負(fù)載降低，上述閥門開度調(diào)整試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)?號(hào)瓦瓦溫高產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。針對(duì)4號(hào)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況來說，當(dāng)具體負(fù)荷數(shù)低于500MW時(shí)，會(huì)對(duì)汽輪機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大威脅，所以當(dāng)前需要對(duì)左下側(cè)瓦溫進(jìn)行有效控制。此外，還需要對(duì)閥門進(jìn)行調(diào)整，這樣能夠有效改變轉(zhuǎn)子原有的中心位置，確保對(duì)軸瓦能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整[4]。在實(shí)際處理過程中，需要通過三閥控制的單閥調(diào)節(jié)方式對(duì)瓦溫進(jìn)行調(diào)控，擬定相應(yīng)的解決措施。通過只開三閥的單閥調(diào)節(jié)過程中，左下側(cè)瓦瓦溫開始隨著負(fù)荷呈現(xiàn)出降低發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)組瓦溫降至正常數(shù)值之后，與原有的報(bào)警值相比有一定增長情況，對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性具有較大保障性[5]。

四、汽輪機(jī)瓦溫度防控

1.潤滑油系統(tǒng)問題

潤滑油系統(tǒng)問題主要有潤滑油溫度、壓力以及油質(zhì)發(fā)生相應(yīng)變化，根據(jù)相關(guān)工作原理可知，當(dāng)潤滑油壓力不斷降低時(shí)，推理軸承油量會(huì)相應(yīng)減低，這將會(huì)導(dǎo)致推力瓦溫逐步升高。潤滑油實(shí)際溫度升高之后，會(huì)導(dǎo)致潤滑油推力軸承中的熱量不斷降低，使得軸承中有過多熱量難以發(fā)散，這樣會(huì)直接導(dǎo)致推力瓦溫度升高。此外，當(dāng)潤滑油溫度升高之后，還會(huì)導(dǎo)致透平油粘度降低，這樣會(huì)使得軸承油膜難以形成。潤滑油系統(tǒng)各項(xiàng)問題都會(huì)直接導(dǎo)致推力軸瓦溫度全面提升，所以當(dāng)前在穩(wěn)定運(yùn)行過程中需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。降潤滑油溫度、壓力值進(jìn)行有效控制。各項(xiàng)數(shù)值超出限制范圍之后，需要及時(shí)采取相應(yīng)的調(diào)整措施，這樣能夠確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

2.軸向位移增大

汽輪機(jī)負(fù)荷以及熱蒸汽參數(shù)如果超出了原有的設(shè)計(jì)值，在高、中壓缸軸向推力會(huì)不斷擴(kuò)大，這樣將會(huì)導(dǎo)致軸向位移逐步增加。汽輪機(jī)加負(fù)荷較快，在高壓轉(zhuǎn)子進(jìn)汽與出汽過程中會(huì)產(chǎn)生較大的壓差，這樣會(huì)形成較大的負(fù)推力，使得不在工作狀態(tài)下的瓦磨損情況日益嚴(yán)重。在設(shè)計(jì)過程中需要確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)能夠使得汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向推力能夠得到有效平衡，不會(huì)形成較大推力。機(jī)組在穩(wěn)定運(yùn)行過程中，需要對(duì)主汽參數(shù)進(jìn)行控制，不能超出限制范圍內(nèi)，并且機(jī)組不能呈現(xiàn)出超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)主汽參數(shù)與負(fù)荷壓力超出限制之后，需要及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，確保減負(fù)荷運(yùn)行。

3.通流部分損壞、軸位移增加、瓦溫升高

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，如果通流部分產(chǎn)生損壞將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)汽耗不斷增加，致使汽輪機(jī)軸向推力不斷增加，對(duì)汽輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，正常情況下大多數(shù)通流部分產(chǎn)生損壞的主要原因是在運(yùn)行或是啟停過程中各項(xiàng)操作不合理，保溫質(zhì)量穩(wěn)定。軸向磨損產(chǎn)生的原因就是在法蘭加熱裝置投入不恰當(dāng)，導(dǎo)致脹差超出限制值。如果汽輪機(jī)發(fā)生水擊之后會(huì)對(duì)真空緊急停機(jī)造成破壞，由于水的密度大于蒸汽，高速的水灰度葉片應(yīng)力超限產(chǎn)生影響。水的附著力導(dǎo)致蒸汽不能往后移動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的軸向推力，使得推力軸承逐步燒毀[7]。

總而言之，當(dāng)前導(dǎo)致600MW汽輪機(jī)瓦溫過高的原因較多，當(dāng)前要想對(duì)瓦溫進(jìn)行控制，需要在理論知識(shí)基礎(chǔ)上加強(qiáng)技術(shù)實(shí)踐，擬定各項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施，將瓦溫控制在合理范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

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[7]吳作根.600MW汽輪機(jī)軸瓦溫度高問題分析及處理方法[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（14）.