某電廠汽輪機(jī)三抽溫度高原因分析及處理

李隆鋒 陳浩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2103-5042-2206

摘? 要：某發(fā)電公司660 MW汽輪發(fā)電機(jī)組三抽溫度隨著機(jī)組啟停逐步升高，最高達(dá)到508 ℃，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全。該文主要從機(jī)組結(jié)構(gòu)出發(fā)，對三抽溫度升高的原因進(jìn)行分析，制定臨時(shí)運(yùn)行措施，保證運(yùn)行期間機(jī)組的安全性，同時(shí)結(jié)合高中壓缸檢修時(shí)，對缺陷進(jìn)行了處理，最終達(dá)到了預(yù)期的效果，保證了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。該問題的處理和解決可為其他同類型電廠提供借鑒。

關(guān)鍵詞：電廠? 660 MW? 三抽? 安全性

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）03（b）-0036-04

Cause Analysis and Treatment of High Temperature of Third Extraction of Steam Turbine in a Power Plant

LI Longfeng? ?CHEN Hao

（Zhejiang Zheneng Leqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang Province， 320609 China）

Abstract： With the start-up and shut-down of 660 MW steam turbine generator unit， the temperature of the third extraction of 660 MW steam turbine generator unit in a power generation company gradually increases， and the maximum temperature reaches 508 ℃， which seriously affects the safety of the unit. Starting from the structure of the unit， this paper analyzes the reasons for the temperature rise of the third extraction， formulates temporary operation measures to ensure the safety of the unit during operation， and at the same time， combined with the maintenance of the high and medium pressure cylinder， it deals with the defects， and finally achieves the expected effect and ensures the economy of the unit. The treatment and solution of this problem can provide reference for other similar power plants.

Key Words： Power plant; 660 MW; Third extraction; Safety

某發(fā)電公司#2機(jī)組660 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，自2018年3月份開始，每次停機(jī)后再開機(jī)時(shí)，三抽溫度均有不同程度的上升，每次約上升10 ℃，至2020年機(jī)組停運(yùn)檢修前，#1機(jī)的三抽溫度最高值達(dá)508 ℃，與設(shè)計(jì)值偏差較大。三抽溫度的升高，對機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生了很大的影響。該文主要闡述了三抽溫度異常的原因分析，并進(jìn)行了相關(guān)處理。

1? 設(shè)備概況

某發(fā)電公司#2機(jī)組600 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組于2008年9月10日投產(chǎn)發(fā)電。汽輪機(jī)系上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)美國西屋技術(shù)設(shè)計(jì)制造，是超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，型號為N600-24.2/566/566，機(jī)組銘牌功率為600 MW。公司于2015年對汽輪機(jī)的高中低壓缸通流部分進(jìn)行了優(yōu)化改造，并配套實(shí)施了鍋爐、發(fā)電機(jī)、主變等擴(kuò)容改造項(xiàng)目，將機(jī)組的額定出力由600 MW提高至660 MW。通流改造前后THA工況下三級抽汽溫度及壓力的變化情況見表1。

2? 原因及措施

從2015年通流改造后機(jī)組運(yùn)行期間的三抽溫度、高中壓缸缸脹、差脹等相關(guān)趨勢圖來看，可以發(fā)現(xiàn)自2018年起，每次開停機(jī)都會引起三抽溫度的變化，同時(shí)高中壓缸缸脹、差脹也相應(yīng)均有上升。具體如表2所示。

自2018年3月開始三抽溫度出現(xiàn)異常，截至2019年3月，三抽溫度最高達(dá)到508 ℃，較2018年初溫度上升幅度達(dá)34 ℃?？梢耘袛啻嬖谟懈咂焚|(zhì)的蒸汽漏入中壓缸夾層，并進(jìn)入三段抽汽管道[1]，引起三抽溫度的升高。高品質(zhì)的蒸汽內(nèi)漏，不僅會導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性變差，高中壓缸缸脹、差脹的升高，還會威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，因此需要及時(shí)排查出原因，并制定相應(yīng)措施。

2.1 具體原因分析

根據(jù)三抽溫度異常升高前后的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，至少需要30 t/h以上的再熱蒸汽漏入三抽腔室，才可能出現(xiàn)三抽溫度大于500 ℃以上的情況。

高中壓內(nèi)缸采用鉻鉬鋼鑄件（ZG15Cr1Mo1V），高、中壓部分反流布置，在中分面處分開，形成上半和下半，上、下半用法蘭螺栓連接固定，它們必須預(yù)緊以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膽?yīng)力，以保證中分面的汽密性。如果螺栓失效或者內(nèi)缸變形，將會導(dǎo)致中分面處存在間隙，引起蒸汽泄漏到內(nèi)外缸夾層。

中壓進(jìn)汽在內(nèi)缸上下部分各有兩個(gè)進(jìn)汽口，總共4個(gè)進(jìn)汽口。中壓進(jìn)汽腔室與內(nèi)缸為一體結(jié)構(gòu)。內(nèi)、外缸的進(jìn)汽口通過撓性進(jìn)汽插管來連接。進(jìn)汽插管對當(dāng)前常規(guī)汽輪機(jī)來說，都是必不可少的關(guān)鍵部件，起著連接內(nèi)外缸汽流通道的作用。由于是裝配部件，為了安裝的方便以及考慮內(nèi)、外缸之間的膨脹空間，插管兩端必然會有一處存在可活動(dòng)的配合，帶來的間隙會導(dǎo)致蒸汽從間隙處泄漏到內(nèi)外缸夾層，無法進(jìn)入通流做功，降低汽輪機(jī)效率[2]。

進(jìn)汽插管焊接于中壓外缸接口上，通過撓性插管連接來吸收內(nèi)外缸差脹及減小熱應(yīng)力，進(jìn)汽插管與內(nèi)缸進(jìn)汽口間同樣配有密封環(huán)（見圖1）。進(jìn)汽插管裂紋或者密封環(huán)失效都將導(dǎo)致蒸汽泄漏。

因此，再熱蒸汽進(jìn)入三抽腔室的途徑主要有3種可能。

（1）中壓進(jìn)汽插管上的密封環(huán)失效，導(dǎo)致再熱蒸汽直接漏入中壓缸內(nèi)外缸之間，通過內(nèi)外缸之間的隔徑漏入三抽，導(dǎo)致三抽溫度升高。

（2）中壓進(jìn)汽插管裂紋或斷裂，導(dǎo)致再熱蒸汽通過裂紋處漏入中壓缸內(nèi)外缸夾層。

（3）中壓內(nèi)缸中分面存在間隙導(dǎo)致漏汽（內(nèi)缸變形及中分面螺栓失效等）。

2.2 安全性分析

三抽溫度異常，影響到了機(jī)組的安全運(yùn)行，因此需要對機(jī)組的安全性進(jìn)行評估，并制定相應(yīng)的措施。

省電力設(shè)計(jì)院專家根據(jù)目前三抽參數(shù)，對三抽管道的強(qiáng)度及應(yīng)力等進(jìn)行了校核，認(rèn)為三抽管道的強(qiáng)度及應(yīng)力對汽缸的推力均無明顯影響。

金屬材料專家從高中壓缸、三抽管道及#3高壓加熱器材料分析，建議三抽管道在500 ℃以下運(yùn)行，若長期在500 ℃以上狀態(tài)運(yùn)行，可能對金屬強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響。具體材質(zhì)見表3。

因此，只要保證三抽溫度低于500 ℃以下運(yùn)行，就不會對機(jī)組安全性產(chǎn)生大的影響。

2.3 經(jīng)濟(jì)性分析

若中壓進(jìn)汽插管或中壓內(nèi)缸中分面長期處于泄漏狀態(tài)運(yùn)行，將對機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性造成一定影響。

#2機(jī)中壓缸缸效情況具體如下。

2015年通流改造后：92.95%;

2018年C機(jī)檢修后：92.18%;

2020年C級檢修前：91.86%。

可以看出，隨著漏汽量增加，三抽溫度的升高，中壓缸缸效也隨之降低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降明顯。

2.4 臨時(shí)運(yùn)行措施

由于機(jī)組不能馬上停下來檢修，相關(guān)工作人員從機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性兩方面綜合考慮，制定了以下臨時(shí)措施。

（1）嚴(yán)格控制中壓缸上、下缸溫差不大于20 ℃;三抽溫度控制不大于500 ℃，最大不超過510 ℃。

（2）在控制三抽溫度不高于500 ℃的前提下，盡量提高主再熱蒸汽參數(shù)，以降低煤耗。

（3）密切關(guān)注#2機(jī)組TSI、缸體溫度、三抽溫度、高中壓缸脹、差脹等重要參數(shù)，若參數(shù)發(fā)生突變，應(yīng)減負(fù)荷、降參數(shù)運(yùn)行，直至停機(jī)。

當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生下列情況之一時(shí)，立即破壞真空停機(jī)[3]。

機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)（相對振動(dòng)≥240 μm）;

汽輪機(jī)內(nèi)部有明顯的金屬摩擦聲或撞擊聲;

機(jī)組任一軸承回油溫度急劇升高至82 ℃或軸承斷油，冒煙;

機(jī)組#1～#6任一支持軸承金屬溫度上升到113 ℃以上或推力軸承金屬溫度上升至107 ℃以上;

汽輪機(jī)軸向位移小于-0.9 mm或大于+0.9 mm;

高中壓缸差脹小于-8.9 mm或大于5.2 mm;低壓缸差脹小于-1.13 mm或大于20.37 mm。

通過該控制措施，直至機(jī)組停運(yùn)檢修，三抽溫度、高中壓缸缸脹、差脹均未出現(xiàn)異常情況。

3? 檢查處理

2020年9月，在#2機(jī)C級檢修期間，對高中壓缸進(jìn)行了開缸檢修，在這次檢修過程中，對所有存在泄漏可能性的地方進(jìn)行了排查并處理。

3.1 中壓進(jìn)汽插管檢查

中壓進(jìn)汽插管上有一層3.2 mm厚的司太立合金層[4]，經(jīng)過金相砂紙打磨光滑后，對合金層進(jìn)行了外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)吹損痕跡。進(jìn)一步，相關(guān)人員通過超聲及PT著色探傷等手段檢查，未發(fā)現(xiàn)插管裂紋。因此，可以排除插管裂紋引起再熱蒸汽泄漏的可能。

3.2 中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)檢查

進(jìn)汽插管密封環(huán)是一種單邊開口的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，插管進(jìn)入外缸的進(jìn)汽腔室時(shí)，開口處閉合，由于彈力的作用，密封環(huán)緊緊貼在進(jìn)汽腔室內(nèi)壁，形成密封作用。

經(jīng)吊出內(nèi)缸缸體檢查發(fā)現(xiàn)，上下缸進(jìn)汽插管的密封環(huán)均已卡死，無法正常彈開，密封環(huán)與進(jìn)汽腔室內(nèi)壁最大徑向間隙達(dá)2.3 mm，12道密封環(huán)全部失去密封作用，導(dǎo)致大量再熱蒸汽泄漏到內(nèi)外缸夾層。根據(jù)中壓進(jìn)汽密封環(huán)間隙及前后蒸汽參數(shù)計(jì)算分析，此處的泄漏量達(dá)到30 t/h左右，是導(dǎo)致三抽溫度異常的主要原因。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)密封環(huán)上面氧化皮堆積嚴(yán)重，導(dǎo)致了密封環(huán)與卡槽處軸向間隙變小，最終引起密封環(huán)卡死。此次檢修，將密封環(huán)全部進(jìn)行了更換。為了降低密封環(huán)卡澀的可能性，我們對密封環(huán)與卡槽軸向間隙，按上限0.2 mm進(jìn)行了照配（密封環(huán)軸向間隙標(biāo)準(zhǔn)為（0.15±0.05）mm）。

3.3 螺栓及中分面檢查

工作人員對所有的高中壓內(nèi)缸中分面螺栓進(jìn)行超聲探傷及硬度檢查，螺栓的硬度均在合格標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，且未發(fā)現(xiàn)螺栓裂紋[5]。

檢查中壓內(nèi)缸中分面無漏汽痕跡，扣空缸緊固2/3內(nèi)缸螺栓后，我們對中分面間隙進(jìn)行了復(fù)測，0.02塞尺不入，所以可以排查中分面不嚴(yán)引起泄漏的可能。

3.4 檢修后運(yùn)行情況

機(jī)組啟動(dòng)后，三抽溫度明顯降低，THA工況下三抽溫度下降到了470 ℃，達(dá)到了通流改造后的溫度水平。同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也進(jìn)一步得到了提高，修后中壓缸缸效為92.86%，比修前缸效提高了1%，降低機(jī)組發(fā)電熱耗率約12 kJ/kWh[6]。

4? 結(jié)語

針對#2機(jī)組三抽溫度異常的情況，公司積極經(jīng)過組織原因分析、安全性評估、制定臨時(shí)運(yùn)行控制措施等手段有效保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。結(jié)合機(jī)組檢修，對可能存在的原因進(jìn)行了逐條檢查并處理，徹底解決了該問題，保證了機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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[3] 裴曉峰.關(guān)于汽輪機(jī)的運(yùn)行與設(shè)備維護(hù)分析[J].中國設(shè)備工程，2021（4）：43-45.

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