某電廠660 MW機(jī)組中壓缸上下溫差異常處理及預(yù)防措施

武廷俊

摘 要：某660 MW超超臨界機(jī)組揭缸檢修后，由于中壓前內(nèi)汽封、中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)、中壓蒸汽冷卻系統(tǒng)缺陷導(dǎo)致中壓缸內(nèi)壁上下溫差異常、再熱蒸汽溫度無(wú)法達(dá)到額定參數(shù)?，F(xiàn)對(duì)該類缺陷進(jìn)行分析、總結(jié)，以方便同型機(jī)組消缺，避免類似缺陷再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組;再熱蒸汽溫度;中壓前內(nèi)汽封;中壓進(jìn)汽插管密封環(huán);中壓蒸汽冷卻系統(tǒng)

0??? 引言

某電廠9號(hào)機(jī)為東方汽輪機(jī)廠制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為NZK660-28/600/620-1。2019年9月17日機(jī)組首次B級(jí)檢修前，維持再熱蒸汽620 ℃運(yùn)行條件下中壓缸外上半內(nèi)壁溫度最高不到550 ℃，下半內(nèi)壁溫度最高不到540 ℃，內(nèi)壁上下溫差未超過(guò)25 ℃;2019年11月18日B修啟動(dòng)后，機(jī)組再熱蒸汽溫度升至額定溫度620 ℃后，中壓外缸進(jìn)汽室上半內(nèi)壁溫度最高升高至600 ℃，進(jìn)汽室下半內(nèi)壁溫度達(dá)545～555 ℃，外缸進(jìn)汽室內(nèi)壁上下溫差在53 ℃左右，汽缸溫差較檢修前增大20～30 ℃;將機(jī)組再熱蒸汽溫度降至590～600 ℃時(shí)，汽缸溫差可保持在40 ℃以內(nèi)。本文針對(duì)機(jī)組結(jié)構(gòu)特征、相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行特性，對(duì)汽缸溫差超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分析、處理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并提出相關(guān)優(yōu)化措施。

1??? 設(shè)備簡(jiǎn)介

1.1??? 中壓缸總體結(jié)構(gòu)

9號(hào)機(jī)中壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu)，共計(jì)10級(jí)通流做功單元，其中1～3級(jí)位于中壓內(nèi)缸處，4～7級(jí)位于中壓1號(hào)隔板套內(nèi)，8～10級(jí)位于中壓2號(hào)隔板套內(nèi)。機(jī)組前端部汽封共計(jì)11列汽封圈，其中#1～#2列汽封為端把汽封，懸掛于中壓外缸端部外壁;#3～#6列汽封為中壓前內(nèi)汽封一，位于中壓外缸內(nèi)部;#7～#11列汽封為中壓前內(nèi)汽封二，位于中壓內(nèi)缸內(nèi)部，用于密封中壓進(jìn)汽與中壓一級(jí)隔板腔室間蒸汽。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2??? 中壓蒸汽冷卻系統(tǒng)工作原理

中壓缸再熱蒸汽通過(guò)進(jìn)汽管穿過(guò)外缸，除外缸與進(jìn)汽管連接處溫度較高外，其余溫度相對(duì)較低，采用高壓缸1段抽汽（抽汽溫度約407 ℃），通過(guò)節(jié)流孔板減壓后進(jìn)入中壓外缸進(jìn)汽腔室降低中壓外缸處溫度，以保證中壓進(jìn)汽腔室內(nèi)壁溫度在530～535 ℃，最高溫度不超過(guò)566 ℃，冷卻后的蒸汽由3段抽汽管道流出[1]。具體流程如圖2所示。

1.3??? 中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)工作原理

再熱蒸汽由中壓外缸間的插管（中壓進(jìn)汽插管）進(jìn)入中壓內(nèi)缸做功，外缸進(jìn)汽管道與插管之間設(shè)有密封環(huán)，防止蒸汽泄漏。中壓進(jìn)汽插管與中壓內(nèi)缸上半水平結(jié)合面通過(guò)螺栓固定，該插管與外缸配合形成腔室，在腔室內(nèi)設(shè)有密封環(huán)，避免蒸汽泄漏。中壓進(jìn)汽管密封環(huán)采用疊片式密封，密封環(huán)分為緊環(huán)與松環(huán)兩種;緊環(huán)、松環(huán)截面呈“O”型，均為整圈無(wú)缺口、無(wú)開(kāi)口形式;密封環(huán)與外缸內(nèi)壁、插管外壁保持較小的圓周徑向間隙，建立密封隔離功能;且密封環(huán)間保持適當(dāng)?shù)妮S向間隙，以便在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中沿軸向滑動(dòng)，適應(yīng)內(nèi)外缸之間的軸向脹差[2]。

2??? 原因分析及處理措施

針對(duì)9號(hào)機(jī)中壓外缸進(jìn)汽室內(nèi)壁超溫原因，主要對(duì)設(shè)備狀態(tài)劣化情況及中壓蒸汽冷卻系統(tǒng)進(jìn)行檢查，分別為：（1）利用2021年B修揭缸后對(duì)中壓缸內(nèi)部相關(guān)部套性能狀態(tài)進(jìn)行檢查;（2）檢查中壓蒸汽冷卻系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。具體檢查內(nèi)容如下：

2.1??? 中壓缸內(nèi)部部套性能檢查

主要檢查部位（圖1）：（1）中壓進(jìn)汽管、密封環(huán);（2）中壓進(jìn)汽管法蘭結(jié)合面;（3）中壓內(nèi)缸水平中分面間隙;（4）中壓前內(nèi)汽封性能情況。

2.1.1??? 中壓內(nèi)缸汽缸嚴(yán)密性檢查

對(duì)中壓內(nèi)缸嚴(yán)密性進(jìn)行檢查，測(cè)量?jī)?nèi)缸中分面間隙均0.05 mm塞尺不入，滿足汽缸嚴(yán)密性要求，可排除由內(nèi)缸中分面泄漏造成汽缸內(nèi)壁上下溫差超標(biāo)的因素。

2.1.2??? 中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)檢查

對(duì)進(jìn)汽插管表面涂層、密封環(huán)表面檢查無(wú)損傷，進(jìn)汽插管與中壓內(nèi)缸結(jié)合面0.05 mm塞尺不入;但左側(cè)中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)由上到下間隙分別為0.19/0.29/0.37 mm，右側(cè)中壓進(jìn)汽插管密封環(huán)由上到下間隙分別為0.20/0.29/

0.33 mm（設(shè)計(jì)值：0.017～0.05 mm）;中壓進(jìn)汽管密封間隙超標(biāo)，導(dǎo)致部分蒸汽無(wú)法有效密封，該因素為中壓外缸進(jìn)汽室上半內(nèi)壁溫度超標(biāo)原因之一。

2.1.3??? 中壓前內(nèi)汽封汽封塊性能檢查

（1）中壓內(nèi)缸未解體前檢查工作：解體中壓前內(nèi)汽封一上半（圖1）后，檢查#3～#6列汽封圈上半汽封塊汽封齒有的被沖刷成鋸齒形狀，其中#6列汽封圈上部第二道汽封高齒最為嚴(yán)重，汽封塊鋸齒狀與汽流沖刷有關(guān)。

（2）在內(nèi)缸未解體狀態(tài)下測(cè)量中壓前內(nèi)汽封二最外側(cè)汽封齒間隙，即#7列汽封塊，敲擊汽封前、后，汽封間隙分別為0.65～2.00 mm、0.15～1.00 mm，汽封塊退讓間隙分別為1.45～1.80 mm、2.20～2.50 mm，上半汽封塊膨脹總間隙分別為4.10 mm、1.50 mm，汽封塊存在未回落現(xiàn)象。

（3）中壓內(nèi)缸解體后相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量：1）徑向間隙測(cè)量記錄：汽封間隙超標(biāo)主要表現(xiàn)為#3～#10汽封圈左側(cè)間隙偏小，右側(cè)間隙偏大，且右側(cè)汽封間隙在1.00～1.50 mm。2）周向間隙測(cè)量記錄：中壓前軸封汽封周向間隙超標(biāo)（設(shè)計(jì)0.40～0.90 mm），實(shí)測(cè)汽封周向總間隙在1.42～2.70 mm。3）汽封退讓間隙記錄：中壓前軸封汽封退讓間隙超標(biāo)，實(shí)測(cè)汽封退讓間隙在1.50～2.10 mm，較設(shè)計(jì)值2.50～3.00 mm偏小，且內(nèi)缸段同一圈汽封左右偏差接近1 mm。