300MW汽轮机高中压缸温差大原因分析及改造

【摘 要】在汽轮机启停过程中，容易出现上下缸温差超标现象，严重时容易造成汽缸变形，甚至动静部分碰磨，严重威胁了机组的安全运行，同时也延长了机组启动时间。本文针对某电厂300mw汽轮机启动过程中高中压缸温差大现象进行了详细分析，并提出了相应的改造措施。改造完成后，彻底消除了汽轮机高中压缸温差大的缺陷。

【关键字】汽轮机；缸温；改造

前言

某电厂11号汽轮机型号为N300-16.7/537/537-8，是东方汽轮机厂吸引国外最新技术设计制造的亚临界、中间再热、高中压合缸、两缸两排汽、单轴凝汽式汽轮机。在高中压缸部位，共设置了四段抽汽。其中，第一段抽汽位于高压七级后，供#1高压加热器；第二段抽汽位于高压十级后（高压排气），供#2高压加热器；第三段抽汽位于中压三级后，供#3高压加热器；第四段抽汽位于中压排气，供除氧器。同时，高中压缸底部还布置较多的疏水管道。这红结构形式，在机组启停过程中难免容易出现拉缸温的现象。一旦汽缸上下温差过大，就会造成转子偏心，汽缸体的应力变化，从而影响了机组运行的安全稳定性。

1 高中压缸温差大现象

某电厂11号机组自2005年7月22日通过168小时运行，截止2012年12月31日，已经历二十多次启停。机组冷态启动在2000rpm暖机时，机组会出现缸温差增大的现象。机组温、热态启动时，机组冲转后，在1000rpm升速至2600rpm的过程中，机组高压内缸内下壁温度会出现缸温下降的现象，下降幅度在5～40℃，缸温差最大超过35℃。

2006年6月26日机组大修后开机，当汽轮机转速升速到1177rpm时，高压内缸上、下内壁温度出现突然的下降，1分钟内高压内缸内上壁温度由122.7℃降至87.2℃后回升，下降了35.5℃；同一时间内高压内缸内下壁温度由118.1℃降至114.6℃，只下降了3.5℃，缸温差最大时为27.4℃。

2008年8月11日机组温态启动时，机组启动冲转前高内缸内上壁温度278℃。冲转升速始过程中，汽缸金属温度有下降现象。冲转后9min，第一级蒸汽温度下降55℃，内缸内上壁温度下降80℃，内缸内下壁温度下降48℃。

2011年7月25日，11号机组C修后冷态启动.机组在2000min暖机60分钟，升速至2200min暖机90min，满足升速条件，升速到3000rpm.升速刚开始，高压内缸下半金属温度急降98℃.

2012年6月27日，11号机组调峰停机后温态启动。机组500rpm检查正常，以200rpm速率升速到3000rpm.在机组升速到2470rpm时，高压内缸内下壁金属温度急速下降20℃.

2 温差大原因分析

2.1 现场检查

（1）主蒸汽参数在汽机冲转前、后检查结果正常；

（2）运行操作程序；检查结果：汽机运行人员操作程序正常；

（3）检查高压内缸温差在汽机冲转后下缸温度下降，出现高压内缸上、下缸温差大故障现象；

（4）检查疏水系统，下列设备疏水进入同一疏水集管：主汽调节门前疏水、汽缸夹层加热联箱疏水、高压内缸疏水、高压导汽管疏水、高调门阀壳疏水、高压主汽门阀体疏水。从各设备的疏水温度来看，上述设备疏水阀已开启。集管无压力显示。

（5）检查各疏水温度历史趋势图，发现汽机冲转前高压内缸疏水温度异常升高，因为在此工况下高压内缸无疏水流出，疏水温度不应有变化，但该疏水温度在汽机冲转前5分钟开始升高，汽机冲转后疏水温度下降。汽机冲转前高压内下缸温度为178℃，在冲转至1000转/分时，高压内缸下缸温度突然下降，（约1500转/分）高压内缸上、下缸温差达38℃，高压内缸下缸温度下降过程约三分钟后温度开始上升，高压内缸上下缸温差趋至正常。

2.2 原因分析

（1）正面有冷汽冷水进入汽轮机。因机组启动时，汽门、导管及缸体的温度相对主蒸汽的温度来说是较低的，冲转后，通过蒸汽经过热交换会产生凝结，温度下降，形成冷蒸汽，导致汽缸温度下降，但缸温差不会超限且缸温很快会回升，则属于正常现象。

（2）电动主汽门后疏水与高压导管疏水接至同一集管后再进入扩容器。机组冲转前，电动主汽门前、后疏水在开启状态进行暖管，若再同时开启高压导管疏水和缸体疏水，则在汽缸负压的作用下，集管的冷汽（水）就会经过高压导管疏水返进汽缸，造成汽缸缸温下降。

（3）疏水不畅引起缸温差。高压主汽门阀体疏水或高调门阀体疏水温度在机组升温暖管时，温升保持不变，说明疏水不畅，冷汽（水）容易积存，冲转后，随着主蒸汽量的增加，冷汽（水）就会被带进汽缸，导致缸温下降；疏水门后管道装设节流孔板，在凝汽器抽真空后，带有一定温度和压力的疏水，经过阀门之后，部分疏水产生汽化，在汽水共存的情况下，容易出现气阻，导致疏水不畅。

（4）负温差的情况：高压内下缸内、外壁温度比上缸高，受到外来热源的加热，从汽轮机高压缸的结构上分析，热源可能来自汽缸夹层加热、高调门导汽管（4根）密封件泄漏、高中压合缸段高压侧汽封泄漏及高中压合缸段汽封漏汽导出管密封泄漏等部位。启动过程中小流量的高温漏汽主要由下夹层漏至高排口，所以高压内缸下半缸的温升高于上缸。

3 改造建议

（1）利用检修机会对高压导汽管进行技改：1）将高压导汽管疏水汇流处“T”形连接改为“Y”形三通阀连接；2）改为“Y”形连接后两侧高压导汽管分别共一疏水母管接到扩容器；3）将各高压导汽管疏水改为分别接入扩容器集汽联箱，防止疏水相互排挤。

（2）将“高压内缸疏水”直接接入扩容器，防止集箱疏水窜入汽缸。

（3）优化疏水系统，将“中压联合汽门及阀壳后疏水门”单独接入扩容器。

（4）运行操作方面可控制夹层送汽的时间，机组冲转后，在参数允许的情况下，推迟夹层送汽或关闭夹层进汽门，减少夹层送汽后对缸温的影响。

（5）调整夹层上、下缸隔热板的间隙，减少高温漏汽对汽缸温升的影响。尽可能缩小下隔热板间隙，放大上隔热板间隙。

4 结束语

针对以上问题，该电厂在11号机组A修中进行疏水系统优化改造。通过对疏水改造后，在冷、温态开机过程中，对改造前后的进行对比分析，得到的改造结论是效果良好。在冷态启动过程中，高压内缸内壁上下温差从2000rpm开始出现拉大趋势。最大出现在2000rpm暖机后准备升速到3000rpm的时候，上内壁250℃，下内壁268℃，温差18℃。升速到3000rpm时温差逐步缩小。比起A修疏水系统改造前的温差四十多度情况有了较大程度上的改善。温态启动中，从冲转到3000rpm，高压内缸内壁上下温差最大只有3℃，转速2500rpm时温差消失。通过这两次不同状态的启动观察，高、中压缸壁温拉大的现象有了很好的改善。有效地避免了由于缸温不符合机组启动条件而延长机组启动时间，同时也避免了由于汽缸反复加热而造成的热疲劳，延长了设备使用寿命，减少了设备安全隐患，提高了设备的安全可靠性和经济性。经过对改造前后机组启动情况的的对比来看，某电厂11号机疏水系统改造较为成功，但是在机组启停操作方面也要积累、掌握疏水系统的特性，完善机组启停操作规程，以免在机组启停操作上出现操作失误而导致汽轮机缸温差大的情况发生。

参考文献：

[1]孙为民等编.电厂汽轮机.中国电力出版社，2001（03）.

[2]廖天聪.汽轮机原理.北京：水利电力出版社，1990.

作者简介：

黄国环，热能动力工程师，现任韶关发电厂检修部汽机分部主任，常年从事汽轮机本体检修技术管理工作，多次主持汽轮机大修工作，有丰富的汽轮机本体检修经验，主要从事过125MW、200MW、300MW、600MW机组汽轮机本体检修。