国产超超临界汽轮机特点分析及问题建议

国产超超临界汽轮机特点分析及问题建议
发布时间：2021-10-08T07:17:31.938Z 来源：《中国电业》2021年第15期作者：邓乐有[导读] 现阶段，火电装机容量过剩的问题方面面临的压力相对较大，相关行业将会受到社会对的重点关注。

邓乐有
广东红海湾发电有限公司 516600摘要：现阶段，火电装机容量过剩的问题方面面临的压力相对较大，相关行业将会受到社会对的重点关注。

文章通过对国产超超临界汽轮机进行研究，对高压缸结构以及配汽方式等方面进行对比，并在调试过程中出现的问题进行分析，提出了有效的运行建议，在一定程度上对机组运行的安全性以及稳定性进行提升。

关键词：超超临界汽轮机；一次再热汽轮机；机组热效率中图分类号：TM173.42 文献标识码：B 1国产超超临界汽轮机特点及改造思路 1.1对比高压缸结构与密封形式
随着汽轮机主汽参数的增加，对高压缸内连接面密封方面有较高的要求。

上汽轮机高压缸为纵向平面交叉结构，这种设计可以减轻缸体的重量，保证良好的热工作条件。

除此之外，由于气缸体是旋转对称的，在一定程度上对不利的材料进行有效的避免，并能保持各部件的温度恒定，使气缸体的温度梯度很小或机组启停时负荷变化迅速，其热应力在最低的范围内[1]。

东汽、哈汽车高压内缸应用的是上下两半近似气缸结构，为了保证内筒体连接面的密封，螺纹密封与红圈密封相结合，该区域接受螺栓法兰连接，螺丝尽量靠近中心，为了防止与进汽口出现干扰，要将螺孔设置为栽丝形式；其余部分采用红套环密封，密封性能更强，这种红套环设计，可以对内缸的直径进行减少，使得缸体能够受热均匀，产生的热应力小，适用于快速启动和停止。

1.2对比配汽方式
由于在传统的喷嘴调节中，最大焓值往往出现在涡轮的调节阶段，因此，三大主机厂在改进设计的同时决定取消脉冲调节阶段，从而对高压缸的效率进行提升。

当汽轮机工况发生变化时，低控制的方式进行调节，转变为节流调节，蒸汽通过左右两侧的高压组合阀直接进入蜗壳式汽室，降低了一级导叶的进口参数，通过不均匀性对效率进行了提升。

蒸汽发生器和东汽机组也增加了补充蒸汽阀门，以满足更高的发电机负荷要求，以及提高发电机频率和峰值控制能力[2]。

1.3对比轴系支撑方式和滑销系统
为了能够对轴的稳定性进行保障，国产超超临界机组的轴承座进行落地布置，其出现的变形对于轴承承载能力方面的影响不大。

除了发电机转子，上汽在轴系设计中采用了独特的单轴承“N+1”支撑方式。

轴系长度短，转子临界的转速较高，其稳定性相对较好，转子以及汽缸死点包含2个径向轴承的推力，转子和缸体膨胀，轴承座的支撑不随机组的膨胀而进行移动；整个轴系与轴承2的径向推力相结合，外部高压气缸被加热并膨胀为死点，外中压缸和内低压缸通过推杆连接传递膨胀，共同延伸到发动机端部。

低压外部压力与冷凝器刚性进行连接，在机组的滑销中不进行参与。

这种滑销系统减少了在操作过程中流体截面的动态和静态扩展之间的差异。

转子的驱动力通过轴承座传递到轴承盖，然后通过地脚螺栓和安装件直接传递到基础。

采用两种振动速度作为故障条件进行汽轮机的振动保护，振动轴仅作为参考，并使用横向与纵向矢量显示单峰值[3]。

1.4调节保安油系统对比
东汽调节超临界汽轮机的安全油系统保持了原来的设计，取消了上汽以及哈汽的低压安全油段设计，不再需要机械超速飞锤、高压备用密封油泵以及隔膜阀等相关设备。

上汽安全油系统采用冗余快关电磁阀，每个阀门配置一组排泄阀，确保阀门在紧急情况下能够迅速排空并关闭。

在哈汽调节保安油系统中，对AST以及OPC等相关的理念进行保留，消除后的安全部分低压安全油、蒸汽发生器添加一个单独的超速电线和相应的冗余模块关闭电磁阀，确保当速度达到3330r/min，能够对安全油进行泄掉，确保跳闸的安全性。

2国产超超临界汽轮机调试及运行期间的典型问题及建议 2.1汽轮机转子抱死问题
由于进气参数高，密封间隙设计值不大，热条件下要求密封轴的汽温达到280℃至320℃，而辅汽通常的温度不能达到此数值。

所以，有很多的机组在出现跳闸后，在进行盘车时，会出现转子抱死现象[4]。

进一步分析了抱死的原因：汽轮机在发生热态停机时，汽封的温度低，密封腔内金属温度高。

由于快速冷却导致密封变形、静摩擦和动摩擦，导致转子抱死。

根据分析结果，提出了防止转子抱死的措施。

（1）在高负荷机组运行中，密封后的汽轮机要对汽封母管的蒸汽温度加强控制，与此同时，与相关的供汽参数进行有效的结合，将汽封供汽温度控制在适当的范围内。

（２）停机后，若主轴锁紧，拉杆无法移动，尝试手动启动。

如果不转动转子，要进行闷缸处理，当密封间隙恢复，转子准备旋转时，手动交替旋转转子轴，直至转子重新插入。

请勿用力旋转转子，以免对转子造成永久性损坏[5]。

（3）相关的设计单位可以考虑高温备用汽源，例如主汽来汽，在一定程度上能够对汽封供汽电加热器的故障进行有效的预防，在不能投入使用的情况下，可以选用合适的汽封汽源。

2.2阀门活动试验过程中汽轮机跳闸问题
上汽超超临界汽轮机调节安全油系统。

主通道上没有AST/OPC模块。

每个阀门的安全油由各自的进气管道供应。

在快关电磁阀－卸荷阀模块中，对跳闸泄油功能进行实现，保证阀门的快速关闭。

汽轮机阀门活动的测试程序分为阀门关闭和阀门恢复两个步骤。

关闭阀的过程中，电源的电磁阀快速关闭阀，并设置模拟量为零使阀门迅速关闭，然后在恢复的过程中阀，迅速恢复的电磁阀电源关闭阀门，重置安全油，使模拟量指令逐渐恢复到测试前的状态。

由测试阀活动引起的机组跳闸最常见的原因是低油压触发。

主要原因是直流阀座不能正常回座，电磁阀启动后测出不安全油压。

模拟指令恢复，伺服阀动作导致进气歧管和排气歧管之间的通信，导致原油压力分配器下降，当油压EH低于汽轮机触发保护值时，汽轮机油压EH启动[6]。

2.3调阀严密性问题
哈汽超超临界机组启动时，高中压主阀开度为3%，汽轮机转速开始上升，曲轴开始旋转，转速开始下降，直至主阀完全关闭。

控制阀结构上的卸荷孔使控制阀松动，高参数汽轮机组，阀门口径较大，为了降低阀门的初始开启力矩，必须同时使用带有排出端口的高压控制阀和加热控制阀。

当高压控制阀和加热控制阀完全关闭时，会有少量蒸汽进入汽轮机，导致转速增加。

结语：通过三大汽轮机制造厂，能够对机组热效率进行提升，与此同时，对机组进汽初参数的思想进行提升。

在对超超临界机组进行一定的对比之后，总结超超临界汽轮机特点，并对运行过程中的问题进行分析，提出有效的建议，对运行过程中的安全以及稳定性进行保障。

参考文献：
[1]徐国林，刘洋，赵英英，王健，余海鹏.高效80MW等级亚临界凝汽式汽轮机结构特点分析[J].汽轮机技术，2020，62(02)：93-95+98.
[2]张宏涛，张翼，焦林生，杨晓辉，高峰.高位布置660MW汽轮机组设计特点与安全性研究[J].汽轮机技术，2021，63(03)：167-169+176.
[3]刘兴波，袁朝兴，邓宇，周华，王文龙，伍文华.高效超超临界660MW双抽可调整抽汽汽轮机设计特点[J].东方汽轮机，2018(04)：1-4.
[4]谢龙飞，刘祥，卞文，张斌，罗霞，吴攀.核电汽轮机静子零部件划线平台的设计特点及安装要领[J].东方汽轮机，2019(04)：48-52.
[5]林加伍，李朝兵，竺有刚.“汽电双驱”引风机系统技术特点及关键技术分析[J].电力科技与环保，2019，35(06)：57-59.
[6]谢龙飞，刘祥，吴攀，卞文，张斌，罗霞.核电汽轮机高中压缸350吨通用起吊横梁的改制特点及使用方法[J].东方汽轮机，2020(03)：34-40.。