300MW机组中速暖机过程中压缸上下缸温差大原因分析及处理

300MW机组中速暖机过程中压缸上下缸温差大原因分析及处理

针对某发电厂300 MW汽轮机在冷态开机时，尤其进入到中速暖机时，都是会出现中压缸上下缸温差异常增大现象，不仅严重影响了机组的安全运行，延长了启动的时间，而且增加了机组启动油耗。从运行方式、中压缸结构基础上进行全面分析，找出了导致中压缸温差大的原因，并提出了解决问题的办法，保证了机组的安全、经济的启动。

标签：冷态;中压缸;疏水;温差

某300MW机组，汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产的压临界机组，N300-16.7/537/537型汽轮机。本汽轮机的高、中压缸采用合缸结构，并设计成内外双层汽缸结构。高中压外缸是合金刚构件，以水平中分面分成上下两半。两只分开的内缸，其材料与外缸相同。内缸由外缸水平中分面支撑，内缸同时起到压力容器的作用，使得外缸只需要较薄的壁和较小尺寸的水平法兰，这样使得汽缸、法兰、螺栓都易于加热，所以本机组对法兰、螺栓均未采用加热（冷却）装置，简化了系统及启动操作程序。该机组曾几次出现，在从全冷态开机，从汽机冲转至600RPM的摩擦检查以及机组各项参数均正常，在机组2040RPM中速暖机后1个小时左右，中压缸（排汽端）上下缸温差开始逐渐增大，最后该温差增大至58度，机组被迫打闸，严重影响了机组的安全。

1 分析

①机组冲转后第一级金属温度188度，中压静叶持环温度199度，总胀7MM，轴承各瓦振动正常，最大振动接近8丝，高压缸的第一级金属温度和中压缸的中压静叶持环温度基本是同步被加热的，速率基本上是以1.5度/分钟，非常均匀，缸胀也是已正常的速度在膨胀，从冲转到暖机这个过程中说明冲转参数是没问题的;②从机组冲转方式来看，该机组采用的是高中压缸联合启动，中压缸不参与汽机的调速，2个中压主汽门和2个中调门处于全开状态，基本上排除了中压缸上下缸进汽不均导致的上下缸温差大;③就地检查中压缸底部无保温层脱落，也无气流的冲击声，无任何水雾，水汽，这就排除了中压缸下部以及相关的管道、疏水有爆破的迹象导致下缸过度的冷却而形成的温差;④当缸温差达到30度时，在中压缸底部人工加厚保温层，但是缸温差上升速度依旧没有改变，基本上也排除了因保温层的原因引起的上下缸温差大;⑤整个中速暖机过程中，机组的真空并不是很高，只有-82kPa且很稳定，所以也排除了真空太高，引起的中压缸进汽量小，引起的缸温差大，同时也排除了因真空的不稳定导致的疏水的不稳定;⑥高低加一般情况下汽机3000RPM定速以后投入，从一点上也除因中压缸因高低加的投入而导致的使中压缸下缸蒸汽流速增大因引起的下缸温度的降低;⑦整个中速暖机过程中，凝汽器水位正常，没有出现过满水现象，所以也不就不存在因凝汽器水位过高淹没汽机疏水扩容器，导致的疏水不畅;⑧除氧器水位也未出现满水现象，且各段抽汽逆止门和电动门严密性合格，各抽汽管道未曾出现过水击现象;⑨轴封系统是用的辅汽，整个开机过程中轴封温度一直稳定，没有出现大幅度摆动想象;⑩最后经过对与中压缸相连的管道以及系统连接方式进行详细的

检查、分析确定了造成缸温差大的真实原因。经查该汽轮机原始设计图纸（汽轮机用户接管图）：原始设计图纸上表明中压缸排汽区疏水为一方头，我厂现场未发现有后续接管。为了保证整个中压缸各级的疏水畅通，只能开启四抽至小机总的逆止门前疏水气动门和手动门，经过就地查看该管道直径非常小，由于系统设计四抽至除氧器逆止门前无疏水点，只有四抽至除氧器逆止门后才有疏水，一旦四抽至至小机总的逆止门前疏水管道堵塞或者疏水不畅，一旦超过某个界限，我们认为一旦达到了疏水把疏水口堵死，结果就是水封的作用，在真空作用下，必将将疏水反抽至中压缸底部，从而导致中压缸排汽端上下缸温差迅速增大。

2 对策

①在DCS上在四抽至小机总逆止门前疏水手动门后加装一个温度变送器和就地加装温度计，以便在机组启动过程中能够监视四抽至小机逆止门前时候疏水情况;②由于四抽至除氧器逆止门前无疏水，经就地核实，四抽至小机用汽管道就是在四抽至除氧器逆止门前很近的管道引出，故四抽至除氧器逆止门前确实无需要设计加疏水，这样中压缸后半部分就只有唯一的一路疏水（四抽至小机逆止门前的疏水）一旦中压缸疏水量增大，必将导致只能靠四抽至小机总逆止门前疏水，可能存在疏水走不赢的情况，我们分析认为现场只能通过一个（四抽至小机总的逆止门前）疏水是否可靠。加强对水质的监督，防止水质不合格的杂质在疏水通流部分结垢或者将疏水管道的弯头部分堵塞，保证这个疏水管道的通流面积正常，必要时对该管道进行加粗.在四抽至除氧器逆止门前水平管道（的适当位置加装一个管径合适的疏水管道，这样就既可以完全保证中压缸后半部分的完全疏水，又可以保证另一路疏水故障的情况，能够保证中压缸的正常疏水;③机组启动过程中，一定要加强监视各个疏水温度的监视，当发现疏水温度不正常时，一定要查清楚原因，防止疏水不畅，引起水冲击事故的发生。

3 結论

通过以上的较小的改造，基本上保证了中压缸在各种状态下的启动，均能可靠的疏水，保证了中压缸正常的上下缸温差，避免因上下缸温差大导致大轴弯曲事故的发生。

参考文献：

[1]康松，杨建明等.东南大学，汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社，2000.

徐伟光（1976-），男，本科，本科，工程师、高级技师，现工作于长安益阳发电有限公司从事集控运行工作。