張俊宏

（江蘇華電昆山熱電有限公司，江蘇 蘇州 215333）

某公司裝配兩套由哈爾濱電氣引進(jìn)美國(guó)GE 技術(shù)生產(chǎn)的F 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，采用分軸布置，整套聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由一臺(tái)PG9371FB 燃?xì)廨啓C(jī)、一臺(tái)哈電配套蒸汽輪機(jī)、兩臺(tái)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)余熱鍋爐及相關(guān)設(shè)備組成。兩套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組自投入商業(yè)運(yùn)行以來，參與啟停調(diào)峰時(shí)，多次發(fā)生汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)大導(dǎo)致手動(dòng)打閘的異常工況。為了讓汽輪機(jī)滿足燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)快速啟停調(diào)峰的要求，在保證安全的基礎(chǔ)上，通過查找汽輪機(jī)停機(jī)后上下缸溫差大的原因并設(shè)法分析解決，減少中速暖機(jī)的時(shí)間。一方面，可以減少燃機(jī)低負(fù)荷停留時(shí)間，對(duì)燃燒室等部件起到保護(hù)作用，降低NOX 排放，達(dá)到環(huán)保的要求；另一方面，可以降低啟動(dòng)過程中天然氣用量及廠用電量，減少余熱鍋爐啟動(dòng)排氣閥和汽輪機(jī)旁路開啟時(shí)間，節(jié)約工質(zhì)，降低汽水損失率，提質(zhì)增效。

1 汽輪機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)為哈電配套LC112/N156-11.20/3.42/1.50型三壓、再熱、兩缸、沖動(dòng)、抽凝式，高中壓合缸，通流部分反向布置，高壓缸有8 個(gè)壓力級(jí)，中壓缸有10個(gè)壓力級(jí)，進(jìn)入中壓汽缸的蒸汽做功后，與從余熱鍋爐來的低壓補(bǔ)汽混合，從中壓缸上部排汽口排出，經(jīng)中低壓連通管，分別進(jìn)入低壓缸內(nèi)缸。低壓缸為對(duì)稱雙分流結(jié)構(gòu)，蒸汽從通流部分的中部流入，經(jīng)過正反向各6 級(jí)壓力級(jí)作功后，排入安裝在低壓缸下部的凝汽器，同時(shí)，機(jī)組帶兩級(jí)抽汽，其中第一級(jí)抽汽位于高排，為非調(diào)整抽汽，第二級(jí)抽汽位于中壓缸第5 級(jí)后，為可調(diào)整抽汽（用轉(zhuǎn)動(dòng)隔板控制），用于對(duì)外供熱。汽輪機(jī)無回?zé)嵯到y(tǒng)。

2 異常情況

該公司參與保護(hù)的上下缸溫度共有5 對(duì)，分別是高中壓內(nèi)缸進(jìn)汽區(qū)上下溫度、高中壓外缸高壓進(jìn)汽區(qū)上下溫度、高中壓外缸高壓排汽區(qū)上下溫度、高中壓外缸中壓進(jìn)汽區(qū)上下溫度、中壓外缸排汽區(qū)上下溫度，溫度測(cè)點(diǎn)布置在內(nèi)外缸，測(cè)量?jī)?nèi)外缸內(nèi)壁的溫度。

該公司停機(jī)后采取措施，關(guān)閉汽輪機(jī)各路汽源（高壓主蒸汽、再熱蒸汽、低壓補(bǔ)汽、中低壓供熱等），并在破壞真空前關(guān)閉所有汽缸本體疏水，轉(zhuǎn)速到零停止軸封供汽，維持盤車連續(xù)運(yùn)行。在汽輪機(jī)停機(jī)后發(fā)現(xiàn)，25h 左右上下缸溫差大至65℃以上，超過汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)定值55℃，尤其是高中壓外缸高壓排汽區(qū)、高中壓外缸高壓進(jìn)汽區(qū)和高中壓外缸中壓進(jìn)汽區(qū)最為明顯。

當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要滿足無保護(hù)動(dòng)作條件，因此，啟動(dòng)前需退出汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)（上下缸溫差保護(hù)），并且啟動(dòng)過程中（即使是熱態(tài)啟動(dòng)），由于上下缸溫差較大，機(jī)組過臨界振動(dòng)常常超過跳閘值，不僅容易導(dǎo)致汽缸發(fā)生變形，造成動(dòng)靜摩擦使得主軸彎曲，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)損壞汽輪機(jī)，并對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響。前期為了避免汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)大，采取開啟汽缸夾層加熱，延長(zhǎng)中速暖機(jī)時(shí)間，一般為80 分鐘左右，但此臨時(shí)措施嚴(yán)重影響機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)快速啟停調(diào)峰的要求，增大燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐的能耗，增加電廠運(yùn)行的成本。

3 原因分析與處理措施

3.1 初步分析可能原因

汽輪機(jī)停機(jī)后，上下缸溫差大的影響因素有很多，經(jīng)查閱資料、討論總結(jié)并結(jié)合該公司實(shí)際情況，初步分析該公司汽輪機(jī)停機(jī)后，上下缸溫差大的影響因素主要如下幾個(gè)方面。

（1）與汽輪機(jī)本體相連接的閥門存在內(nèi)漏，如高壓聯(lián)合汽門、中壓聯(lián)合汽門、夾層加熱電動(dòng)門、高排逆止門、高排通風(fēng)閥及本體疏水等，導(dǎo)致停機(jī)后悶缸效果不理想，造成熱氣或冷氣對(duì)局部產(chǎn)生影響，使汽輪機(jī)上下缸溫差增大。

（2）汽輪機(jī)本體疏水不充分，或者疏水點(diǎn)位置設(shè)計(jì)不合理，不能將汽輪機(jī)內(nèi)凝結(jié)水有效排出，蒸汽上升而凝結(jié)水下流，導(dǎo)致上缸溫度高于下缸溫度。

（3）保溫不嚴(yán)密或不符合要求，下缸保溫不如上缸那樣易于嚴(yán)密。高中壓合缸的下缸由于抽汽管、疏水管布置多，增加了缸壁的散熱面積，又因汽缸下部基本成一個(gè)豎井狀，形成了熱對(duì)流，使冷空氣不斷進(jìn)入汽缸下部，冷空氣吸熱上升，外面的冷空氣又不斷補(bǔ)充，增加了下部缸體的散熱損失。由于熱蒸汽密度小向上聚集，冷蒸汽密度大向下聚集，因此，上缸溫度大于下缸溫度，停機(jī)后，若汽輪機(jī)本體保溫不合格，上下缸溫度下降速度變快，溫差將逐漸增大。

3.2 查找具體原因并處理

運(yùn)行中，對(duì)夾層加熱電動(dòng)門、高排通風(fēng)閥等閥后溫度進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)，存在輕微內(nèi)漏。該汽輪機(jī)各疏水管道均接至疏水?dāng)U容器各疏水集管上，各集管均有溫度測(cè)點(diǎn)，便于查找和分析是否內(nèi)漏。停機(jī)后，重新對(duì)汽輪機(jī)本體相關(guān)閥門進(jìn)行解體檢修、閥芯研磨、行程校驗(yàn)，保證其嚴(yán)密性良好，主汽門和調(diào)門進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果合格。但檢修后開機(jī)仍未能有效解決，運(yùn)行中各疏水集管溫度均在50℃以下，不內(nèi)漏。因此分析閥門內(nèi)漏對(duì)缸溫差有影響，但不是最主要的因素。

調(diào)試期間，沖轉(zhuǎn)過程中，汽輪機(jī)上下缸溫差大，導(dǎo)致沖轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)大于跳機(jī)值254um，多方查找，未找出根本原因。調(diào)閱缸溫曲線發(fā)現(xiàn)，沖轉(zhuǎn)前30 分鐘開啟本體疏水后，上下缸溫差明顯變大，因此懷疑各部位疏水不充分或位置不合理導(dǎo)致汽輪機(jī)上下缸溫差增大，在未能有效解決前，運(yùn)行規(guī)定汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前5 ～10 分鐘開啟汽缸本體疏水，對(duì)汽缸本體進(jìn)行充分疏水的同時(shí)降低本體疏水開啟后對(duì)缸溫差增大的影響，且中速1800rpm 左右開啟汽缸夾層加熱進(jìn)行暖機(jī)使上下缸溫差降至50℃以下后再升速，嚴(yán)重時(shí)暖機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)80 分鐘，執(zhí)行此臨時(shí)措施后，未再出現(xiàn)沖轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)超過跳機(jī)值254um，最大約130um。因此，本體疏水對(duì)缸溫差也有一部分影響，但停機(jī)后，仍然會(huì)短時(shí)間出現(xiàn)較大缸溫差，且仍不能滿足快速啟停要求。

投產(chǎn)后，該公司一直處于在運(yùn)狀態(tài)，期間，該公司分別對(duì)兩套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行大修，大修中對(duì)汽輪機(jī)本體疏水進(jìn)行檢查，各疏水點(diǎn)位置符合要求，且各疏水管道內(nèi)無雜物堵塞，排除了疏水不充分和位置不合理的影響。

在機(jī)組運(yùn)行期間，測(cè)量高中壓下缸保溫區(qū)域的溫度約在100 ～200℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定的控制在50℃的范圍，判斷為保溫層保溫效果下降。查閱歷史數(shù)據(jù)，分析幾次停機(jī)后溫度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)在停機(jī)后25h 內(nèi)，溫度下降率都在2℃/h 左右。因此，可以初步判斷該公司停機(jī)后上下缸溫差大，主要是由保溫效果下降引起的。

在機(jī)組大修期間，選用硅酸鋁耐火纖維氈材料按照要求對(duì)汽輪機(jī)本體的保溫進(jìn)行了徹底更換，大修后啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)上下缸缸溫差明顯變小，臨界振動(dòng)約80um，而且停機(jī)后保溫效果良好，最大上下缸溫差一般出現(xiàn)在高中壓外缸高壓排汽區(qū)約28℃，因此，可以確定保溫不嚴(yán)密或保溫不符合要求是造成該公司產(chǎn)生上下缸缸溫差的主要原因。

4 結(jié)語

在汽輪機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行或停機(jī)過程中，過大的上下缸溫差或內(nèi)外壁溫差可能導(dǎo)致汽缸變形，引起汽輪機(jī)動(dòng)靜部分碰磨，誘發(fā)汽輪機(jī)振動(dòng)甚至造成葉片斷裂、大軸永久性彎曲等嚴(yán)重后果。上下缸溫差的產(chǎn)生一般是由于汽缸的保溫不良、疏水倒串和汽缸進(jìn)水、進(jìn)冷氣等因素引起的。本文通過收集數(shù)據(jù)、查閱歷史曲線，從汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行操作等多角度入手，查找分析原因并解決以減小上下缸溫差，最終成功縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，降低了啟動(dòng)過程的廠用電量及啟動(dòng)氣耗，為公司今后經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。