论文部分内容阅读
摘要：怀安热电2*330MW燃煤机组采用上海汽轮机制造的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、直接空冷抽汽凝汽式汽轮机。在汽轮机启动、运行或停机过程中，过大的上下缸及内外壁温差可能导致汽缸变型，引起汽轮机动静部分碰磨，诱发汽轮机振动甚至造成大轴的弯曲。上下缸温差的产生一般是由于汽缸的保温不良、疏水倒串和汽缸进冷水、进冷气或者一些不可避免因素引起的，由于汽轮机上下缸出现温差的原因多种多样，而且缸温差过大的危害比较严重，所以本文从我厂汽轮机入手，分析上下缸温差过大的原因，并提出相应的措施。
关键词：汽轮机；上下缸温差；原因；措施
一、上下缸温差形成的原因
1.1非设备及操作异常
1.1.1机组启动时
机组在启动过程中汽缸内的热汽流偏于向上流动，启动初期部分凝结放热，凝结水在下缸形成水膜从而影响下缸传热，造成下缸温升比上缸慢，但是在机组带上一定的负荷之后汽缸内壁已有较高的温度，由于此时机组进汽量明显增加，汽缸内汽体流速流量增大冲刷及卷带作用显著加强，下缸水膜不易形成，传热相对加强。另外，高、低压加热器随机投入加之缸体疏水作用，并网初期抽汽门起到很大的疏水及导流作用，加速了缸体的传热，下缸温度上升速度会增快至与上缸同步。
1.1.2机组停机时
停机时下缸温度会低于上缸。中压下缸抽汽管道较多，相对缸体来说管壁较薄、热容量小、冷却快、散热面积大，一般停机后下缸温度水平低于上缸。
机组打闸后，汽轮机高压上缸、下缸将出现不同程度的温度反弹现象，这是冷却不充分的表现，属于正常现象。高压上缸更明显一些，这是由于高压下缸高排管道及其上的疏水管道的影响，机组打闸后，缸体及高排管道的疏水门会自动打开，凝汽器真空及重力疏水使高压下缸在打闸后仍具备一定的冷却能力。
1.1.3正常运行中
机组进汽参数、负荷急剧变化、高压加热器的不正常退出运行、单阀门与顺序阀的切换等，也会导致缸温变化，从而出现上下缸温差。
1.2结构性或设备缺陷
1.2.1疏水设计不够完善。主、再热蒸汽疏水，缸体疏水，导汽管疏水及其他疏水，先全部集中在一根疏水集管上，再通过扩容器到排汽装置。由于各疏水压力等级不能保证时时一致，从而出现个别疏水管出现返水、返汽现象。
1.2.2高、低压加热器及除氧器和热井等容器内部存在一定的蒸汽，当打开缸体疏水门（阀门可能存在内漏）时会有冷气漏入汽缸。停机后除氧器有相当大容积的水和低温蒸汽，在降压过程中，水也会不断汽化。这些带有一定压力的低温汽水在抽汽逆止门、电动门不够严密的情况下，很容易窜入基本处于常压下的汽缸，在下缸凝结吸热和流动冷却。
1.2.3机组停运后，辅汽通过轴封及不够严密的阀门窜入汽缸，或凝结水供低压汽封的减温水门不严密，轴封减温水流入缸体。
1.2.4汽机缸体夹层冷却蒸汽的流动变化，300MW以上机组采用高、中压缸合缸及内外双缸。高、中压进汽集中布置在中部，形成合缸中部的高温区，按各级做功逐步降温至两端低温区，而夹层冷却蒸汽主要作用就是冷却高温区的进汽部分。当夹层冷却或加热汽体在流动过程中，由于高中压平衡活塞汽封等处的结构发生变化或异常，使缸体加热或冷却介质流量、速度发生变化，势必在机组启动、停运、大幅度变负荷过程中使得缸体温度水平发生变化。
1.2.5高中压缸温度测点共有3 对，即：高压缸上下缸温度；中压缸进汽端上下缸温度；中压缸排汽端上下缸温度。温度的测点都布置在外缸，测量的是外缸内壁的温度。国标规定的高、中压上下缸温差是以内缸壁温为准。但现实中，高中压缸温度测点一般布置在外缸内壁面，这种布置便于现场检修和日常维护，但不能及时反映内缸金属温度的真实变化，尤其是在高中压内缸，高、中压缸进汽部分温度剧烈变化时。
1.2.6停机后，主汽门不严，主蒸汽泄露进入缸体，漏入的湿气在上缸凝结放热，致使高压下缸在停机8h后温降率仍达3℃/h，由于上述缸体温度未冷却到位，表现不够明显。
1.2.7在机组温、热态开机及甩负荷后启动情况下，冲转前要求本体和管道充分疏水，大量的高温高压疏水和蒸汽进入扩容器，使得原本处于真空状态下的扩容器变成正压状态，而此时汽机缸体内部又处于真空状态，使部分湿蒸汽倒流进入汽缸。
二、避免上下缸温差过大的措施
2.1应采用良好的保温材料和施工工艺，保证机组正常停机后的上下缸温差不超过42℃，最大不超过56℃。
2.2由于汽轮机是双层缸，当机组正常运行时，夹层汽流对外缸起冷却作用。当机组冷态启动时，为使内外缸尽可能迅速同步加热，以减小动、静胀差和热应力，缩短启动时间，此时夹层汽流即对汽缸起加热作用。合理控制夹层气流的压力、流量、时间。
2.3正常运行时，加强除氧器水位监督，定期检查水位自动调节装置和水位超限报警装置，防止发生满水事故。高、低压加热器水位调整和保护报警装置要定期进行检查试验，保证其动作可靠性。高低压加热器保护不能满足运行要求或泄漏时，禁止加热器投入运行。
2.4在机组起动前应全开主、再热蒸汽疏水门，高、低压疏水联箱应分开，疏水管应按压力顺序接入联箱，并向低压侧倾斜45°。
2.5机组温态或热态起动投轴封供汽时，应确认盘车装置运行正常，先向轴封供汽，后抽真空，并且要合理控制送轴封抽真空与锅炉点火的时间，防止送轴封时间过长导致上下缸温差过大。停机后，凝汽器真空到零，方可停止轴封供汽。
2.6机组起动或低负荷运行时，不得投入再热蒸汽减温器喷水，锅炉熄火或机组甩负荷时，应及时切断减温水，防止主再热蒸汽带水进入汽轮机。
2.7锅炉水压实验前，必须在锅炉到汽轮机的蒸汽管道加装堵板并且保证严密，打水压后的机组启动，在原有疏水系统正常投运的情况下，开启中主门前疏水手动门，并且适当提前开启高低旁。
2.8在汽轮机滑参数起动或者滑参数停机时，汽温、汽压都要严格按运行规程规定，保证必要的蒸汽过热度，一般蒸汽过热度不低于50℃。
2.9停机后如果上下缸温差大并且盘车电流较正常值大、摆动或有异音时，应查明原因及时处理。当汽封摩擦严重时，将转子高点置于最高位置，关闭汽缸疏水，保持上下缸温差，监视转子弯曲度，当确认转子弯曲度正常后，再手动盘车180°。当盘车盘不动时，严禁用吊车强行盘车。
3.0机组停运后认真执行防进水措施并且保证各阀门严密，停机后应认真监视热井、高压加热器水位和除氧器水位，防止汽轮机进水。
3.1在机组启动、运行、停运过程中，尤其要注意主、再热蒸汽减温水和高压旁路减温水的控制。主蒸汽及高旁减温水泄漏进入缸体，致使高压缸下缸温度发生突降，往往会造成机组上下缸温度剧烈变化，大轴弯曲、断叶片等恶性事故。
三、结语
330MW汽轮机一般均采用双缸、双排汽结构，高、中压缸合并。在高压上缸布置I段抽汽，高压排汽取Ⅱ段抽汽，中压下缸布置Ⅲ、Ⅳ段抽汽，中压排汽布置Ⅴ段抽汽。I、Ⅱ、Ⅲ抽汽供高加用汽，Ⅳ段抽汽供除氧器、輔汽联箱，Ⅴ段抽汽供热网及五号低加。在主、再热蒸汽管道、缸体底部、抽汽管道上布置有大量的疏水管。鉴于此种结构及系统方式，难免在机组运行、启停过程中形成上下缸温差。而上下缸温差过大的原因多种多样，如何对症下药，将上下缸温差控制在正常的范围内，希望本文对大家有所帮助。
（作者单位：国电怀安热电有限公司）
关键词：汽轮机；上下缸温差；原因；措施
一、上下缸温差形成的原因
1.1非设备及操作异常
1.1.1机组启动时
机组在启动过程中汽缸内的热汽流偏于向上流动，启动初期部分凝结放热，凝结水在下缸形成水膜从而影响下缸传热，造成下缸温升比上缸慢，但是在机组带上一定的负荷之后汽缸内壁已有较高的温度，由于此时机组进汽量明显增加，汽缸内汽体流速流量增大冲刷及卷带作用显著加强，下缸水膜不易形成，传热相对加强。另外，高、低压加热器随机投入加之缸体疏水作用，并网初期抽汽门起到很大的疏水及导流作用，加速了缸体的传热，下缸温度上升速度会增快至与上缸同步。
1.1.2机组停机时
停机时下缸温度会低于上缸。中压下缸抽汽管道较多，相对缸体来说管壁较薄、热容量小、冷却快、散热面积大，一般停机后下缸温度水平低于上缸。
机组打闸后，汽轮机高压上缸、下缸将出现不同程度的温度反弹现象，这是冷却不充分的表现，属于正常现象。高压上缸更明显一些，这是由于高压下缸高排管道及其上的疏水管道的影响，机组打闸后，缸体及高排管道的疏水门会自动打开，凝汽器真空及重力疏水使高压下缸在打闸后仍具备一定的冷却能力。
1.1.3正常运行中
机组进汽参数、负荷急剧变化、高压加热器的不正常退出运行、单阀门与顺序阀的切换等，也会导致缸温变化，从而出现上下缸温差。
1.2结构性或设备缺陷
1.2.1疏水设计不够完善。主、再热蒸汽疏水，缸体疏水，导汽管疏水及其他疏水，先全部集中在一根疏水集管上，再通过扩容器到排汽装置。由于各疏水压力等级不能保证时时一致，从而出现个别疏水管出现返水、返汽现象。
1.2.2高、低压加热器及除氧器和热井等容器内部存在一定的蒸汽，当打开缸体疏水门（阀门可能存在内漏）时会有冷气漏入汽缸。停机后除氧器有相当大容积的水和低温蒸汽，在降压过程中，水也会不断汽化。这些带有一定压力的低温汽水在抽汽逆止门、电动门不够严密的情况下，很容易窜入基本处于常压下的汽缸，在下缸凝结吸热和流动冷却。
1.2.3机组停运后，辅汽通过轴封及不够严密的阀门窜入汽缸，或凝结水供低压汽封的减温水门不严密，轴封减温水流入缸体。
1.2.4汽机缸体夹层冷却蒸汽的流动变化，300MW以上机组采用高、中压缸合缸及内外双缸。高、中压进汽集中布置在中部，形成合缸中部的高温区，按各级做功逐步降温至两端低温区，而夹层冷却蒸汽主要作用就是冷却高温区的进汽部分。当夹层冷却或加热汽体在流动过程中，由于高中压平衡活塞汽封等处的结构发生变化或异常，使缸体加热或冷却介质流量、速度发生变化，势必在机组启动、停运、大幅度变负荷过程中使得缸体温度水平发生变化。
1.2.5高中压缸温度测点共有3 对，即：高压缸上下缸温度；中压缸进汽端上下缸温度；中压缸排汽端上下缸温度。温度的测点都布置在外缸，测量的是外缸内壁的温度。国标规定的高、中压上下缸温差是以内缸壁温为准。但现实中，高中压缸温度测点一般布置在外缸内壁面，这种布置便于现场检修和日常维护，但不能及时反映内缸金属温度的真实变化，尤其是在高中压内缸，高、中压缸进汽部分温度剧烈变化时。
1.2.6停机后，主汽门不严，主蒸汽泄露进入缸体，漏入的湿气在上缸凝结放热，致使高压下缸在停机8h后温降率仍达3℃/h，由于上述缸体温度未冷却到位，表现不够明显。
1.2.7在机组温、热态开机及甩负荷后启动情况下，冲转前要求本体和管道充分疏水，大量的高温高压疏水和蒸汽进入扩容器，使得原本处于真空状态下的扩容器变成正压状态，而此时汽机缸体内部又处于真空状态，使部分湿蒸汽倒流进入汽缸。
二、避免上下缸温差过大的措施
2.1应采用良好的保温材料和施工工艺，保证机组正常停机后的上下缸温差不超过42℃，最大不超过56℃。
2.2由于汽轮机是双层缸，当机组正常运行时，夹层汽流对外缸起冷却作用。当机组冷态启动时，为使内外缸尽可能迅速同步加热，以减小动、静胀差和热应力，缩短启动时间，此时夹层汽流即对汽缸起加热作用。合理控制夹层气流的压力、流量、时间。
2.3正常运行时，加强除氧器水位监督，定期检查水位自动调节装置和水位超限报警装置，防止发生满水事故。高、低压加热器水位调整和保护报警装置要定期进行检查试验，保证其动作可靠性。高低压加热器保护不能满足运行要求或泄漏时，禁止加热器投入运行。
2.4在机组起动前应全开主、再热蒸汽疏水门，高、低压疏水联箱应分开，疏水管应按压力顺序接入联箱，并向低压侧倾斜45°。
2.5机组温态或热态起动投轴封供汽时，应确认盘车装置运行正常，先向轴封供汽，后抽真空，并且要合理控制送轴封抽真空与锅炉点火的时间，防止送轴封时间过长导致上下缸温差过大。停机后，凝汽器真空到零，方可停止轴封供汽。
2.6机组起动或低负荷运行时，不得投入再热蒸汽减温器喷水，锅炉熄火或机组甩负荷时，应及时切断减温水，防止主再热蒸汽带水进入汽轮机。
2.7锅炉水压实验前，必须在锅炉到汽轮机的蒸汽管道加装堵板并且保证严密，打水压后的机组启动，在原有疏水系统正常投运的情况下，开启中主门前疏水手动门，并且适当提前开启高低旁。
2.8在汽轮机滑参数起动或者滑参数停机时，汽温、汽压都要严格按运行规程规定，保证必要的蒸汽过热度，一般蒸汽过热度不低于50℃。
2.9停机后如果上下缸温差大并且盘车电流较正常值大、摆动或有异音时，应查明原因及时处理。当汽封摩擦严重时，将转子高点置于最高位置，关闭汽缸疏水，保持上下缸温差，监视转子弯曲度，当确认转子弯曲度正常后，再手动盘车180°。当盘车盘不动时，严禁用吊车强行盘车。
3.0机组停运后认真执行防进水措施并且保证各阀门严密，停机后应认真监视热井、高压加热器水位和除氧器水位，防止汽轮机进水。
3.1在机组启动、运行、停运过程中，尤其要注意主、再热蒸汽减温水和高压旁路减温水的控制。主蒸汽及高旁减温水泄漏进入缸体，致使高压缸下缸温度发生突降，往往会造成机组上下缸温度剧烈变化，大轴弯曲、断叶片等恶性事故。
三、结语
330MW汽轮机一般均采用双缸、双排汽结构，高、中压缸合并。在高压上缸布置I段抽汽，高压排汽取Ⅱ段抽汽，中压下缸布置Ⅲ、Ⅳ段抽汽，中压排汽布置Ⅴ段抽汽。I、Ⅱ、Ⅲ抽汽供高加用汽，Ⅳ段抽汽供除氧器、輔汽联箱，Ⅴ段抽汽供热网及五号低加。在主、再热蒸汽管道、缸体底部、抽汽管道上布置有大量的疏水管。鉴于此种结构及系统方式，难免在机组运行、启停过程中形成上下缸温差。而上下缸温差过大的原因多种多样，如何对症下药，将上下缸温差控制在正常的范围内，希望本文对大家有所帮助。
（作者单位：国电怀安热电有限公司）