葉元杰

600 MW汽輪機(jī)低壓缸脹差超標(biāo)原因分析及處理

葉元杰

（廣州城市職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，廣東 廣州 510000）

闡述了600 MW汽輪機(jī)低壓缸脹差持續(xù)波動(dòng)并接近報(bào)警值的故障過程，從機(jī)組冷態(tài)與熱態(tài)兩方面分析原因，熱態(tài)運(yùn)行參數(shù)包括軸封供汽溫度、軸封供汽壓力、軸承油溫、凝汽器真空度、各級(jí)抽汽的壓力和溫度；冷態(tài)檢修工藝包括滑銷系統(tǒng)和軸承臺(tái)板的滑動(dòng)性能、推力軸承磨損情況、低壓缸保溫、差脹指示器。最終通過低脹零位整定和推力瓦間隙調(diào)整，以及配套措施解決了該故障。

汽缸；汽輪機(jī)；低壓缸；脹差

1 設(shè)備概況

某電廠一期工程#1、#2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)系上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)生產(chǎn)制造，容量600 MW，超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式，機(jī)組型號(hào)N600-24.2/566/566。

低壓缸由連續(xù)底腳所支承，底腳與外缸下部制成一體。底腳是支承在臺(tái)板上，臺(tái)板用地腳螺栓緊固在基礎(chǔ)上。低壓缸的結(jié)構(gòu)形狀及其支承定位方法經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，使在溫度變化時(shí)能有規(guī)律地膨脹和移動(dòng)。

機(jī)組縱向中心線和A低壓缸的橫向中心線相交的點(diǎn)為汽缸的“死點(diǎn)”，各個(gè)汽缸和軸瓦均以該點(diǎn)為基準(zhǔn)，向兩側(cè)自由膨脹。而轉(zhuǎn)子的“死點(diǎn)”在汽輪機(jī)2號(hào)瓦與3號(hào)瓦之間。由于汽缸和轉(zhuǎn)子的“死點(diǎn)”位置不同，導(dǎo)致在熱態(tài)時(shí)汽缸和轉(zhuǎn)子的相對(duì)軸向位移，形成脹差。

低壓缸脹差通過脹差指示器進(jìn)行測(cè)量。脹差指示器安裝在#6瓦軸承箱位置。低壓脹差遮斷值為16.0 mm，報(bào)警值為15.24 mm。

2 故障過程

在A級(jí)檢修后，#2號(hào)機(jī)組出現(xiàn)低壓缸脹差整體偏大的故障現(xiàn)象，而作為同型號(hào)機(jī)組，#1號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)正常。針對(duì)該故障，專業(yè)采集了#1、#2號(hào)機(jī)2015年的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行比對(duì)。

據(jù)2017年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，#1、#2號(hào)機(jī)低壓脹差在秋冬季節(jié)會(huì)緩慢增大。經(jīng)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，#2號(hào)機(jī)低壓缸脹差平均值比#1號(hào)機(jī)高出1.54 mm，其最小值均值比#1號(hào)機(jī)高出1.45 mm，最大值均值比#1號(hào)機(jī)高出1.34 mm。#2號(hào)機(jī)低壓缸脹差比#1機(jī)要高，反映出了升降負(fù)荷、季節(jié)性變化等共性因素較小。故障原因應(yīng)為#2號(hào)機(jī)自身固有原因。同時(shí)也說明，低壓缸滑銷系統(tǒng)或者軸承臺(tái)板卡澀導(dǎo)致的脹差大的可能性較小。如果滑銷或臺(tái)板卡澀，升降負(fù)荷以及季節(jié)性變化時(shí)，#2號(hào)機(jī)低脹變化應(yīng)明顯高于#1號(hào)機(jī)，但實(shí)際上工作人員并未看到這種變化。

3 原因分析

汽輪機(jī)低壓缸脹差受多方面因素影響，主要分運(yùn)行參數(shù)不合理和檢修工藝不達(dá)標(biāo)兩方面。運(yùn)行參數(shù)調(diào)整包括軸封供汽溫度、軸封供汽壓力、軸承油溫、凝汽器真空度、各級(jí)抽汽的壓力和溫度的調(diào)整；而檢修工藝包含滑銷系統(tǒng)或者軸承臺(tái)板的滑動(dòng)性能、推力軸承磨損情況、低壓缸保溫、差脹指示器故障等方面。

3.1 運(yùn)行參數(shù)不合理

3.1.1 汽輪機(jī)軸封供汽溫度

軸封供汽溫度過高將引起軸頸部分伸長(zhǎng)，導(dǎo)致低壓缸差脹增大。對(duì)比#1、#2號(hào)機(jī)4個(gè)低壓缸軸封進(jìn)回汽溫度測(cè)點(diǎn)和1個(gè)低壓軸封母管溫度測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)#2號(hào)機(jī)低壓軸封溫度有明顯偏高的情況。#1、#2號(hào)機(jī)軸封母管壓力均按30 kPa控制，沒有明顯差異。經(jīng)試驗(yàn)，#2號(hào)機(jī)軸封母管壓力由30 kPa降低至25 kPa運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)低脹有明顯變化。所以，軸封溫度和壓力對(duì)差脹的影響不大。

3.1.2 各級(jí)抽汽的溫度和壓力

#1、#2號(hào)機(jī)在滿負(fù)荷工況下，三段抽汽溫度均高出設(shè)計(jì)工況40 ℃不等。該抽汽溫度高的原因在于中壓進(jìn)汽插管不嚴(yán)，部分再熱蒸汽漏入中壓缸內(nèi)外缸夾層。這將導(dǎo)致中壓缸膨脹量增大，高壓缸負(fù)差脹變大。如果高中壓缸滑銷系統(tǒng)存在卡澀情況，則可能影響推力軸承徑向膨脹受限，使低壓缸差脹正向變大。

3.2 檢修工藝不達(dá)標(biāo)

汽缸夾層、法蘭加熱裝置的加熱溫度過低或流量過低，會(huì)導(dǎo)致汽缸膨脹量不足。#2號(hào)機(jī)低壓缸夾層無加熱，同時(shí)真空嚴(yán)密性合格，但不排除低壓缸入孔門、膨脹節(jié)上部連接處等有冷空氣漏入，進(jìn)而導(dǎo)致汽缸膨脹收縮的情況。

推力軸承磨損，導(dǎo)致軸向位移增大。比對(duì)#1、#2號(hào)機(jī)冷態(tài)和熱態(tài)升降負(fù)荷過程中，轉(zhuǎn)子軸向位移變化發(fā)現(xiàn)：同樣在210～600 MW，軸向位移變化#2號(hào)機(jī)高于#1號(hào)機(jī)，顯示#2號(hào)機(jī)推力瓦間隙應(yīng)大于#1號(hào)機(jī)，影響#2號(hào)機(jī)正向低脹0.1 mm左右，具體如表1所示。

表1 #1、#2號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

測(cè)點(diǎn)冷態(tài)210 MW300 MW600 MW高低負(fù)荷位移變化滿負(fù)荷和冷態(tài)位移變化 #1號(hào)機(jī)軸向位移1﹣0.1720.04320.012 1﹣0.11﹣0.160.06 #1號(hào)機(jī)軸向位移20.125 60.03590.008 4﹣0.14﹣0.18﹣0.27 #2號(hào)機(jī)軸向位移1﹣0.296﹣0.276 3﹣0.395 6﹣0.54﹣0.27﹣0.25 #2號(hào)機(jī)軸向位移2﹣0.135﹣0.26﹣0.373 3﹣0.52﹣0.26﹣0.39

汽缸保溫層保溫效果不佳，在冬季汽機(jī)房溫度太低或者有穿堂冷風(fēng)會(huì)導(dǎo)致低壓缸缸體膨脹量變小。但低壓缸無保溫，目前主廠房通風(fēng)機(jī)全部安排停運(yùn)。同時(shí)，未發(fā)現(xiàn)汽機(jī)房0 m層和6.9 m層有穿堂風(fēng)現(xiàn)象。

差脹指示器零位不準(zhǔn)、測(cè)點(diǎn)磨損、傳感器線性不良，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。檢查比對(duì)#1、#2號(hào)機(jī)冷態(tài)下低脹指示#1號(hào)機(jī)為0.54 mm，#2號(hào)機(jī)0.335 mm，均存在不回0的情況，應(yīng)進(jìn)行低脹0位整定，以及低脹傳感器的線性測(cè)量標(biāo)定。

4 處理措施

根據(jù)原因分析，結(jié)合檢修計(jì)劃制訂以下處理措施：①測(cè)量#2號(hào)機(jī)汽輪機(jī)K外引值，確認(rèn)是否存在偏差。K外引值是判斷轉(zhuǎn)子和汽缸相對(duì)位置的重要參考數(shù)據(jù)，K外引值與上次大修記錄值偏差應(yīng)小于0.15 mm。在機(jī)組溫度處于常溫時(shí)（≤80 ℃）停盤車，揭#4、6瓦軸承蓋，K外引值如表2所示。而測(cè)量結(jié)果顯示偏差值偏大，說明轉(zhuǎn)子位置發(fā)生了軸向偏移。②根據(jù)檢修記錄調(diào)整推力瓦間隙。修前數(shù)據(jù)顯示推力瓦間隙為0.6 mm，而標(biāo)準(zhǔn)值為0.25～0.38 mm。為了消除部分軸向偏移，將汽輪機(jī)推力瓦的推力間隙由原先的調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)。

表2 K外引值數(shù)據(jù)記錄表（單位：mm）

本次檢修數(shù)據(jù)前次檢修數(shù)據(jù)偏差值 #4瓦軸承蓋測(cè)量點(diǎn)210.35211.07﹣0.72 #6瓦軸承蓋測(cè)量點(diǎn)45.7143.712.0

為了消除脹差的測(cè)量誤差，割除低壓缸軸封進(jìn)汽管，并對(duì)內(nèi)部（全程）進(jìn)行檢查及吹掃，以防積水影響測(cè)量結(jié)果。對(duì)低壓軸封進(jìn)汽溫度測(cè)點(diǎn)、凝汽器汽側(cè)的真空表計(jì)及溫度表計(jì)進(jìn)行校正進(jìn)行校驗(yàn)。結(jié)果顯示溫度測(cè)點(diǎn)無異常。解體低壓軸封汽噴水調(diào)門，檢查其噴嘴以保證噴嘴霧化效果。

5 效果反饋

經(jīng)以上處理措施，#2號(hào)機(jī)組低壓脹差值明顯下降，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。全過程經(jīng)專業(yè)討論，形成標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)方案，并對(duì)照其他運(yùn)行機(jī)組進(jìn)行故障排查。

表3 #2號(hào)機(jī)修后脹差值記錄表（單位：mm）

#2號(hào)機(jī)平均值負(fù)荷為330 MW負(fù)荷為600 MW 14.4514.2314.89 報(bào)警值遮斷值 15.2416.0

6 結(jié)束語

本文闡述了600 MW汽輪機(jī)低壓缸脹差超標(biāo)原因分析及處理過程。其原因分析涉及熱控檢修、機(jī)務(wù)檢修、運(yùn)行維護(hù)等多方面，最終通過低脹0位整定和推力瓦間隙調(diào)整，以及一系列配套處理措施解決該故障。其過程不僅消除了電廠機(jī)組重大安全隱患，規(guī)避了跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)同類機(jī)組的類似問題也有很重要的借鑒意義。

［1］李睿思.羅定電廠#1汽輪機(jī)低壓缸差脹大問題的分析及處理［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2018（21）：210.

［2］張振宇，戚夢(mèng)瑤.600 MW機(jī)組超臨界汽輪機(jī)低壓缸脹差大的原因分析及處理［J］.浙江電力，2017，36（3）：59-61.

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.059

2095－6835（2019）14－0130－02

葉元杰（1987—），男，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人。

〔編輯：張思楠〕