汽轮机上下缸温差大的原因与处理

2022-09-10

引言

针对我厂#2机组大修完毕后的首次停运,机组在停运一天后发现中压缸上下缸温差大的问题,对可能产生温差大的各种因素进行逐一排除,最后确定为汽轮机大修后,因下缸保温铺设不牢靠,且下缸处区域两侧无遮挡,在一定程度上形成了空气对流,最终造成下缸温降过快,是引起机组上下缸温差增大的真正原因,并对汽轮机下缸保温进行了重新铺设加固,最终机组在停运盘车前,解决了上下缸温差大的问题,有效的遏制了机组发生汽缸变形、动静摩擦和转子弯曲的可能。

1.设备简介

汽轮机型号为NZK135-13.24/535/535型汽轮机。设计铭牌出力为135MW。额定转速3000r/min。汽轮机型式:超高压、一次中间再热、双缸双排汽单轴直接空冷凝汽式。高中压部分采用整体汽缸,高中压通流部分反向布置。高压部分为双层缸、隔板套结构,中压部分进汽采用隔热罩,通流部分单层隔板套结构,低压缸双层缸,对称分流。汽轮机组拖动的发电机型号为QF-135-2发电机,有功功率135MW。

2.汽缸上下缸温差大的原因

(1)从汽轮机的自身结构上讲:

上下缸具有不同的重量和散热面积,下缸重量大于上缸,下缸布置有抽汽管道,散热面积大,在同样的加热或冷却条件下,下缸散热快而加热慢,所以上缸温度大于下缸。

(2)从汽轮机的内部讲:

在汽缸内,热蒸汽上升,其凝结水向下流,使下缸疏水处受热条件变化,下缸温降快。

(3)从汽轮机的外部讲:

机组周围环境,运转平台以上的空气温度高于其以下的温度,气流从下向上流动,造成上下缸冷却条件不同,使上缸的温度高于下缸(我厂汽轮机汽缸下部零米一侧冷油器处有窗户,开窗容易形成空气对流现象)。

(4)从汽轮机运行时讲:

当调速汽门开启的顺序不当时,会造成部分进汽,也会使上下缸温差增大。

(5)从汽轮机停运后讲:

停机后汽缸在长时间疏水时,汽缸内易形成空气对流,温度高的空气聚集于上汽缸,而下汽缸内的空气温度低,从而面使上下缸的冷却条件不同。

(6)从汽轮机的启停操作上讲:

在机组启机过程中,汽缸疏水不及时或疏水不畅,停机后有冷汽冷水从抽汽管道返回汽缸,或高压排汽处,高排逆止门不严,导致给水返流等,也会使下缸温度下降,造成温差。

(7)从汽轮机的检修上讲:

汽缸的保温作业,由于下汽缸铺设保温工艺难度大、空间小、管道多、相对不平整,致使下汽缸保温不如上汽缸那样易于铺设严密,从而造成空气冷却下汽缸。

3.防止汽缸上下缸温差大技术措施

汽缸上下温差是造成汽轮机汽缸变形、大轴弯曲的重要原因之一,为了在操作上避免汽缸出现过大的温差,特制定如下措施:

(1)停机后防冷水冷汽进入汽轮机措施

①机组停机打闸前应关闭所有减温水调整门、截止门,保证减温水隔离彻底。

②停机打闸后及时关闭下列疏水门:高、中压缸汽缸疏水门;高中压缸进汽导管疏水门;高中压主汽门、调门疏水门;1-6段抽汽逆止门前后疏水门(3段抽汽为除氧器供汽,抽汽逆止门前后疏水门保持开启);高排逆止门前、后疏水门,就地疏水手动门。

③停机转子静止真空到零后,停止轴封供汽,关严轴封各路汽源的供汽截止门、调整门、减温水门,关闭高、中、低压缸供汽分门并开启各分管路上的所有无压疏水,开启轴封母管无压疏水门。

④停机后,应全面再次检查高中压主汽门、调门、高排逆止门、低压蝶阀、各段抽汽电动门、逆止门关闭到位。经常监视各抽汽管道的壁温,防止积水返入汽缸。

⑤及时投入连续盘车,因故连续盘车投不上应按规程要求进行定期手动盘车。

⑥停机后应加强监视高低加、轴加、除氧器、排汽装置的水位,保证各水箱水位正常,防止冷汽冷水返入抽汽管道。

⑦停机后密切监视缸温,高、中压缸上下缸温差,内缸小于35℃,外缸小于50℃,密切监视汽轮机转子偏心。对汽缸温度、温差的变化应加强监视,发现异常及时查找汇报。

⑧当机组主汽、再热器管道无压后,应保证主、再热蒸汽管道、再热汽冷段管道有压疏水门开启。

⑨保证汽轮机主机及抽汽管道保温完好,发现保温缺损、裂缝及时联系处理。

⑩冬季机组停运,应注意随时关闭厂房门窗,减少自然对流散热。

⑪停机后如果进行某项操作时汽缸温差增大,应立即停止操作恢复原状态,待查清原因后再继续操作。

(2)启、停过程中防止上下缸温差大措施

①选择合理的启动方式,冷态或热态,排汽装置真空不宜太高,控制在背压在25～35kPa即可。②汽缸送轴封时,应保证轴封系统暖管充分、彻底,供汽温度应高于汽缸最高点温度20～30℃。汽封的投入应根据启机的方式合理选择。③启动前加强监视各水箱、加热器的水位,防止串水。④汽缸加热装置暖管应首先开启联箱疏水门,再进行联箱暖管,逐一加热到夹层装置。启停机过程中加热装置的调整应根据汽缸温差情况具体调整。⑤启动和停机过程中保证主蒸汽的过热度不低于50℃,防止汽缸进入湿蒸汽。机组启动前应保证主再热蒸汽管道疏水时间足够、疏水门全开,随时注意管道系统的疏水状态检查。停机过程中应根据蒸汽温度的变化开启管道、本体疏水。⑥机组启停过程中应经常监视辅助蒸汽母管的压力、温度,保证蒸汽过热度不低于30℃。⑦不得随意解除高加、低加、除氧器水位保护;不得随意解除抽汽逆止门保护;不得随意解除各加热器的水位高低报警。

4.实例监测与分析

以阳泉市南煤龙川发电有限责任公司发电运行部2号汽轮机组为例,对其高、中压缸温运行中、停运后和启动前3阶段的上下缸温进行了三个月实时监测分析(2019年8月至10月)。

9月6日,#2机组大修后首次启动,为冷态启动,调节级区域缸温35℃,机组正常启动。机组正式并网发电运行后缸温测点显示全部在规定范围,见图1。

10月06日23:30#2机组正常停运,随后进行相关操作,停机后做好防冷水冷汽措施,#2机组停运后,中压缸内缸上375℃,内缸下359℃、内缸温差16℃,中压缸外缸上373.3℃、内缸359.7℃,外缸温差13.6℃,均在正常范围。其他参数也均在正常范围。

10月07日08:00#2机组中压缸内缸上下温差35℃,中压缸外缸上下温差35℃,内缸温差超出了规程要求的缸温范围(内缸温差不得大于35℃,外缸温差不得大于50℃),立即全面排查原因。

15:00#2机组,上下缸温差最大时显示,见图2。中压缸内缸上353.9℃,内缸下286.7℃、内缸温差67.2℃,中压缸外缸上351.6℃、外缸下286.6℃,外缸温差65℃,均超出了规程要求的缸温范围(内缸温差不得大于35℃,外缸温差不得大于50℃),继续全面排查原因,并加强监视盘车电流和转子偏心。检查了所有防汽轮机进冷水冷汽措施,全部按要求执行。检查了本体疏水系统的全部阀门和操作记录,均未发现异常,排除了运行操作不到位、不及时的可能。随后又将重心放在缸温测点上,中压下缸内外测点均显示偏低,经过排查,测点显示正常。此时,转子偏心有所上涨,但是盘车电流没有较大变化,可以确认上下缸温差是真实存在的,温差导致转子产生了少许弯曲,偏心由原来的48um上涨到了53um。随后,继续排查,发现零米冷油器处窗户未关,有形成空气对流的可能,已及时关闭。关闭后,效果不是很明显,只能继续观察查找。接着又对缸体下部的抽汽管道疏水进行了排查,也未发现异常。对高压旁路的减温水截止门、调门都进行手紧,并对门后放水手动门进行了就地检查,均未发现有水流出。随后检查全部本体疏水系统,边查找,边监视。10月08日,经过查找本体疏水系统所有管道阀门,均未发现异常。22:00中压缸内缸上271.9℃,内缸下215.2℃、内缸温差56.7℃,中压缸外缸上269.9℃、外缸下215℃,外缸温差54.9℃,内外缸温差有所下降趋势。发现温差减小后,排除了其他影响温差的因素,分析判断是否外部保温不严密导致,检查了汽缸上部保温,保温非常到位。

接着,进入缸体下部检查保温情况,进入下缸后,打开最外部的铁皮保护壳后,向上检查,发现下部缸体保温铺设不合格,大面积保温棉脱落,各抽汽管道之间保温接缝过大,下缸温测点处的保温脱落,缸温测点外部接线柱裸露。至此,中压缸上下缸温差大原因找到,认定为保温脱落,将温度测点裸露且测点处受下缸冷空气对流影响,导致温降过快,最终引起上下缸温差大,见图3。

通过查找,发现中压缸下部保温铺设不严密,导致的上下缸温差大后,针对此处的保温进行了重新铺设和加厚,并在两侧的抽汽管道处加入了风挡,对机组高中压缸体下部保温进行了重点加固,克服了保温铺设后,由于重量原因,自行脱落的情况,全部由铁丝大面积相互编织固定,最终,#2机中压缸上下缸温差逐渐减小,缸温也回归到了正常范围。中压缸内缸上壁温度63℃,内缸下壁温度53℃,外缸上壁温度62.7℃,外缸下壁温度53℃,见图4。

5.结论

(1)通过整理相关文献的研究成果,结合电力企业生产特点及安全生产中存在的技术问题,结合国家电力法律法规、行业标准及专家意见,总结了7项汽轮机产生上下缸温差大的原因分析,11项防汽轮机进入冷水冷汽措施,7项汽轮机启、停过程中防止产生上下缸温差大的措施。

(2)通过运用7项汽轮机产生上下缸温差大的原因分析法和11项防汽轮机进入冷水冷汽措施,能有效的判断出问题所在,积极的采取控制措施。采用此方法能客观准确指导电厂中发生此类故障时明确方向快速直接的找到问题所在,提升企业安全运行能力。让企业处理此类故障时,更有针对性、明确关键检查点,防止扩大故障发生。该方法能有效降低检查中的不明确、不确定、朦胧性,让电力企业安全运行更加科学合理。

(3)在工作中,造成汽轮机上下缸温差大的原因有很多,也很复杂。工作中要学会进行分析,对可能产生温差的各种因素进行逐一排除,最后找出真正原因,果断解决。机组发生上下缸温差大时要相当重视,及早的解决。正确的操作和预防措施必不可少。

摘要：在汽轮机组常见故障中,汽轮机的上下缸温差大是一种较为复杂和不确定的故障。如果不能及时有效地消除,将破坏整个机组的安全稳定。因此,有效地分析和消除汽轮机的上下缸温差大已成为我们日常维护工作的重点。根据作者多年的工作实践,本文主要介绍汽轮机组上下缸温差大产生的原因和处理两方面,仅供参考。

关键词：汽轮机,上下缸温差大,分析,处理