D10汽轮机的高压通流受阻运行分析

孔庆甫

（杭州华电半山发电有限公司，杭州 310015）

D10汽轮机的高压通流受阻运行分析

孔庆甫

（杭州华电半山发电有限公司，杭州 310015）

根据某D10型汽轮机组出现的带负荷能力下降情况，通过各类试验数据分析，运用排除法，确认因故障造成高压缸内通流面积减小、通流受阻，导致机组不能带到额定负荷，提出了相应的预防监测措施。

D10汽轮机；高压缸；通流受阻；预防监测

D10型汽轮机是S109FA燃气－蒸汽联合循环机组配套的汽轮机，由美国通用电气GE公司制造。其本体通流部分一般很少发生故障，但故障一旦发生，损失将十分巨大。因此，国内使用单位对此均十分关注。

本文介绍分析一起D10型汽轮机的高压通流部分故障，希望与同行共同探讨，进一步提高D10型汽轮机的安全运行水平。

1 D10型汽轮机简介

D10型汽轮机为三压、一次中间再热、无抽汽、凝汽冲动式机组。高中压合缸，通流部分反向布置。高压缸内无调节级，有12个压力级，中压缸有9个压力级。低压缸为双流程向下排汽型，通流部分反向布置，其内缸为通流部分，外缸为排汽部分，内缸上有2×6个压力级。高中压各级叶轮上均开有Φ50 mm的平衡孔。高中压转子与低压转子为锻造结构，用整锻式刚性联轴器联接；低压转子和发电机转子采用波形半挠性联轴器联接。汽机转子由4个径向轴承（3号、4号、5号、6号）支承。径向轴承为可倾瓦形式，可自对中。

高压缸采用全周进汽，不设调节级。由1套高压联合阀MSCV控制高压缸进汽，进汽口位于高中压合缸的下缸中部，排汽口位于高压缸下缸的两侧。高压联合阀包括1个高压截止阀MSV和1个高压控制阀CV，使用同一个阀体，但有各自的操作和控制机构，高压蒸汽经高压控制阀、高压截止阀后进入高压缸作功。

中压缸采用全周进汽。由2套中压联合阀CRV控制中压缸进汽，进汽口位于中压缸下缸的两侧，中压缸排汽和低压过热蒸汽在中压排汽缸下缸汇合后经中低压连通管一起进入低压缸。中压联合阀包括1个中压主汽门RSV和1个中压调门IV，使用同一个阀体，操作和控制机构各自独立。中压蒸汽经中压调门、中压主汽门后进入中压缸作功。

低压缸进汽由中压缸排汽与余热锅炉低压过热蒸汽组成，余热锅炉低压过热蒸汽经低压主汽门ASV和低压调门ACV进入中压缸9级后，在中压缸下排汽缸与中压缸排汽混合，经中低压连通管进入低压缸作功，然后排入凝汽器。

本机配备100%的高压、中压和低压蒸汽旁路系统。

汽机缸体、轴承箱及护套采用水平中分面型，便于维护。汽缸设有检查孔，以便定期用内窥镜检查叶片状况。本机还具备不揭缸进行轴系动平衡的能力。调节系统采用电子液压调节系统。

由于汽轮机、燃气轮机和发电机同轴布置，燃气轮机启动时，汽轮机也跟随转动，这时余热锅炉还没有产生满足参数要求的蒸汽进入汽轮机。随着转速的提高，汽轮机鼓风热量增加，需要引入辅助蒸汽冷却低压通流部分。

2 高压通流受阻故障分析

2.1 故障概况

某电厂1台S109FA机组在一次正常启动过程中，当负荷加到250 MW时，发现余热锅炉的高压汽包压力偏高，达9.0 MPa；到285 MW （冬季允许运行的最高负荷约在410 MW）时，高压过热器出口压力已达10.08 MPa（允许运行的最高值）。因此停止加负荷，维持工况，查找原因。

当时该机组总运行小时数为10 398 h；总启动次数为334次。

故障前后的运行数据见表1。振动、轴向位移等运行参数基本正常。

表1 故障前后主要参数表

2.2 原因分析及处理

图1为S109FA联合循环机组高压通流部分系统图。根据高压主汽联合阀MSCV前压力（9.95 MPa）和高压缸调节级压力（9.89 MPa）基本接近的特点，对比分析历史数据后认为，高压通流受阻位置理论上应在汽机高压缸内部。但为确认故障点，逐项排查各方原因。当天机组负荷减至145 MW，进行控制阀CV活动性试验，结果正常。重新高压进汽，带负荷至280 MW，仍未找出流量受阻原因。随后又检查了高压通流管道的其他相关元件，均未发现异常。

图1 高压通流部分系统图

对系统及设备情况反复试验查找后，又进行了带负荷能力试验和控制阀CV流量特性试验。根据试验数据分析，先后排除了高压主汽联合阀MSCV滤网堵塞、控制阀CV阀芯脱落等影响因素，最终判断高压缸的通流部分有较明显阻碍汽流流通现象，可能是机械原因造成高压调节级通流面积减少、通流能力受阻而导致机组不能带到额定负荷。并根据分析排除了汽轮机高压通流部分结垢的可能。

停机后首先解体了高压主汽联合调节阀MSCV，发现高压主汽联合阀公用阀座上的控制阀CV阀座密封面有约2 mm×20 mm×150 mm的镶嵌硬质合金缺失，见图2。高中压缸揭缸检查后，发现高压1-4级静叶出汽边有明显凹瘪，全周向内弯曲变形严重。高压1-4级动叶表面也受金属撞击严重变形，见图3、4，致使蒸汽通流截面积明显变小，蒸汽汽流严重受阻，作功能力下降。

图2 公用阀座缺失的镶嵌硬质合金

图3 一级静叶受损

图4 一、 二级动叶受损

因此决定更换高压主汽联合阀MSCV的公用阀座，并更换高压1-4级动叶和1-2级静叶，修复3-4级静叶。

3 高压通流受阻的预防措施

高压主汽联合阀MSCV的控制阀CV阀座上的密封圈破损对机组安全有着极大的影响，必须尽早发现。通过分析认为可采取以下措施：

（1）缩短高压主汽联合阀MSCV的检修周期。鉴于该机组是在1万小时后出现问题，建议将5 000～8 000 h作为检修周期。不仅要进行无损探伤检查，还要检查阀座、阀芯（阀板）的吻合度，因为阀芯、阀体、密封圈由于材料、形体上的差异，受温度影响，在不同温度下存在非均匀、非同步的变形，会影响表面的抗热咬性。要重点检验控制阀CV的密封圈，确保其安全性。如果条件允许，建议定期更换，以防金属疲劳。

（2）在运行中尽量避免机组快速减负荷（Runback），减少对高压主汽联合阀MSCV的冲击。

（3）完善运行参数监测，特别是燃机惰走时间的对比，及早发现事故隐患。

4 机组惰走时间改变的影响

汽轮发电机组在解列打闸停止进汽后，转子依靠惯性继续转动的现象称为惰走。从打闸停机到转子完全静止的时间称为惰走时间。在惰走时间内，转速与时间的关系曲线称为惰走曲线。如果惰走时间急剧减少，意味着轴瓦已经磨损或机组动静部分发生了轴向或径向摩擦。惰走时间增长，则可能是汽轮机主、再热蒸汽管道或抽汽管道截止门关闭不严，有蒸汽漏入汽缸。另外，当凝汽器真空较高时，惰走时间也会增加。

S109 FA机组的惰走时间没有准确定义，因为机组在解列后，汽机停止进汽（解列前高、中、低控制阀时已经停止进汽，截止阀还未关），但燃机火焰还未熄灭，燃料继续供应，8 min后才熄火。熄火时机组转速与环境温度、压气机压比等参数有关，但同一机组相近日期的熄火转速基本接近。因此建议S109 FA机组的惰走时间从熄火时开始计算。

轴封漏汽情况在不同的S109FA机组中有较大差别，有的机组在惰走时转速只能降到30～50r/min。高压主汽联合阀MSCV的截止阀MSV通常在汽机转速降到36 r/min时关闭。因此，考虑惰走时间的零转速时，建议以100 r/min为限。

真空退出的时间对惰走时间也有影响。考虑到S109 FA机组在解列后还有蒸汽要走旁路，建议延长保持真空的时间 （约为0.5 h），待转速到100 r/min后再撤真空。运行中如发生汽机快速减载，应特别注意监视惰走时间。如果有条件记录发电机解列时的天然气累积数、熄火后的累积数、熄火转速等，对分析惰走时间更有利。

另外，如果高压主汽联合阀MSCV的控制阀CV密封圈损坏，裂缝不大时，蒸汽泄漏对燃机惰走时间影响不明显。如控制阀CV的泄漏较大，也会影响惰走时间。因此不能用惰走时间判断控制阀CV密封圈损坏与否，但可作为参考。

5 结语

高压主汽联合阀MSCV是S109FA机组的重要部件，其运行状态对机组的安全运行有极大影响，及早发现异常非常重要。因此，缩短高压主汽联合阀MSCV的检修周期，完善运行参数监测，特别是燃机惰走时间的对比，有助于及早发现事故隐患。

（本文编辑：徐 晗）

Operation Analysis of D10 Steam Turbine with High-Pressure Flow Passage Blocked

KONG Qing-fu
（Hangzhou Huadian Banshan Power Generation Corporation Limited，Hangzhou 310015，China）

In view of decreased on-load capacity of D10 steam turbine，it is confirmed that units cannot achieve the rated load because the flow passage area inside high-pressure cylinder decreases and flow passage is blocked by faults with the method of exclusion after data analysis of various tests.And corresponding precautionary monitoring measures are putforward.

D10 steam turbine；high-pressure cylinder；flow passage blocked；precautionary monitor

TK268.+3

：B

：1007-1881（2010）08-0031-03

2010-01-12

孔庆甫（1963－），男，浙江杭州人，高级工程师，长期从事火力发电厂生产管理工作。