降低汽轮机中排口和三抽口金属温差的改造及运行调整

黄碧亮，侯剑雄

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519000）

经验交流

降低汽轮机中排口和三抽口金属温差的改造及运行调整

黄碧亮，侯剑雄

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519000）

广东珠海金湾发电有限公司3、4号汽轮机在启动及停运过程中，汽轮机中排口和三抽口上下金属温差超限，运用各种运行手段调整均无效，严重影响汽轮机的安全运行。通过大量运行数据分析，查找汽轮机上下金属温差超限的原因，采用有针对性的疏水系统改造及运行调整，有效将汽轮机金属温差控制在允许范围内，提高了汽轮机运行的可靠性，为国产汽轮机组在启停过程中上下缸温差控制提供借鉴。

汽轮机；金属温差；改造；运行调整

广东珠海金湾发电有限公司3、4号机组为上海电气集团600 MW超临界机组，锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的四角切圆燃烧方式超临界变压运行螺旋管圈直流炉，主汽压力／再热汽压力为25.4 MPa／4.39 MPa，主汽温度／再热汽温度为571℃／569℃；汽轮机由上海汽轮机有限公司生产，型号为N600-24.2／566／566，其本体疏水管路布置方式为集管式，即多条支路疏水汇入1根集管经扩容后进入凝汽器。汽轮机上下缸一般有3个温度测点，分别布置在高压排汽口、中压排汽口及三段抽汽口，如果金属温差超限，将引起汽缸向上或向下拱起，轻则破坏汽缸结合面的严密性，重则使汽缸径向间隙减小甚至消失，造成动静摩擦，汽轮机转子弯曲，甚至导致设备损坏，给汽轮机安全、经济运行带来重大隐患［1-3］。

1 存在问题

a.随着凝汽器轴封、真空系统投入运行，中排口和三抽口温差逐渐增大，汽轮机冲转后温差上升速率持续加快，温差最高点出现在汽轮机转速3 000 r／min附近，分别为67.02℃和96.63℃，机组并网后投入3号高加运行，上述两点温差快速恢复至正常水平。汽轮机启动期间，增大或减小轴封压力、改变汽缸各疏水阀的开关状态，均对上述两点温差变化趋势无影响，改造前汽轮机启动温差曲线如图1所示。

b.汽轮机打闸后盘车初期，中排口和三抽口温差缓慢上升，随着轴封、真空系统退出运行，中排口和三抽口温差升至68.65℃和66.54℃，远高于正常水平（42℃）。在汽轮机盘车全程，增大或减小轴封压力、改变汽缸各疏水阀的开关状态，均对上述两点温差变化趋势无影响，改造前汽轮机停运温差曲线如图2所示。

图1 改造前汽轮机启动温差曲线

图2 改造前汽轮机停运温差曲线

2 原因分析

a.机组在启动过程中，汽缸内热汽流向上运动，凝结水在下缸形成水膜影响传热，造成下缸温升比上缸慢，但应控制上下缸温差不超过55.6℃，否则作停机处理［4］。由图1可知，在凝汽器真空系统投入运行至锅炉升压期间，漏入汽缸的轴封蒸汽在自然流动时，冷热蒸汽上下分层，直接导致汽缸产生温差。

b.汽轮机疏水集管布置不合理。由图3可知，汽轮机疏水集管共4根，分别为高压疏水集管、次高压疏水集管、中压疏水集管和低压疏水集管。随着锅炉升压，再热器管道的疏水压力和流量增加，使中压疏水集管内部压力上升，其中集管内低温疏水蒸汽沿着中压导汽管返回中压调门前，经过不严密的中压调门进入中压缸本体，冷热蒸汽的上下流动直接导致中压缸排汽端温差增大。同理，集管内低温疏水蒸汽沿着三抽口返回中压缸，快速冷却中压缸，导致三抽口温差增大［5］。

c.在机组启动过程中，汽轮机相关本体疏水阀处于连锁打开状态，如手动关闭三抽汽管道的疏水阀，则中压缸三抽口位置的低温蒸汽和疏水无法排至凝汽器，导致上下缸温差增大［6］。

图3 凝汽器疏水集管布置图

3 解决措施

a.对汽轮机本体疏水布置进行改造。如图4所示，通过疏水启停过程的压力分析，将汽轮机高／中压缸的平衡管疏水、高／中压外缸疏水、中压导汽管疏水、三抽逆止门前疏水、四抽逆止门前疏水等汇集至A凝汽器的疏水扩容器备用集管，即高压再热器疏水管路与上述疏水管路拆离至不同的疏水集管，在锅炉升压或降压时，曾经出现疏水倒窜的管路都将以正常流向将疏水导入凝汽器，消除了疏水倒流的可能性。

图4 疏水集管改造后系统图

b.对高加的启动方式进行优化，由原来230 MW负荷启动改为随汽轮机滑压启动。当冲转参数达到额定值，随着汽轮机转速的上升，三抽口的蒸汽进入高加流入凝汽器，快速流动的蒸汽加快了下部金属的温升速率，达到降低上下缸体金属温差的目的［7］。

c.在汽轮机停机时，尽量延长凝汽器真空、轴封系统的运行时间。汽轮机打闸后，锅炉仍有一定的压力，如将凝汽器轴封和真空系统停运，由于高中压主汽门和调门的严密性有限，漏入汽缸的蒸汽处于自由流动状态，冷蒸汽向下流动，热蒸汽向上流动，将导致金属温差迅速增大。

d.在停机期间，对汽缸上下金属温度测点进行校验，确保其准确性，完善监视金属温差变化的基础性保障措施。

4 改造效果

a.经过疏水改造和高加随汽轮机滑压启动的技术改造，汽轮机冲转至600 r／min时，中排口和三抽口金属温差最高为37.76℃和19.99℃，远优于改造前情况，且汽轮机继续冲转后温差快速降至正常水平，改造效果明显，改造后汽轮机启动温差曲线如图5所示。

图5 改造后汽轮机启动温差曲线

b.汽轮机打闸至停运真空系统期间，中排口和三抽口金属温差缓慢上升且最高值为27.45℃和16.06℃，当停运轴封、真空系统后，金属温差快速上升至35.49℃和21.31℃。重新恢复轴封和真空系统运行，温差立即下降，且始终维持在正常水平（＜42℃），即停运后尽量延长凝汽器轴封、真空系统的运行时间有利于稳定金属温差，疏水系统改造及运行优化效果良好，改造后汽轮机停运温差曲线如图6所示。

图6 改造后汽轮机停运温差曲线

5 结束语

汽轮机本体结构复杂，影响汽轮机中排口和三抽口金属温差的因素也比较多，从设备系统结构上着手［8］，结合汽轮机启停过程各参数的变化特点，查找影响汽轮机中排口和三抽口金属温差大的原因，结合机组启动运行方式的优化调整，并利用停机期间的疏水集管改造，很好地解决了中压缸上下金属温差大的问题，从而保证了机组安全经济运行。

［1］ 王志华，陈红铁.上汽600 MW汽轮机上下缸温差大的原因［J］.山西能源与节能，2007，12（2）：19-20.

［2］ 傅家鸿.汽轮机安全监测保护装置的发展状况［J］.东北电力技术，1998，19（12）：31-37.

［3］ 梁振明，乔永成.汽轮机启停过程中上下缸温差增大的控制［J］.中国电力，2010，55（8）：31-33.

［4］ 史新刚，沈国平.600 MW汽轮机上下缸温差研究与对策［J］.热力透平，2008，37（4）：269-271.

［5］ 熊大健，邹光球.600 MW机组冷态起动汽轮机高压内缸温差及振动偏大原因分析［J］.热力发电，2008，37（5）：54-57.

［6］ 李艳松，林 英，张桂春.B25汽轮发电机组汽缸法兰温差超标的处理［J］.东北电力技术，2004，25（12）：34-36.

［7］ 李 军.600 MW汽轮机主要问题分析及节能措施［J］.东北电力技术，2008，29（4）：21-24.

［8］ DLT 609—1996，300 MW级汽轮机运行导则［S］.

Improvement and Operation Adjustment for Decreasing Turbine Metal Temperature Difference of IP Exhaust and No.3 Steam Extraction

HUANG Bi⁃liang，HOU Jian⁃xiong
（Guangdong Zhuhai Jinwan Power Plant Company Limited，Zhuhai，Guangdong 519000，China）

During the process of starting up and shutting down，the metal temperature difference of NO.3 and NO.4 steam turbines IP exhaust and No.3 steam extraction exceed the temperature limitation.It will endanger the safety of steam turbines when changing tur⁃bine operation mode is invalid.This paper find the causes based on abundant data analyses.According to the improvement of the drain⁃age system and operation adjustment of the operating mode，controlling the temperature difference within the scope allowed for impro⁃ving stability is suggested.The results offer reference for temperature difference control of the domestic manufactured steam turbine cas⁃ing top／bottom during the process of starting up and shutting down.

Turbine；Metal temperature difference；Reformation；Operation adjustment

TK267

A

1004-7913（2015）06-0035-03

黄碧亮（1977—），男，硕士，工程师，主要从事火力发电厂运行技术管理工作。

2015-03-02）