东方汽轮机2× 660MW机组高压缸胀差安装及分析

薛宏涛

摘 要：本文根据东方汽轮机2×660MW汽轮机TSI系统的调试，参考机组实际运行过程中，高压缸胀差参数的监视以及变化趋势，判断汽轮机转子和高压缸膨胀情况，以及对出现的负胀差的分析，为运行人员提供准确可靠的汽轮机监视参数，判断机组运行状态，确保机组长期安全运行的可靠性。

关键词：电涡流；探头；胀差；负胀差；热力计算书

1 简介

印度Krishnapatnam（科瑞希纳）2×660MW燃煤超超临界机组，其中汽轮机为东方汽轮机厂生产的半超超界参数、中间一次再热、三缸四排汽凝汽式N660-24.2/565/600型汽轮机，其中主蒸汽温度565℃，再热蒸汽温度为600℃，该机型为东方汽轮机厂生产的最新型的机组，分别为世界第一、第二台。因此在机组调试过程当中，汽轮机的各个参数，特别是TSI监视的参数，为运行人员以及调试人员提供准确可靠的信息，关系到机组的安全运行。汽轮机监视系统（TSI）采用 MMS6000 监控系统，安全监视装置由转速监视器、偏心监视器、轴位移监 视器、胀差监视器、盖振监视器、轴振监视器和热膨胀监视器组成。

其中，汽轮机转子与汽缸的相对膨胀的差值，称为胀差。习惯上规定转子膨胀大于汽缸膨胀时的胀差值为正胀差，汽缸膨胀大于转子膨胀时的胀差值为负胀差。胀差数值是很重要的运行参数，为运行和调试人员提供机组状态信息，若胀差超限，则热工保护动作使汽轮机机跳闸、停机。

2 系统调试

2.1 带电以及通道检查

外部电源由主副两路输入，任一路工作，其余一路作备用，任何一路或两路电源故障均有报警指示输出。外部电源经处理后进入两块 24VDC 电源模块，其中任何一块电源故障均有报警输出。根据厂家（设计院）提供的图纸资料，对系统的柜内电源模块接线进行逐一检查核对，柜内接线检查完成后，检查从汽轮机就地测点位置到柜内通道的接线以及完成系统输出到DCS系统进行显示的测点，在所有的检查完成后，系统带电，可以进行下一步具体调试和实验。

2.2 胀差探头的安装调试

（1）传感器安装定位

在汽轮机转子推轴定位以后，根据测量范围，东方汽轮机量程为-8.5mm至12.5mm，把传感器调整到适当的位置，确保传感器探头断面和被测量面保持平行。

（2）传感器调试

理论分析和实验都已证明，电涡流强度与距离的关系为，当x改变时，电涡流密度也发生变化，即电涡流强度随距离x的变化而变化。根据线圈—导体系统的电磁作用，可以得到金属导体表面的电涡流强度为：

式中： I1——线圈激励电流；I2——金属导体中等效电流；

x——线圈到金属导体表面距离；ras——线圈外径。

根据上式作出的归一化曲线如图所示：

以上分析表明：电涡流强度与距离x呈非线性关系，且随着x/ras的增加而迅速减小。当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在x/ras<<1（一般取0.05～0.15）的条件下才能得到较好的线性和较高的灵敏度。

鉴于上面的理论分析，由于探头线圈的尺寸是固定不变的，所以，探头安到测量面的距离越远，探头的测量线性度就会越差，并且测量的响应电流就会越小，所以安装距离不能太大。而且还存在这种固有的非线性的响应关系，所以胀差探头在安装完成后，需要在就地实际走线性，检查探头和测量面的垂直度，以及探头本身的线性度。做好记录，具体详细数据，见下表1：

线性度走完成后，固定零位，该机组的零位固定值为，电压：-10.24V 示数：0mm.

3 问题以及处理方法

该机组2014年11月21日2点56分首次冲机，冲机方式是中压缸启动。盘车状态下，高压缸胀差值为0.33mm；转速为200rpm时，高压缸胀差值为0.429mm；转速为500rpm时，高压缸胀差为1.35mm；转速为1500rpm时，高压缸胀差为1.83mm；进行4个小时的暖机，高压缸胀差为3.18mm；首次定速3000rpm，高压缸胀差2.38mm。然后交给电气做实验。

11月22日5点51分，机组首次并网完成，整个过程中，高压缸胀差一直为正的，说明转子膨胀比高压缸体膨胀要快，因为采用中压缸启动，这时候高压缸不进汽，所以高压缸不做功。当机组完成切缸后，高压缸胀差为2.03mm；机组负荷升到70MW，高压缸胀差为2.17mm；机组负荷升到92MW，此时高压缸胀差为2.42mm。首次燃油并网，并网完成后，机组停机消缺。

2015年2月3机组重新启动，冲机、并网、升负荷；过程中，高压缸胀差和之前第一次启动没有区别。机组切缸完成，升负荷过程中，高压缸胀差的变化见下表2：

由表中运行参数不难得出，该汽轮机在完成切缸、升负荷过程中，高压缸的膨胀一直要比汽轮机转子的膨胀要快，也就是出现了负胀差；而且在机组达到满负荷后，胀差一直稳定在-4.75mm左右。

为了解决这样的问题，首先，热工专业确认探头安装的方向没有问题，确认TSI卡件内部设置没有问题；汽机专业确认在整个冲机、升负荷的过程中的进汽压力、温度、流量；轴封供汽，汽缸保温层的保温效果；真空变化影响；润滑油温度，在整个过程中，对以上会引起胀差变化的原因都进行了实际实验和分析，都没有任何问题。

最后再咨询汽轮机厂家，重新确认汽轮机的热力计算书；因为是东方汽轮机厂生产的第一台这种半超超临界（主蒸汽温度565℃，再热蒸汽温度为600℃）汽轮机，所以汽轮机的参数会和之前型号的机组有不同之处。最后，经过汽轮机厂核算热力计算书，该型号的机组在正常运行过程中，高压缸的膨胀比转子的膨胀要大。鉴于这样的结论，重新修改高压缸胀差大停机值和报警值，并且对测量的线性度量程进行了修改，修改后具体值详见表1；报警值改为10.3mm和-6.3mm，跳机值修改为11.6mm和-8.5mm。

4 总结

印度科瑞希纳2×660MW机组TSI系统可以准确可靠地监视汽轮机参数，特别是高压缸胀差参数，在整个试运过程当中，调试人员和安裝人员以及东方汽轮机厂家，对该问题做了深入的分析和提出了最优的解决方案，在机组运行中，TSI系统以及胀差信号，安全可靠地监视汽轮机参数，为机组完成COD进入商业运行打下了坚实的基础。

参考文献

[1]徐广喜.东方200MW汽轮机汽缸胀差超限控制方法[J].河南电力，1997，（3）：49-51.

[2]丁亮，翟辉.200MW汽轮机组运行时高压缸胀差增大原因的分析[J].河南电力，2005，（2）：33-34.