600 MW机组高排蒸汽参数异常升高原因分析与现场处理

陈华桂，卢承斌

（江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

发电技术

600 MW机组高排蒸汽参数异常升高原因分析与现场处理

陈华桂，卢承斌

（江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102）

针某600 MW超临界汽轮机组运行中出现高压缸排汽温度异常升高现象，结合现场数据和高压缸结构特征分析了产生异常的原因，据此进行揭缸检查，确定高压喷嘴蒸汽室定位销焊缝开裂和脱落是致使高排汽温异常升高的主要原因，并提出相应的处理方案，维修后的运行数据表明了高排蒸汽参数恢复正常，汽机热耗率显著降低。

高压缸；温度异常；喷嘴室；调节级

某电厂一期工程安装2台600 MW超临界燃煤汽轮机发电机组。汽轮机为上海汽轮机厂生产的N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机。一期工程1号和2号机组分别于2006年3月和8月投产。2号机组于2009年11月进行了汽轮机揭缸检修；2012年2号机组进行了小修，处理了汽门阀座突出、高调门连杆、主汽门门杆等问题。2012年12月至2013年2月，2号机组进行环保改造，同期对汽轮机进行了揭缸检修。

1　参数异常经过

1.1事件经过

2014年02月21日上午11时，2号机组正常运行，负荷为490 MW，汽轮机主汽门前蒸汽压力23.6 MPa，温度565℃，锅炉给水流量1410 t/h，入炉煤量208 t/h。11时10分，为处理2号锅炉给水流量变送器故障，热工维护人员将2号锅炉给水流量强制为当前值（1425 t/h）；11时13分，汽轮机主汽门前蒸汽压力从23.7 MPa下降至22.5 MPa后又迅速上升，汽压最高上升至25.5 MPa，参数大幅波动。运行人员发现后立即将机组控制方式由自动切为手动，进行事故处理，处理期间主汽温最低降至461℃。11时32分2号机组各参数调整稳定，机组恢复正常运行。随后发现，机组在相同负荷下，高排参数出现异常升高，高压缸排汽温度上升约20℃，高压缸排汽压力上升约0.12 MPa。汽轮机高压缸排汽参数升高，一方面造成汽轮机高压缸有效焓降减小，缸效率降低，热耗上升，同时使得锅炉再热减温水量增加，机组经济性下降。

1.2参数变化情况

为全面了解异常的影响，比较了事件发生前后同样负荷下的机组主要参数，详见表1。

从表1可以看出，除高排参数比原先升高外，2号机组调节级压力比原先降低约1 MPa，高压外缸内壁温度增加37℃，高压外缸外壁温度增加24℃，高压差胀减少0.4 mm，锅炉给水流量增加近50 t/h。主蒸汽流量与原先相比却有所降低，究其原因主要是因为主蒸汽流量是由汽轮机调节级压力折算而来，调节级压力降低，故折算的主汽流量降低。

表1事件前后机组主要参数对比

2　异常原因分析

2.1汽缸结构

该机组正常运行采用喷嘴调节配汽方式，高压缸进汽由4个主蒸汽高压调节汽门控制，调门与4根上下垂直布置的进汽管相连，进汽管直接插入高压缸内缸的喷嘴室，在喷嘴室进口处采用密封环密封。喷嘴室为水平中分面结构，下喷嘴室镶嵌在高压下内缸中，通过4个搭子及喷嘴室外缘的凹槽与内缸上的凸缘固定在内缸中，上喷嘴室依靠螺栓与下喷嘴室连接，在上喷嘴室的顶部和下喷嘴室的底部分别设有导向键。因此，喷嘴室能在内缸中自由膨胀，但不会对内缸膨胀造成影响。高压喷嘴由4个喷嘴组组成，沿圆周方向整圈布置，焊接在喷嘴室中。

2.2原因排查

汽轮机通流部分结垢，会导致汽缸效率降低，高压缸排汽温度和压力升高。但结垢应该是一个较为缓慢的过程，且随着通流面积的减少，同样负荷时，机组调节级压力和一段抽汽压力应有所升高［1］。而此次事件发生前后仅20 min，且事后调节级压力和一段抽汽压力均有所降低，同样负荷下调级压力比原先低1.1 MPa，故可以排除因汽机通流部分结垢导致高排蒸汽参数升高。

若因其他异常引起汽轮机中压缸通流能力不足，也会引起高压缸排汽温度和压力上升。但此时汽机的调节级压力和一抽压力都应同趋势上升［2］。而实际情况是调节级压力和一抽压力下降，可以排除中压缸通流能力不足这一原因。

根据汽缸的结构，结合前面的参数变化分析，可以断定导致高压缸排汽参数异常，是高压内缸漏汽至内外缸夹层引起，主要有以下几方面可能原因：（1）调节级热电偶温度套管开裂；（2）高压内缸疏水管焊缝开裂；（3）高压缸进汽插管部分密封泄漏；（4）高压缸蒸汽室定位销松动或脱落。

考虑到江西丰城电厂、湖南湘潭电厂均有机组出现过由于高压喷嘴蒸汽室定位销存在焊接工艺和质量缺陷，喷嘴室与内缸之间的蒸汽漏至内外缸夹层，导致调节级压力异常、高排温度上升的情况。在高压缸进汽参数大幅波动交变应力作用下导致蒸汽室定位销焊缝开裂可能性最大，建议择机安排开缸检查，重点检查以上可能漏气的部位。

3　揭缸检查及处理

3.1揭缸情况

2015年2月下旬，机组停运后对汽轮机高压缸进行揭缸检查，发现高压内下缸喷嘴室定位销脱落，（如图1所示），高压内上缸喷嘴室定位销焊缝有裂纹（如图2所示）。高压内下缸喷嘴室定位销脱落后，导致喷嘴室与高压内缸夹层之间的蒸汽经定位销孔泄漏至高压内缸与高压外缸的夹层，造成调节级压力降低。由于高压内缸与高压外缸的夹层与高压缸排汽口相通，泄漏蒸汽的汇入又导致高压缸排汽温度和压力上升，与揭缸前的分析一致。

图1高压内下缸喷嘴室定位销脱落情况

图2高压内上缸喷嘴室定位销焊缝裂纹

3.2处理方案与工艺

根据之前的分析和揭缸检查的情况，决定对脱落的高压内下缸喷嘴室定位销进行更换，按照汽轮机制造厂提供的装配图进行安装；对高压内上缸喷嘴室定位销焊缝打磨后进行补焊处理；对调节级下半金属温度套管、高压内缸疏水管、调节级压力表管进行更换处理。按照上海汽轮机厂提供的焊接工艺，使用ENiCrFe-3直径为2.5 mm的焊接材料进行堆焊处理。

4　处理效果

经过处理后，2号机组高压缸排汽温度和压力均有所下降，与异常发生前的水平相当，调节级压力恢复正常。为对比机组检修前后的各项热力性能，在揭缸检修前和检修完成后分别对2号机组进行了热力性能试验［3］。试验测得的高压缸效率和热耗率如表2所示。

表2机组检修前后性能试验数据对比

试验结果表明，检修处理后的2号机组，在3阀全开工况下，汽轮机高压缸效率为86.23%，检修前为77.18%，高压缸效率提高了9.05%，修后试验测得汽轮机热耗率为7 758.5 kJ/（kW·h），与修前性能试验测得热耗率7 970.8 kJ/（kW·h）相比，热耗率降低了212.3 kJ/（kW·h）（约2.66%）。机组经济性得到很大提高［4］。

5　结束语

该厂2号机组高压缸排汽蒸汽参数异常的根本原因是高压内下缸喷嘴定位销焊接工艺不合格，存在质量隐患，直接原因是机组运行中主蒸汽参数大幅度波动引发定位销脱落，造成部分蒸汽经定位销孔泄漏至高压缸内外缸夹层，引起高压缸排汽温度升高。通过揭缸检查，对脱落的定位销进行重新焊接修复后，高排温度和压力都恢复正常。机组高压缸排汽蒸汽参数异常升高不仅造成机组经济性降低同时还会影响机组运行的安全性。建议同型机组今后在揭缸检修时，重点对以上部位进行检查，如发现同样问题及时予以处理。

［1］卢承斌，姚永灵.超临界600 MW汽轮机出力下降问题分析［J］.热力透平，2014，43（1）：80-82.

［2］沈永流，朱宝宇.国产引进型300 MW汽轮机通流部分改造及效益分析［J］.能源技术经济，2011，23（2）：36-39.

［3］ASME PTC6—2004汽轮机性能试验规程［S］.

［4］李 刚，胥建群，汤涛，等.汽轮机通流效率与机组热耗率关系的计算［J］.江苏电机工程，2014，33（4）：13-15.

Analysis and On-site Treatment of Abnormal Exhaust Steam Parameter Increase in HP Cylinder of 600 MW Power Unit

CHEN Huagui，LU Chengbin
（Jiangsu Frontier Electrical Power Technology Co.Ltd.，Nanjing 211102，China）

In one 600 MW supercritical power unit，the exhaust steam of the turbine's HP cylinder encountered abnormal temperature increase during its normal operation process.According to the detailed analysis on the field data and the cylinder's structural characteristics，opening-cover examination was then performed.It was found that weld joint cracking and exfoliation at the locating pin of the high pressure spraying chamber were the mean reasons for the above mentioned failures.Measures were then proposed，and the operation data obtained after maintenance indicated that the temperature of the exhaust steam had returned to the normal level.Further，the heat consumption rate had also been significantly reduced.

hhigh pressure（HP）cylinder；abnormal temperature；nozzle chamber；regulating stage

TK267

B

1009-0665（2016）01-0089-03

2015-08-05；

2015-10-20

陈华桂（1978），男，江苏姜堰人，高级工程师，从事火电机组的节能诊断及运行优化工作；

卢承斌（1971），男，江苏镇江人，高级工程师，从事汽轮机机组技术监督及故障诊断工作。