冷态开机汽机中压缸上下缸温差大的原因分析及处理

顾上成 胡耀华 朱团见

【摘  要】针对某电厂#1机在冷态开机过程中中压缸上下缸温差增大的现象，从开机过程操作控制、参数变化、暖机疏水等多方面因素入手，分析了影响缸温差的主要因素，针对主要原因，进行了相应的改造，有效降低了上下缸温差，减少了对汽轮机动静部分的损害，确保了机组安全运行，为对同类型机组提供了参考价值。

【关键词】中压缸;缸温差;高加;阻汽片

1   设备状况

某电厂#1汽轮机为300 MW亚临界、中间再热、单轴双缸、双排汽、高中压合缸、低压缸双流程、凝汽式汽轮机;高、中压缸为双层缸，通流部分相对布置，高、中压外缸是合金钢铸钢件，以水平中分面成上半和下半，高压缸是冲动、反动混合式，共1+11级，其中第一级（调节级）是沖动式，即1个冲动级11个反动级，中压缸共计9级反动级。本机组设有八段非调整抽汽，其中一段抽汽点在高压缸第七级，供给设备为#1高加;二段抽汽为高压缸排汽，供给设备为#2高加;三段抽汽点在中压缸第五级，供给设备为#3高加;四段抽汽为中压缸排汽，四抽用户有辅汽，除氧器，A、B小机。

某电厂#1机在升速过程中，取消了中速暖机，而改为低负荷暖机，即汽机升速至3000 rmp机组初带负荷后，再进行汽轮机暖机，这样在保持汽温、汽压不变的前提下，通过增加汽轮机蒸汽流量，来提高暖机效果，从而缩短开机过程中的暖机时间。

2    汽轮机开机过程中中压缸上下缸温差大的原因

机组冷态启动过程中，影响缸温差的因素较多，综合分析主要集中在暖机疏水和高加投入两个方面。但在机组启动过程中，暖机疏水严格控制，而且从参数变化观察，缸温差的变化受高加投入影响较大。

机组启动过程中，高加随机启动易引起缸温差变大，主要原因是在负荷较低时投入高加，由于高加汽侧压力不够，疏水一般通过危急疏水至凝汽器扩容器，高加低水位甚至无水位运行，且凝汽器的负压较大，高加的汽侧通过危急疏水与凝汽器扩容器相通，高加汽侧也就处于负压状态。高加的进汽管又与汽缸底部相通，导致高中压缸内的过多蒸汽从汽缸的底部进入高加，蒸汽对汽缸底部的加热量高于对汽缸上部的加热量，所以缸温差就慢慢拉大，蒸汽温度比缸温度越高时越明显。特别中压缸上下缸温差增大较为明显，会超过50 ℃。

按照上海汽轮机厂的产品说明书指导，上下缸温差在42 ℃为报警值，温差56 ℃为停机值。汽轮机上下缸温差大会导致汽机动静部分间隙变化，发生动静摩擦，严重时引起机组振动增大，发生轴瓦损坏、大轴弯曲等事故。故某电厂#1机冷态启动，要求负荷90 MW左右时缓慢投入高加汽侧运行，基本能控制中压缸上下缸温差在40 ℃，偶尔会到45 ℃。同时，高加未能随机启动也存在弊端：

1）锅炉过热器受热面壁温、汽包水位不易控制;

2）负荷升高后投运高加热冲击大，容易引起高加泄漏事故。

3   应对处理

通过分析，冷态开机过程中中压缸上下缸温差大的主要原因是高加汽侧过早投入时，上缸加热不足引起，2018年#1机大修时采取了两个应对方案：

一是在1号中压静叶持环下半轴向端面加装阻汽片，改进中压内外缸夹层汽流分配，减小中压缸抽汽区上下缸温差，阻汽片的轴向尺寸按预留阻汽片与中压2号静叶持环之间的轴向间隙为8 mm进行加工，阻汽片安装开槽深度4 mm、宽度2.4 mm，开槽环向直径1422 mm。

二是将中压内外缸夹层汽向上半引，割掉中压内外缸夹层原加平衡重量导向管，打开外上缸堵板，加一根48×8 mm的管道接到三抽电动门门前。

方案一可有效降低凝汽器真空的抽吸效果，降低中压下缸的对流换热速率;方案二可平衡中压缸上下缸的加热蒸汽量，通过这两个方案可有效增加机组启动初期及低负荷时对中压缸上缸的加热，减少上下缸温差。

改造完成后，从#1机组启动参数观察，其他参数及操作未有过大的变化，高加随机启动，此次开机中压缸上下缸温差最大时为24 ℃，上下缸温差明显降低，改造效果明显。2019年某电厂#2机组A级检修期间采用同样的方法进行改造，改造后效果明显，机组冷态启动中压缸上下缸温差最大时为27 ℃。

4   结论

汽轮机上下缸温差增大对机组的安全运行有着极大的危害，在机组冷态启动过程中，必须控制上下缸温差在规定的范围内，改善上下缸温差可以釆用控制温升率、暖机时间、高低加启动方式、控制轴封温度及压力、改进汽缸保温等措施。通过对曲靖电厂#1机中压缸上下缸温差大原因分析并利用机组大修时机进行改造，实际启动观察效果明显，对同类型机组具有借鉴意义。

参考文献：

[1]  胥建群、康松.汽轮机原理.中国电力出版社，2000.

[2]  东源曲靖能源有限公司企业标准《汽轮机运行规程》，2012.

[3]  朱小令.《火力发电厂汽轮机组结构和存在问题分析判断与解决》，2018.

[4]  梁振明，乔永成.汽轮机启停过程中上下缸温差增大的控制，大唐阳城发电有限公司，2010.

[5]  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（2）：21-22.

[6]  谭剑雄.中压缸上下缸温差增大的原因分析[J].电力安全技术，2013（6）：55-56.

（作者单位：东源曲靖能源有限公司）