超临界660MW机组三抽温度偏高问题的分析及处理

陈友顺 范双双

摘  要：本文针对一台超临界660MW机组存在的三抽温度偏高现象，分别从汽缸中分面泄漏、中压进汽插管泄漏、中压进汽密封环失效等方面分析原因，判断造成三抽温度偏高的主要原因为中压进汽密封环失效。然后通过更换密封环、对插管处氧化皮的清理、对密封环与配合槽的热胀间隙的优化调整等措施，最终解决了三抽温度偏高的问题。提高了机组运行的经济性和安全性，同时也为其他类型的电厂提供借鉴。

关键词：超临660MW机组  三抽温度异常  密封环

中图分类号：TM621           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0079-03

Analysis and Treatment of the Problem of High Temperature in the Third Steam Extraction of Supercritical 660MW Unit

CHEN Youshun1  FAN Shuangshuang2，3

（1. Zhejiang Energy Group Yueqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang province， 325609 China;2. Northeast Electric Power University， Jilin， Jilin Province， 132001 China;3. Harbin Wohua Intelligent Power Generation Equipment Co.， Ltd.， Harbin， Heilongjiang  province， 150001  China）

Abstract： Aiming at the phenomenon of high temperature of three extraction in a supercritical 660MW unit， this paper analyzes the causes from the aspects of cylinder split leakage， middle pressure steam inlet pipe leakage and middle pressure steam inlet seal ring failure， and concludes that the main cause of high temperature of three extraction is the failure of middle pressure steam inlet seal ring. Then， by replacing the sealing ring， cleaning the oxide scale at the intubation， optimizing the adjustment of the thermal expansion gap between the sealing ring and the matching groove and other measures， the problem of high temperature of the third extraction was finally solved. At the same time， it also provides reference for other types of power plants.

Key Words： 660MW supercritical unit; third steam extraction; temperature anomaly; seal ring

随着国家对能源企业节能减排要求的不断提高，供热改造成为火电机组发展的新趋势和新方向，因此改造后的机组会遇到一系列的问题，其中比较严重的就是抽汽温度过高问题[1]。经过调研后发现，一些电厂机组改造后已经出现过类似问题[2-4]，对机组的安全经济运行产生重要影响。引发该问题的因素有很多，因此仅从单方面来排查是不够的[5-7]。本文结合现有调研及运行经验，分别从汽缸中分面泄漏、中压进汽插管泄漏、中压进汽密封环失效等方面分析了原因，并在该电厂开缸检查后发现是中压内缸螺栓断裂，导致未充分做功的再热蒸汽通过内缸中分面间隙，泄漏至三抽腔室，导致三抽温度偏高。通过优化措施，彻底解决了三抽温度偏高的异常问题。

1  机组存在问题概况

某电厂 #1机组为上海汽轮机廠生产的超临界600MW中间再热凝汽式汽轮机，型号为N600-24.2/566/566;该机组于2014年底进行通流改造，改造后型号为N660-24.2/566/566;THA工况下，三级抽汽参数（以下简称三抽）设计值为1.93MPa/457℃;改造后首次投运顺利，三抽温度符合设计要求，具体参数见表1所示。

2017年开始，发现该机组出现三抽温度逐渐升高现象，三抽温度达到了508℃，超出设计值近50℃，严重影响机组运行的经济性及安全性。#1机三抽温度变化情况如下。

（1）2017年1月15日调停前，462～472℃。

（2）2017年2月5日开机后，471～485℃。

（2）2018年3月27日开机后，483～496℃。

（4）2019年2月份开机后，最高至508℃。

2  原因分析

结合该电厂事故处理经验及#1机组的具体情况，经分析，得出#1机组三抽温度偏高的初步原因如下。

（1）由于三抽温度已经到达508℃，根据三抽。

设计温度及抽汽量（三抽THA工况设计温度为457℃、抽汽量为69t/h）核算，需要30t/h以上的再热蒸汽（566℃）泄漏到三抽腔室，才有可能将三抽蒸汽加热到508℃。基于此，假设中压内缸中分面螺栓全部断裂，蒸汽从中压内缸中分面两侧泄漏到三抽腔室，内缸中分面长度为1m，根据临界流量公式计算，需要中压内缸中分面间隙达到2.5mm，才有可能使得漏汽量达到30t/h。考虑到内缸自身刚度以及螺栓不可能全部断裂，该间隙是不可能存在的。因此也基本可以排除内缸螺栓断裂导致三抽温度偏高的可能性。

（2）其他可能使得再热蒸汽进入三抽腔室的结构中压进汽插管以及密封环结构。

综上分析，三抽温度升高可能是多种因素共同作用;中压进汽插管破损，使得蒸汽绕过密封环直接漏入三抽腔室;或是四根中压进汽插管上的密封环失效，使得蒸汽直接漏入三抽腔室。

3  故障排查与处理

3.1 故障排查

为彻底解决#1机组三抽温度偏高问题，对高中压缸采用揭缸的维修方式，根据前期分析得出的各项可能的原因逐一进行排查。

3.1.1 内缸中分面间隙

内缸中分面间隙情况满足要求，工作情况良好，未发现漏汽造成的冲刷痕迹。

3.1.2 内缸中分面螺栓

螺栓未发现断裂及裂纹，螺栓材质及其各项金属性能满足要求。

3.1.3 中压进汽插管

进汽插管工作情况良好，未出现破损现场，也未发现磨损痕迹。

3.1.4 中压进汽密封环

如表2和表3所示，通过检查发现，中压进汽密封环并没有按照正常的自由状态张开，而是在没有套筒约束的情况下，密封环处于闭合状态。如图1所示，通过测量发现，密封环外径尺寸普遍小于插管套筒内径1mm，个别密封环最大直径间隙达到2mm以上。中压4个进汽插管处均存在不同程度的现象。

通过计算，4个进汽插管漏汽面积可达5000mm2以上，相当于一个直径80mm的孔，该漏汽面积造成的高温再热蒸汽泄漏，足以使得三抽温度升高50℃。

3.2 故障定位与处理

密封环冷态安装依靠自身的弹力与插管套筒内壁紧密贴合。热态工况下，插管、密封环、套筒受热后向外膨胀。但由于密封环线胀系数较大，理论上密封环膨胀量大于插管，但同时密封环受外部套管约束，导致密封环被压入插管槽内，加之此处氧化皮较多，导致密封环在槽内发生卡涩，进而冷态时密封环与套筒间产生了间隙。经过多次机组反复启停，最终导致密封环完全卡涩、失效。

根据检查情况，在检修中，对4个中压进汽插管的密封环（共12件）全部进行更换;为防止密封环后期再次发生卡涩，对插管处的氧化皮进行了清理。同时在不影响密封效果的前提下，对密封环与配合槽的热胀间隙进行了优化调整。在#1机开机后，在各个负荷段，三抽温度大幅下降，最高约470℃。

4  结语

本文针对超临界660MW机组三抽温度偏高问题原因进行理论分析、在检修过程中排查处理、在维修后实际验证，判断中压进汽密封环失效是造成机组三抽温度偏高的主要原因。通过更换密封环、对插管处的氧化皮的清理、对密封环与配合槽的热胀间隙的优化调整等措施，彻底解决了三抽温度偏高的异常问题。

当汽轮机出现异常时，以往类似经验只可用作参考，而对于汽轮机蒸汽温度出现大幅度偏离设计值的现象，可以根据计算量化蒸汽泄漏量产生的理论影响，并与实际情况进行比对分析，以便更加准确地找出问题产生的根本原因，并采取有针对性的措施。

参考文献

[1] 周林君.抽汽供热改造安全性分析及控制策略研究[J].设备管理与维修，2020（21）：53-55.

[2] 武红亮.萨拉齐电厂1～#机组汽轮机三段抽汽温度偏高原因分析及降温措施[J].内蒙古石油化工，2018，44（7）：43-44.

[3] 胡引引.某超超临界660MW火电机组再热汽温偏低改造和抽汽供热方式比较[D].南京：东南大学，2018.

[4] 陈亮辉.600MW汽轮机#3抽口上下金属温度差大的原因分析及处理[J].华东科技：学术版，2016，（7）：267.

[5] 寇向阳.汽轮机中分面漏汽原因分析与处理[J].设备管理与维修，2019（14）：57-58.

[6] 吴仕芳，戴月进，康明.中压进汽腔的流场数值模拟比较[J].汽轮机技术，2020，62（2）：96-98.

[7] 杨焱鑫.600MW亚临界机组汽轮机刷式汽封改造及應用研究[D].广州：华南理工大学，2018.