某电厂660 MW机组中压缸上下温差异常处理及预防措施

武廷俊

摘 要：某660 MW超超临界机组揭缸检修后，由于中压前内汽封、中压进汽插管密封环、中压蒸汽冷却系统缺陷导致中压缸内壁上下温差异常、再热蒸汽温度无法达到额定参数。现对该类缺陷进行分析、总结，以方便同型机组消缺，避免类似缺陷再次发生。

关键词：超超临界机组;再热蒸汽温度;中压前内汽封;中压进汽插管密封环;中压蒸汽冷却系统

0    引言

某电厂9号机为东方汽轮机厂制造的超超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为NZK660-28/600/620-1。2019年9月17日机组首次B级检修前，维持再热蒸汽620 ℃运行条件下中压缸外上半内壁温度最高不到550 ℃，下半内壁温度最高不到540 ℃，内壁上下温差未超过25 ℃;2019年11月18日B修启动后，机组再热蒸汽温度升至额定温度620 ℃后，中压外缸进汽室上半内壁温度最高升高至600 ℃，进汽室下半内壁温度达545～555 ℃，外缸进汽室内壁上下温差在53 ℃左右，汽缸温差较检修前增大20～30 ℃;将机组再热蒸汽温度降至590～600 ℃时，汽缸温差可保持在40 ℃以内。本文针对机组结构特征、相关系统运行特性，对汽缸温差超标问题进行分析、处理，总结经验并提出相关优化措施。

1    设备简介

1.1    中压缸总体结构

9号机中压缸为双层缸结构，共计10级通流做功单元，其中1～3级位于中压内缸处，4～7级位于中压1号隔板套内，8～10级位于中压2号隔板套内。机组前端部汽封共计11列汽封圈，其中#1～#2列汽封为端把汽封，悬挂于中压外缸端部外壁;#3～#6列汽封为中压前内汽封一，位于中压外缸内部;#7～#11列汽封为中压前内汽封二，位于中压内缸内部，用于密封中压进汽与中压一级隔板腔室间蒸汽。其结构如图1所示。

1.2    中压蒸汽冷却系统工作原理

中压缸再热蒸汽通过进汽管穿过外缸，除外缸与进汽管连接处温度较高外，其余温度相对较低，采用高压缸1段抽汽（抽汽温度约407 ℃），通过节流孔板减压后进入中压外缸进汽腔室降低中压外缸处温度，以保证中压进汽腔室内壁温度在530～535 ℃，最高温度不超过566 ℃，冷却后的蒸汽由3段抽汽管道流出[1]。具体流程如图2所示。

1.3    中壓进汽插管密封环工作原理

再热蒸汽由中压外缸间的插管（中压进汽插管）进入中压内缸做功，外缸进汽管道与插管之间设有密封环，防止蒸汽泄漏。中压进汽插管与中压内缸上半水平结合面通过螺栓固定，该插管与外缸配合形成腔室，在腔室内设有密封环，避免蒸汽泄漏。中压进汽管密封环采用叠片式密封，密封环分为紧环与松环两种;紧环、松环截面呈“O”型，均为整圈无缺口、无开口形式;密封环与外缸内壁、插管外壁保持较小的圆周径向间隙，建立密封隔离功能;且密封环间保持适当的轴向间隙，以便在汽轮机运行过程中沿轴向滑动，适应内外缸之间的轴向胀差[2]。

2    原因分析及处理措施

针对9号机中压外缸进汽室内壁超温原因，主要对设备状态劣化情况及中压蒸汽冷却系统进行检查，分别为：（1）利用2021年B修揭缸后对中压缸内部相关部套性能状态进行检查;（2）检查中压蒸汽冷却系统运行状态。具体检查内容如下：

2.1    中压缸内部部套性能检查

主要检查部位（图1）：（1）中压进汽管、密封环;（2）中压进汽管法兰结合面;（3）中压内缸水平中分面间隙;（4）中压前内汽封性能情况。

2.1.1    中压内缸汽缸严密性检查

对中压内缸严密性进行检查，测量内缸中分面间隙均0.05 mm塞尺不入，满足汽缸严密性要求，可排除由内缸中分面泄漏造成汽缸内壁上下温差超标的因素。

2.1.2    中压进汽插管密封环检查

对进汽插管表面涂层、密封环表面检查无损伤，进汽插管与中压内缸结合面0.05 mm塞尺不入;但左侧中压进汽插管密封环由上到下间隙分别为0.19/0.29/0.37 mm，右侧中压进汽插管密封环由上到下间隙分别为0.20/0.29/

0.33 mm（设计值：0.017～0.05 mm）;中压进汽管密封间隙超标，导致部分蒸汽无法有效密封，该因素为中压外缸进汽室上半内壁温度超标原因之一。

2.1.3    中压前内汽封汽封块性能检查

（1）中压内缸未解体前检查工作：解体中压前内汽封一上半（图1）后，检查#3～#6列汽封圈上半汽封块汽封齿有的被冲刷成锯齿形状，其中#6列汽封圈上部第二道汽封高齿最为严重，汽封块锯齿状与汽流冲刷有关。

（2）在内缸未解体状态下测量中压前内汽封二最外侧汽封齿间隙，即#7列汽封块，敲击汽封前、后，汽封间隙分别为0.65～2.00 mm、0.15～1.00 mm，汽封块退让间隙分别为1.45～1.80 mm、2.20～2.50 mm，上半汽封块膨胀总间隙分别为4.10 mm、1.50 mm，汽封块存在未回落现象。

（3）中压内缸解体后相关数据测量：1）径向间隙测量记录：汽封间隙超标主要表现为#3～#10汽封圈左侧间隙偏小，右侧间隙偏大，且右侧汽封间隙在1.00～1.50 mm。2）周向间隙测量记录：中压前轴封汽封周向间隙超标（设计0.40～0.90 mm），实测汽封周向总间隙在1.42～2.70 mm。3）汽封退让间隙记录：中压前轴封汽封退让间隙超标，实测汽封退让间隙在1.50～2.10 mm，较设计值2.50～3.00 mm偏小，且内缸段同一圈汽封左右偏差接近1 mm。