300 MW汽輪機(jī)高壓缸排汽參數(shù)偏高原因分析及處理

梁權(quán)志

（廣東粵電云河發(fā)電有限公司，廣東云浮 527300）

1 汽輪機(jī)概述

廣東粵電云河發(fā)電有限公司#5、#6機(jī)組配套上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300-16.7/538/538型亞臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、單背壓式凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組[1]。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2 機(jī)組運(yùn)行存在問題

兩臺(tái)機(jī)組自2010年7月和2010年8月分別投產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)高壓缸排汽壓力和溫度與設(shè)計(jì)值比較，均相對(duì)偏高，并且隨著負(fù)荷的升高，偏差值越大。額定負(fù)荷300 MW時(shí)，#5機(jī)的高壓缸排汽壓力約3.575 MPa，高排溫度達(dá)到340℃，#6機(jī)的高壓缸排汽壓力約在3.588 MPa，高排溫度達(dá)到331℃，與設(shè)計(jì)參數(shù)（壓力3.413 MPa、溫度310.3℃）相比差距較大。

高壓缸排汽參數(shù)數(shù)值偏大，反映了機(jī)組的熱效率偏低，同時(shí)也會(huì)引起再熱器減溫水噴水量增大，增加鍋爐負(fù)擔(dān)，不利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。國(guó)內(nèi)有類似機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，高排溫度每上升2℃，高壓缸效率將降低1%，汽輪機(jī)熱耗將增加0.2%左右，煤耗將上升0.5 g/（kW·h）[3]。

表1 汽輪機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范

針對(duì)于此，公司委托廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司對(duì)兩臺(tái)機(jī)組分別進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)，為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每臺(tái)機(jī)組均在THA工況下試驗(yàn)兩次，由于此次試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組投產(chǎn)只有半年時(shí)間，試驗(yàn)時(shí)均采用“單閥”閥門控制模式。四次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明，機(jī)組高壓缸排氣溫度均較設(shè)計(jì)值有所偏高，做功性能與設(shè)計(jì)值相比相對(duì)較低，相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)參數(shù)比較如表2所示[4-5]。

表2 高壓缸設(shè)計(jì)參數(shù)與試驗(yàn)值比較

由表2可以看到，兩臺(tái)機(jī)組的兩次試驗(yàn)結(jié)果顯示：高壓缸效率與設(shè)計(jì)值相比有較大差距，其中#5機(jī)效率低于設(shè)計(jì)值約12%，#6機(jī)效率低于設(shè)計(jì)值約9%。雖然，試驗(yàn)是單閥工況下實(shí)施，存在一定的高壓調(diào)門節(jié)流損失，但通常高壓缸效率水平仍應(yīng)至少在80%以上。因此，高壓缸排汽溫度偏高應(yīng)是高壓缸效率偏低的主要因素。

3 原因分析

通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，由表2可以看到，在初參數(shù)相對(duì)較低的情況下，兩臺(tái)機(jī)組的高壓缸排汽參數(shù)都較設(shè)計(jì)值有所偏高，初步分析問題產(chǎn)生的原因可能是高壓缸內(nèi)部存在較大的蒸汽短路現(xiàn)象，部分蒸汽沒有在通流內(nèi)做功，而直接漏至高排，導(dǎo)致高壓缸排汽壓力和溫度升高，高壓缸做功效率下降。

為確認(rèn)具體原因，公司利用機(jī)組中修對(duì)汽輪機(jī)本體揭缸進(jìn)行充分檢查，并制定初步處理方案。

（1）檢查高壓缸葉片

對(duì)高壓缸通流部分的動(dòng)、靜葉片表面狀況進(jìn)行檢查，檢查高壓各級(jí)動(dòng)、靜葉柵表面是否結(jié)垢；檢查動(dòng)、靜葉片是否變形損壞。

（2）檢查各汽封處是否存在漏汽過大

1）檢查動(dòng)葉頂部汽封的徑向通流間隙是否與圖紙一致。該間隙過大會(huì)使得未做功的蒸汽漏汽量加大，導(dǎo)致下游的蒸汽溫度偏高，影響高壓缸效率。

2）檢查隔板汽封圈的安裝方向是否與圖紙一致，防止汽封圈迎汽面裝反導(dǎo)致蒸汽漏汽量加大。

3）檢查高中壓缸之間的汽封。由于汽機(jī)采用高中壓合缸結(jié)構(gòu)，在此處高中壓轉(zhuǎn)子的撓度最大，可能造成汽封圈磨損而導(dǎo)致漏汽。

（3）開缸檢查高壓缸進(jìn)汽口處是否存在漏汽

1）檢查高壓缸進(jìn)汽導(dǎo)管的密封環(huán)方向是否安裝正確。密封環(huán)一面是密封面，另一面為帶有溝槽的非密封面，兩面都能安裝正常，但若密封環(huán)的方向安裝錯(cuò)誤，密封面無法起到密封作用，導(dǎo)致漏汽直接漏入內(nèi)外缸夾層，做功工質(zhì)減少。

2）檢查高壓缸進(jìn)汽導(dǎo)管的密封環(huán)是否失去彈性或變形、受損，不起密封作用。

4 現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果

利用兩臺(tái)機(jī)組中修期間，對(duì)汽輪機(jī)本體設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)檢查。

（1）高壓缸葉片檢查。對(duì)高壓缸通流部分的動(dòng)、靜葉片表面進(jìn)行宏觀觀察，動(dòng)靜葉片狀況良好，表面基本無結(jié)垢。

（2）汽封間隙檢查。對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的高壓缸通流部分徑向汽封間隙的設(shè)計(jì)值、安裝前的測(cè)量值及中修揭缸時(shí)的測(cè)量值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比。安裝時(shí)各部分汽封間隙在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，中修揭缸時(shí)測(cè)量的通流部分汽封徑向間隙均在要求范圍內(nèi)，汽封漏汽對(duì)高壓缸效率偏低的影響因素可以忽略。

圖1 機(jī)組中修前密封環(huán)的安裝方向

（3）對(duì)高壓缸進(jìn)汽導(dǎo)管的密封環(huán)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)組的密封環(huán)方向均裝反，圖1為機(jī)組中修前密封環(huán)的安裝方向，而圖2是密封環(huán)的正確安裝方式[1]。由圖2可以看到，密封環(huán)的安裝方向應(yīng)該是有缺口的那個(gè)端面必須朝著漏汽汽流的方向，密封環(huán)沒有缺口的那個(gè)端面在蒸汽壓力的作用下緊貼密封環(huán)槽的端面以形成有效密封。

而圖1中密封環(huán)由于安裝反向，密封面無法起到有效的密封作用，導(dǎo)致高壓蒸汽在調(diào)閥后送入調(diào)節(jié)級(jí)做功時(shí)部分蒸汽漏入內(nèi)外缸夾層，并進(jìn)入一抽。因此可以判定，造成一段抽汽溫度及高壓缸排汽參數(shù)偏高、高壓缸效率下降的主要原因就是密封環(huán)的安裝工藝不符合要求。

圖2 密封環(huán)的正確安裝方向

5 處理結(jié)果

兩臺(tái)機(jī)組在中修期間對(duì)高壓缸進(jìn)汽導(dǎo)管密封環(huán)進(jìn)行了換向處理，同時(shí)為檢驗(yàn)其對(duì)高壓缸效率的影響，抽取#5機(jī)組對(duì)300 MW、270 MW和240 MW三個(gè)不同負(fù)荷再次進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)，并在同一負(fù)荷下分別用“單閥”和“順閥”兩種不同閥門控制方式下開展試驗(yàn)。為便于比較，本文僅列示#5機(jī)300 MW負(fù)荷時(shí)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果[6]，相關(guān)數(shù)據(jù)如表3所示。

將表3的結(jié)果與表2進(jìn)行對(duì)比，可以得出以下結(jié)論。

表3 密封環(huán)換向后#5機(jī)高壓缸相關(guān)參數(shù)試驗(yàn)值

（1）汽輪機(jī)的高壓缸效率有了顯著提升，#5機(jī)由中修前的75%左右提高至現(xiàn)在的83%左右；高壓缸排汽參數(shù)有了明顯改觀，排汽壓力由之前的3.57 MPa左右降至現(xiàn)在的3.47 MPa左右，排汽溫度由之前340℃降至現(xiàn)在的322℃。

（2）經(jīng)過中修的本體結(jié)構(gòu)檢查和密封環(huán)換向后，#5機(jī)組的高壓缸效率和高壓缸排汽參數(shù)較設(shè)計(jì)值仍有一定差距，這可能是由于系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)仍存在一定內(nèi)漏以及運(yùn)行參數(shù)未達(dá)到理想狀態(tài)共同作用所致，要求值班人員加強(qiáng)對(duì)各可調(diào)參數(shù)的控制。

（3）對(duì)比單閥模式和順閥模式下的高壓缸效率，發(fā)現(xiàn)順閥模式略高于單閥模式，建議日常運(yùn)行盡量采用順閥模式。

6 結(jié)語

（1）兩臺(tái)機(jī)組高壓缸排汽參數(shù)較設(shè)計(jì)參數(shù)偏高的主要原因?yàn)楦邏焊走M(jìn)汽導(dǎo)管密封環(huán)安裝反向，造成部分蒸汽未進(jìn)入高壓內(nèi)缸做功，進(jìn)而導(dǎo)致高壓缸效率大幅下降。

（2）將密封環(huán)正確換向后，經(jīng)熱力性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，#5機(jī)的高壓缸效率為83%，較之前的75%左右提升了8%；機(jī)組的高壓缸排汽參數(shù)也有了明顯降低。

（3）機(jī)組的高壓缸效率和排汽參數(shù)較設(shè)計(jì)值仍有一定差距，機(jī)組仍有節(jié)能潛力，有待開展進(jìn)一步分析研究。

［1］上海汽輪機(jī)廠.N300-16.7/538/538型300MW中間再熱凝汽式汽輪機(jī)說明書［R］.上海：上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)研究所，2008.

［2］周寶山，朱哮水，陳鵬，等.國(guó)產(chǎn)135MW汽輪機(jī)高排壓力、溫度參數(shù)偏離原因分析及處理［A］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集［C］.2006：313-315.

［3］沈永流，嚴(yán)春豪，韓靜嫻.300MW汽輪機(jī)高排溫度偏高原因分析及處理［J］.江西電力，2012（12）：87-91.

［4］廣東省粵電云河發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組熱耗性能試驗(yàn)報(bào)告［R］.廣州：廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，2010.

［5］廣東省粵電云河發(fā)電廠6號(hào)機(jī)組熱耗性能試驗(yàn)報(bào)告［R］.廣州：廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，2010.

［6］廣東省粵電云河發(fā)電廠5號(hào)機(jī)組中修后性能試驗(yàn)報(bào)告［R］.廣州：廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，2011.