某600 MW超臨界機(jī)組抽汽參數(shù)異常診斷分析

徐星，黃啟龍，戴維葆

(國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院，南京 210031)

0 引言

某發(fā)電公司#1機(jī)組汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界、中間再熱、四缸四排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N600-24.2/566/566。

該機(jī)組自正式投運(yùn)以來(lái)，一直存在高壓抽汽參數(shù)偏高的現(xiàn)象，近期運(yùn)行數(shù)據(jù)表明其偏高程度進(jìn)一步加大。2012年2月，該公司進(jìn)行了汽輪機(jī)熱力性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：高壓抽汽參數(shù)嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)組熱耗率大幅增加，大大影響了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

為找出抽汽參數(shù)異常、熱耗率增大的原因，對(duì)比了機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及性能試驗(yàn)結(jié)果，重點(diǎn)從主蒸汽流量、加熱器運(yùn)行狀態(tài)、級(jí)組壓比的變化等方面進(jìn)行了分析。

1 問(wèn)題概述

從2012年性能試驗(yàn)結(jié)果及運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出：額定負(fù)荷下該機(jī)組一段抽汽壓力為7.30 MPa，較設(shè)計(jì)值5.93 MPa偏高1.37 MPa；一段抽汽溫度為377 ℃，較設(shè)計(jì)值352 ℃偏高25 ℃，一段抽汽參數(shù)嚴(yán)重偏高設(shè)計(jì)值，并且有逐漸增大的趨勢(shì)。除一段抽汽參數(shù)外，其余高壓抽汽參數(shù)也偏離設(shè)計(jì)值，詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

上述問(wèn)題如果不及時(shí)解決，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，不僅會(huì)使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能日益降低，而且會(huì)逐漸影響機(jī)組帶負(fù)荷能力，甚至威脅機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行[1]。

表1 2012年機(jī)組主要參數(shù)

注：表中數(shù)據(jù)來(lái)源于性能試驗(yàn)報(bào)告及運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2 診斷分析

2.1 主蒸汽流量變化

一般來(lái)說(shuō)，主蒸汽流量增加，各段抽汽壓力將隨之增加，抽汽溫度也會(huì)發(fā)生一定變化。高負(fù)荷下，調(diào)節(jié)級(jí)后、一段抽汽及二段抽汽壓力變化較大，其他抽汽口壓力變化較小。

600 MW負(fù)荷下主蒸汽流量達(dá)1 832 t/h，該主蒸汽流量下對(duì)應(yīng)的各段抽汽壓力及溫度見(jiàn)表2。

由表2可以看出：主蒸汽流量為1 832 t/h時(shí)，除一段抽汽壓力高出對(duì)應(yīng)工況的設(shè)計(jì)值0.8 MPa以外，其余各段抽汽壓力均與對(duì)應(yīng)工況的設(shè)計(jì)值接近。說(shuō)明主蒸汽流量增加是導(dǎo)致其余抽汽壓力較機(jī)組熱耗保證(THA)工況設(shè)計(jì)值增大的主要原因，但不是一段抽汽壓力異常上升的主要原因。

2.2 加熱器參數(shù)變化

機(jī)組在600 MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，各高壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱高加)水位均控制在正常范圍內(nèi)。表3數(shù)據(jù)表明：#1高加進(jìn)汽量較設(shè)計(jì)值偏高約60 t/h。一段抽汽壓力偏高、級(jí)內(nèi)漏汽量增大或抽汽口流通面積改變均會(huì)導(dǎo)致#1高加進(jìn)汽量偏離設(shè)計(jì)值，使加熱器在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，導(dǎo)致加熱器溫升超出設(shè)計(jì)值11.6 ℃，下端差偏大8 ℃。從運(yùn)行數(shù)據(jù)及機(jī)組安裝調(diào)試情況來(lái)看，級(jí)內(nèi)漏汽導(dǎo)致高加進(jìn)汽量增大的可能性很小。

#1高加疏水量大大增加，部分排擠了#2高加進(jìn)汽量，導(dǎo)致#2高加溫升偏低7.7 ℃，下端差偏大3.8 ℃。由于受一段抽汽、二段抽汽影響小，且加熱器處于整個(gè)高加系統(tǒng)的上游，#3高加參數(shù)變化不明顯，但也偏離了THA設(shè)計(jì)值，主要是抽汽壓力上升、進(jìn)汽量增加以及高加進(jìn)水溫度偏離設(shè)計(jì)值等因素造成的[2]。

表3 600 MW負(fù)荷下高壓加熱器運(yùn)行參數(shù)

加熱器設(shè)備狀態(tài)良好，其運(yùn)行參數(shù)表明高加系統(tǒng)運(yùn)行并不能使一段抽汽參數(shù)發(fā)生如此大的變化，反而是一段抽汽流量的大幅增加導(dǎo)致高加運(yùn)行參數(shù)較大地偏離了設(shè)計(jì)工況。

2.3 級(jí)組壓比變化

對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修正后，級(jí)組修正前、后壓比能夠從一定程度上反映汽輪機(jī)流通面積的變化情況[3]。

在上述分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)計(jì)算分析調(diào)節(jié)級(jí)后至一段抽汽口、一段抽汽口至高壓缸排汽口2個(gè)級(jí)組(分別稱作級(jí)組Ⅰ，Ⅱ)修正前、后的壓比變化情況，見(jiàn)表4。

表4 級(jí)組Ⅰ，Ⅱ修正前、后壓比變化

與正常情況相比，級(jí)組Ⅰ壓比變化8.26%，級(jí)組Ⅱ壓比變化13.90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通流結(jié)垢特征值，進(jìn)一步表明高壓缸通流部分發(fā)生了結(jié)垢。

3 結(jié)果驗(yàn)證

通過(guò)上述分析，可以判斷高壓缸通流部分發(fā)生了結(jié)垢，并認(rèn)為結(jié)垢已經(jīng)形成一定厚度，且有擴(kuò)大趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)建議提高檢修等級(jí)，揭缸檢查進(jìn)行處理。

2012年3月，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行機(jī)組大修。揭缸后發(fā)現(xiàn)高壓缸后部嚴(yán)重結(jié)垢，調(diào)節(jié)級(jí)發(fā)生部分結(jié)垢。大修結(jié)束后，機(jī)組運(yùn)行正常，高壓抽汽參數(shù)正常，機(jī)組熱耗率下降。通過(guò)分析，判斷高壓缸通流部分結(jié)垢是導(dǎo)致該機(jī)組高壓抽汽參數(shù)異常、熱耗率增加的主要原因，與實(shí)際情況一致。

4 結(jié)論

(1)上述診斷分析及揭缸結(jié)果均表明，高壓缸一段抽汽口至高壓缸排汽口之間發(fā)生大面積結(jié)垢。

(2)結(jié)垢導(dǎo)致機(jī)組主蒸汽流量增加，各段抽汽壓力隨之上升。受結(jié)垢位置影響，一段抽汽參數(shù)變化明顯，其余各段抽汽參數(shù)變化較小。

(3)一段抽汽流量較大地偏離設(shè)計(jì)值，使加熱器在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，并排擠#2高加抽汽，但對(duì)#3高加抽汽影響較小。

(4)通過(guò)計(jì)算級(jí)組壓比變化，可以進(jìn)一步診斷分析通流部分結(jié)垢情況。

(5)針對(duì)機(jī)組易結(jié)垢的情況，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)督管理，定期進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)化驗(yàn)，同時(shí)做好金屬氧化皮脫落預(yù)防工作，提高汽水品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛偉,肖增弘,牛衛(wèi)東,等.電廠熱力設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社, 2007.

[2]張振群.大容量機(jī)組高壓加熱器安全經(jīng)濟(jì)性研究[D].武漢：華中科技大學(xué),2006.

[3]李勇,徐君詔,黃萍力.凝汽式汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢診斷方法研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),2008,50(5):371-373.