蚌埠電廠1號機組汽輪機轉子惰走時間延長分析

吳海龍

摘 要：機組停機后，汽輪機惰走時間的長短是評判蒸汽系統(tǒng)嚴密性的的重要依據(jù)，這段時間偏長或偏短都是不正常的。本文針對蚌埠電廠1 號機 2015 年 11 月 1 號停機過程中汽輪機轉子惰走時間延長的異常情況，通過對 1 號機組停機過程中潤滑油、抽氣逆止門、軸封壓力、真空以及轉子惰走曲線等因素進行分析，找到了轉子惰走時間延遲的原因。為汽輪機安全運行排除隱患，避免類似情況發(fā)生提供了經驗。

關鍵詞：汽機轉子惰走延長程序逆功率

引言

汽輪機打閘后，由于慣性作用，轉子仍要繼續(xù)轉動一段時間，從主汽門和調速汽門關閉起，到轉子完全靜止的所需的時間稱為轉子的惰走時間。轉子惰走時間與轉速下降的關系曲線稱為轉子惰走曲線。正常機組都有一定的惰走時間和惰走曲線（圖一），每次停機時，應保存相同的真空變化，記錄轉子惰走時間及惰走曲線并與標準惰走曲線想比較。從曲線的差異來發(fā)現(xiàn)設備的異常和缺陷一邊及時消除。避免再次啟動時造成事故。

（1）若轉子惰走時間急劇減少，則可能是軸承已經嚴重磨損，機組動靜部分發(fā)生摩擦。

（2）若惰走時間比正常惰走時間顯著增長，則可能是主汽門和調節(jié)汽門關閉不嚴密或者高排逆止門、抽汽逆止閥漏氣進入汽缸所致。

汽輪機停機轉子惰走曲線分為三段：

第一段為剛停止送汽時，其轉速較高，鼓風摩擦損失很大（與轉速三次方成正比），主油泵在潤滑油泵起動之前往油系統(tǒng)供油，使轉速由 3000r/min 急劇下降到 1500r/min 左右，故曲線較陡。

第二段是在 1500r/min 的較低轉速下，鼓風摩擦損失顯著降低，主油泵停止向外輸油，轉子能量損失主要消耗在克服調速器、軸承和傳動齒輪等摩擦阻力上，這些損失與高速下的鼓風摩擦損失和主油泵往油系統(tǒng)供油相比要小得多，故轉速降落較慢，曲線平坦。

第三段表示轉速下降到某一定值后，因軸承潤滑油膜破壞，摩擦阻力迅速增大，轉速迅速下降到零，故曲線較陡。

二、蚌埠電廠#1機組介紹

蚌埠電廠汽輪機型號為：N630-24.2/566/566，汽輪機型式：超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、八級回熱抽汽，額定出力 630MW。機組采用復合變壓運行方式，汽輪機具有八級非調整回熱抽汽。主蒸汽經二一二布置的方式送至高壓主汽門前，經兩只高壓主汽門、四只高壓調門后，由四根高壓進汽套管用滑動接合連接方式送到各噴嘴室。蒸汽流經調節(jié)級和壓力級葉片，通過高中壓外缸下側的兩個排汽口流到再熱器。蒸汽流經再熱器后同樣采用二一二布置的方式送至中壓主汽門前，經兩只中壓主汽門、四只中壓調門進入中壓缸，通過中壓缸排汽口的兩根中低壓連通管導入兩個低壓缸中部，然后分別流向二端排汽口進入下部凝汽器。

三、蚌埠電廠#1機組轉子惰走情況

汽輪機運行參數(shù)規(guī)定：不破壞真空停機時，轉子惰走時間約為 65 分鐘;破壞真空停機時，轉子惰走時間約為 40 分鐘。根據(jù)以往記錄和曲線，#1 機停機不破壞真空時，轉子惰走時間約為 72 分鐘。然而在#1 機近年時間里三次停機轉子惰走時間分別是：（1）2014 年 11 月 15 日 0：36 分，汽機打閘發(fā)動機解列，轉子惰走時間 89 分鐘;（2）

2015 年 4 月 23 日 0：42 分，汽機打閘發(fā)電機解列，轉子惰走時間 81 分鐘;（3）2015 年 11 月 1 日 01：51 分，汽機打閘發(fā)電機解列，轉子惰走時間 155 分鐘;以上三次停機，均未破壞真空，頂軸油壓 13.5MPa，除第三次 11 月 1 日頂軸油泵在大機轉速 2480 轉/分啟動外，前兩次均在汽機打閘前啟動頂軸油泵。第三次惰走時間比第二次惰走時間增加 74 分鐘，同比增加 91%，如圖二。

四、可能導致轉子惰走時問延長的原因

1 號機組 2015 年 11 月 1 日停機過程中轉子惰走時間 155 分鐘，比設計值 65 分鐘超出約 90 分鐘，眾所周知力是改變物體運動趨勢的根本原因，因此應該從轉子受力情況著手分析以尋求惰走時間延長的根本原因。

汽輪機轉子所受力ΣF=Fp1 -Fp2-Σf 其中 Fp1 為蒸汽推力（主汽管道上閥門關閉不嚴或抽汽管道止回閥不嚴密等原因引起帶壓蒸汽泄露入汽輪機）

Fp2 為凝汽器背壓產生的阻力

Σf 軸承摩擦、主機潤滑油泵以及轉子所帶負載對轉子轉動產生的阻力轉子惰走時間延長說明轉子所承受的合外力ΣF 較之前增大，即 Fp1 增大或 Fp2 減小或Σf 減小。

4.1 轉子所受阻力Σ f 轉子所帶的主機潤滑油泵、盤車齒輪等負載每次停機基本都一樣，主要從潤滑油壓、油質和油溫考慮。機組打閘前已經啟動交流潤滑油泵，可以保證轉子轉速下降過程中潤滑油壓保持穩(wěn)定，油溫通過自動調整控制在 40℃左右，通過對潤滑油箱取樣分析潤滑油的顆粒度、粘度、含水量等參數(shù)均在合格范圍內。汽輪機打閘前啟動頂軸油泵，建立母管油壓 12.5MPa，各瓦頂軸油壓在 7～9MPa，即各軸承的油膜建立穩(wěn)定。因此軸承的阻力跟以前停機工況是接近的。

4.2 凝汽器背壓產生的阻力 Fp2 本次為不破壞真空停機，轉子惰走開始時一臺真空泵運行凝汽器背壓在 4Kpa 左右，能夠保證各級疏水的暢通，凝汽器背壓與以往停機參數(shù)相當，屬于正常。

4.3 轉子的蒸汽推力 Fp1

施加在轉子葉片上的推力的產生包括高壓缸主汽門或者中壓缸主汽門不嚴導致鍋爐來蒸汽泄露、各抽汽逆止門關閉不嚴導致各加熱器和除氧器殘余蒸汽向汽缸返汽、軸封蒸汽壓力控制不當導致蒸汽流量過大以及汽缸和各導汽管疏水不暢導致不同壓力等級的疏水穿通等幾方面。

（1）主汽門、調門：通過圖三曲線查得2015年11月1日#1機組1：51：10，鍋爐 MFT，負荷從 70MW 降至零，汽機打閘，但是汽輪機轉速保持

3000 轉/分，發(fā)電機未解列，程序逆功率未動作，到 1：51：31 秒逆功率動作，發(fā)電機解列，此時集控運行人員也進行了手動發(fā)電機解列操作。確認發(fā)電機解列后，DCS 畫面發(fā)現(xiàn)左右側高壓主汽門并未全關，左側中壓主氣門狀態(tài)顯示也未全關，左右側高壓主汽門開度分別顯示為：8.42%和 11.93%，左側中壓主氣門就地確認已經全關。

查閱圖四，機組負荷 70MW 時，也就是打閘前一秒主蒸汽流量是 263T/H，負荷到零汽機打閘后，主蒸汽流量瞬間降至 62T/H（時間是 1：51：20 秒），1 分鐘后 1：52：20 秒主蒸汽流量 55T/H，直到 1：52：35 秒主蒸汽流量降至 8.42T/H。主蒸汽流量在 60 秒內維持在 62-55T/H 之間，這在以往的停機過程中是沒有出現(xiàn)過的現(xiàn)象?！菊f明：再熱主汽門是搖板式止回類蝶閥，由安裝在彈簧室上的一個電液油動機開啟。

在閥體內，閥桿上安裝的是閥碟。閥碟有兩個可能的位置：開和關。油動遮斷閥安裝在油動機對面的軸端。在再熱主汽門動作期間，油動遮斷閥用來調節(jié)再熱主汽門開啟和關閉過程中的軸端蒸汽壓力。在中壓主汽門關閉時，油動遮斷閥動作卸去軸端蒸汽使中壓主汽門迅速關閉】由于中壓主汽門軸和襯套間的小間隙泄漏量不同，兩側油動遮斷閥動作一致性存在偏差，可引起兩側中壓主氣門開關時間并不能保持完全一致。所以個人以為，主蒸汽流量在 62-55T/H 之間的 1 分鐘內，

是由左側中壓主汽門未完全關到位和高壓主汽門兩側未關到位的共同結果所致。當左側中壓主汽門顯示完全關閉時，主蒸汽流量由 55T/H， 快速降至 8.42T/H，此時大機轉速 2850 轉/分，而這時的主蒸汽流量的存在則完全是因為高壓主汽門兩側未完全關閉到位的結果。

2：22 分設備部及維護人員對 A 側主汽門進行敲打，2：31 分對 B 側主汽門進行敲打，大機轉速大機轉速 678 轉/分，當 B 側主汽門開度關至 1.86%時，主蒸汽流量由 8.42T/H 降至 4.22T/H，2：44 分，A/B 側主汽門開度分別為-1.86%和 1.86%，主蒸汽流量由 4.22T/H 降至

2.82T/H，大機轉速大機轉速 512 轉/分，3：10 分 A/B 側主汽門開度分別為-2.86%和 1.86%，主蒸汽流量由 2.82T/H 降至 0.54T/H，大機轉速大機轉速 349 轉/分，此時的主蒸汽流量 0.54T/H 也是 2014 年 11 月

15 日和 2015 年 4 月 23 日兩次汽機打閘停機后的主蒸汽流量值，具有可對比性。

（2）抽氣逆止門：在本次#1 機打閘停機后，二抽電動門沒有全關，就地實際開度在 1/2 處，一抽、五抽、六抽和內缸疏水氣動門均內漏，雖然高中壓調節(jié)汽門，高排逆止門和其他抽汽逆止門均關閉，但是由于隱形的閥門不嚴密性都會造成轉子惰走時間加長。

（3）軸封蒸汽：每次停機時軸封壓力均為 40KPa，軸加風機正常運行，就地軸封無冒汽，與以前停機的參數(shù)相近，亦即凝汽器背壓相同時軸封蒸汽對轉子葉片的推力大小是相近的。

（4）各蒸汽室、高壓管道的疏水門：此次停機各蒸汽室、高壓管道的疏水門正常動作，與以前停機的參數(shù)相近，亦即對轉子葉片的推力大小是相近的。

五、總結

從以上分析可以看出，轉子惰走時間偏長是主要因為高壓缸主汽門關閉不嚴導致的，因關閉不嚴，打閘后就會有少量鍋爐余汽進入汽輪高壓缸，推動轉子旋轉，從而延長轉子惰走時間。所以，我們應定期并及時徹底對和主汽門進行檢查，以提高閥門動作的可靠性。

此外，針對每次停機要記錄好轉子的惰走時間，這樣可以進行對比，分析出惰走時間增長的原因，在整個停機過程中，注意調節(jié)級金屬壁溫，控制好上下缸溫差，振動、軸向位移、缸脹、脹差、潤滑油溫油壓、軸封汽溫度和壓力、凝汽器真空、定冷水、密封油、氫壓氫溫的變化和疏水等，在調速系統(tǒng)和主再熱蒸汽閥門進行檢修后，機組再次啟動時要進行主汽門和高壓調速汽門的嚴密性試驗，運行中按規(guī)定做好高壓調節(jié)汽門的定期活動試驗，加強機組啟停和運行中 EH 油的油質監(jiān)督，控制好主再熱蒸汽溫度和壓力，防止超溫超壓對汽輪機系統(tǒng)造成損傷。汽機系統(tǒng)是一個既龐大復雜又精密的系統(tǒng)組合，只有平時多分析多總結才能更好的掌握專業(yè)所需，保證汽輪機的安全經濟運行。

參考文獻：

[1]鐘先良機輪機惰走時間異常原因分析及對策

[2]李岸然臺山電廠 2 號機組轉子惰走時間異常分析

[3]國電蚌埠 2×600MW 超臨界機組集控運行規(guī)程作