从运行方面分析汽轮机上下缸温差大的原因及控制方法

从运行方面分析汽轮机上下缸温差大的原因及控制方法

袁高峰

山西京能吕临发电有限公司山西吕梁033200

摘要：近年来，各大小发电厂汽轮机运行中出现上下缸温差大的问题时有发生，很大程度上影响到了机组的正常运行，小则影响到机组的健康运行条件，造成日后机组运行中检修概率增加，大则会发生机组振动超标、大轴抱死、转子弯曲，甚至是更大的损坏设备的恶性事故，为公司的安全生产造成极大的负面影响。本文从运行操作角度分析了汽轮机上下缸温差大的问题及控制方法。

关键词：运行方面；上下缸温差；原因；预控

一、前言

汽机上下缸温度的高低在不同的机组运行阶段会发生变化，在机组带一定负荷运行期间，由于抽气量较大，下缸蒸汽流动较快，所以较多的蒸汽量向下流动对下缸进行了加热作用，此时有可能会发生汽机上缸温度低于下缸温度的情况。

在机组启动及停运阶段，蒸汽凝结后在下缸部位形成水膜，造成下缸加热速度慢于上缸，而且抽汽口一般布置在内缸的正下方，缸体正上部的区域相对于缸体下部来说，蒸汽流动阻力增大．蒸汽受排挤，蒸汽流动变化很小，换热相对滞后。再者说，由于缸体正下方抽汽口的抽吸作用．大部分的上部蒸汽做功后，折向进入抽汽管道．而没有与内缸外壁、外缸内壁进行充分的热交换。从传热学角度来说，该部分内缸下壁的传热过程包括强制对流传热和辐射换热。而上壁可以类似的看作是有限空间自然对流和辐射换热。所以传热强度相差很大，因此在机组启停过程中下缸的温度要较明显低于上缸。

不论是何种情况，上下缸温差增大超过允许值时影响到了汽轮机的动静间隙，势必影响机组的安全稳定运行，所以运行人员应该提高警惕，做好监视，做好预控及防范处理手段。

二、原因分析

1、汽轮机进水的影响

某发电厂机组启动过程中，锅炉点火完毕汽机冲转前发现汽轮机上下缸温差快速增大，影响机组正常冲转。后经检查发现高旁电动门后温度同步下降，分析原因有可能为高旁减温水门不严导致，在检修检查后确认为高旁减温水门、高排逆止门均不严造成给水泵出口至高旁减温水倒灌进入汽缸，最终导致缸温差快速增大。

本次造成汽轮机缸温差增大的原因为高旁减温水门、高排逆止门、不严导致，所以在机组停运后应加强对一些重要阀门的检查试验与检修工作，保证阀门的严密性，避免导致重大异常的发生。本次异常可以归类为汽轮机进水导致。在机组启停过程中会造成汽轮机进水的原因很多，常见的原因有：轴封减温水门未按照规定操作或者减温水门不严、汽缸本体疏水门未开、除氧器及加热器水位监视不到位等情况造成。

2、汽轮机进冷气的影响

某发电厂停机后热井水位缓慢上升至可见水位以上，汽缸上下缸温差由28度上升至36度，运行人员发现后进行热井装置快速放水，放水过程中发现汽缸上下缸温差继续上升，且转子偏心值同步增大至100Um左右，水位放至可见水位后立即停止放水操作，随后缸温差及转子偏心值逐渐下降至正常值。

本次异常发生由于机组停运后热井补水门不严且运行人员水位监视不当，造成汽机热井补入大量冷水，使冷气进入汽轮机本体，造成汽缸上下缸温差增大。所以在机组停运后运行人员应该对一些重要的监视参数不能掉以轻心，发现异常现象时应该谨慎处理，避免异常的扩大。本次异常发生的原因可以归结为汽轮机本体进冷气所致。

3、缸体保温层的影响

某发电厂汽轮机首次冲转中，机组因振动大被迫停机。停机后机组人员进行了翻瓦大检查，机组检修人员对机组的设计图纸进行深入的分析与研究，对其使用的保温材料及铝皮上进行检查时发现有出现铝皮损害的现象，并且在保温设备和其管道的金属表面上我们发现了灰垢、绣皮与油污。而在对机组的保温性能进行进一步的查阅资料与深入研究实验后发现，应明确禁止用保温膏直接涂抹金属面安装，在机组正常运行时，节能保温膏抹层外表温度不得高于50℃（在室内温度为25℃的这个标准下而定）。可见在日常操作中，由于机组检修人员不正当的操作方式导致了机组停机现象的产生。而在对于热控点进行细致的检测后发现热工检查上下缸温度测点，结果显示为正常。由此可以推断出引起汽机轮运行中上下缸温差大的主要原因就是汽缸缸体保温层受到了损害。

4、危害

高压汽轮机启动与停机过程中，很容易使上下汽缸产生温差。有时，机组停机后，由于汽缸保温层脱落，同样也会造成上下缸温差大，严重时，甚至达到130℃左右。通常上汽缸温度高于下汽缸温度。上汽缸温度高，热膨胀大，而下汽缸温度低，热膨胀小。温差达到一定数值就会造成上汽缸向上拱起。在上汽缸拱背变形的同时，下汽缸底部动静之间的径向间隙减小，因而造成汽轮机内部动静部分之间的径向摩擦，磨损下汽缸下部的隔板汽封和复环汽封，同时隔板和叶轮还会偏离正常时所在的平面（垂直平面），使转子转动时轴向间隙减小，结果往往与其它因素一起造成轴向摩擦。摩擦就会引起大轴弯曲，发生振动。如果不及时处理，可能造成永久变形，机组被迫停运。

三、结束语

造成汽机上下缸温差大的原因有很多，在此不能够一一进行分析，总之，此问题发生的主要原因包括了机组启动时蒸汽参数选择不佳、轴封供汽系统在机组启动过程中操作不当、由于不同原因导致的汽轮机进冷气/水、汽缸本体保温层造成的影响、抽气口的设计或者疏水系统设置不合理等等。

在运行中需要运行人员全面了解发生上下缸温差大的原因及危害，针对原因进行提前预控和调整，保证缸温差在正常范围内，保证机组的安全稳定长周期运行，以为公司创造更大的安全生产利润空间。