燃气蒸汽联合循环机组中压缸温差大分析处理

燃气蒸汽联合循环机组中压缸温差大分析处理

康延峰

（浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司浙江绍兴312000）

摘要：某燃机电厂自首次揭缸检查之后，一直存在冷态启动过程中压缸上下缸金属温差大，在机组升负荷过程中无法投入程控启动程序，不仅增加了运行人员的工作量，同时延迟了机组启动时间，对机组的运行经济性造成较大影响。本文拟结合对此项重大设备缺陷的处理过程进行分析，提出一些有益建议。

关键词：高中压缸；金属壁温；内部套，密封间隙

一、前言

汽轮机作为电厂重要的三大主机设备之一,对电厂安全稳定的运行起了非常重要的作用。但汽轮机在运行过程中,不可避免的会出现一些较为常见的故障,影响运行的可靠性。特别是由于汽轮机汽缸上下温差过大,极易导致汽缸发生变形,或是叶片出现损坏的情况发生,甚至大轴也会出现弯曲等故障,这些故障一旦出现,势必会导致严重设备事故的发生,给电厂带来巨大的经济损失。

二、案例剖析：

（一）基本情况介绍

浙江某燃机电厂#1机组于2013年3月7日通过168小时试运顺利投入商业运营。蒸汽轮机由东方汽轮机有限公司引进日本三菱重工技术自行生产，其型号为TC2F-35.4inch，型式为高压中间再热双缸双排汽凝汽式汽轮机，其中高压和中压部分采用合缸形式，这种设计既减小了汽轮机的总体长度，又可以平衡部分轴向推力。机组投运初期高中压汽缸上下外缸内壁金属温度均正常；2013年6月由于主、再热蒸汽超压进行揭缸检查，此次揭缸检查完成后，机组在冷态启动过程中一直存在中压上下外缸内壁金属温度温差较大的问题；需要人为介入控制降低机组负荷以便维持温差在规程范围以内不超过42℃，实际启机过程中基本控制上內缸金属壁温较下内缸金属壁温高35～40℃，进而导致机组启动时间较原来延长1个小时左右，严重影响机组经济性，同时也削弱了机组调峰的灵敏度。机组热态启动过程高中压外缸温度均无异常。

中压缸温差大异常事件发生后，生产单位积极与东汽反复沟通，召开专题分析会，经过反复研讨达成初步意见主要有以下几点：

1、校验中压缸上下缸金属测温热电偶及检查TCS画面相关通道是否正常。

2、复装热电偶，确保测温孔内无异物，热电偶插至测温孔底部。记录相关数据。3、检查高中压外缸疏水节流组件及疏水管，是否发生节流孔堵塞或管道疏水不畅。

4、延迟高中压缸疏水阀关闭，暂时将当前高中压缸疏水阀的关闭条件进行延迟调整：中压进气压力设定值从大于0.74MPa更改为大于1.36MPa，观察中压缸上下缸温差变化情况。

5、检查下缸保温情况，确认是否由于上下缸保温质量不良造成温差异常。

结合以上分析，生产单位结合机组运行实际对可能导致中压缸上下缸温度异常的原因逐一核实。

（二）温度异常分析及前期处理过程

1、针对意见第1、2条所列，2014年3月27日设备制造厂家安排专业技术人员到现场与生产单位技术人员对中压外上缸与外下缸金属的测温热电偶进行了共同检查测量，上缸热电偶长度429mm,下缸热电偶长度484mm,上缸测温套管长度350mm，下缸测温套管长度400mm，即上下缸测温热电偶伸入长度基本一致，符合设计要求。机组冷态启动后未见明显变化，又于2014年6月3日拆下中压外缸上下部位的热电偶进行校验并再次检查热电偶的插入深度，确认与2014年3月27日安装时的尺寸一致。

2014年6月19日，冷态启机温差问题依然无明显变化，制造厂家又安排技术人员亲自到生产现场更换己方送检合格的一套测温元件。

2、对于高中压外缸疏水节流组件及疏水管道异常的问题，生产单位安排人员将三根疏水管上的节流组件切下检查节流孔清洁度（中压外下缸的热电偶所在位为中压缸第一级、第二级隔板套中间底部，与第一根疏水管较近，第二根疏水管位为中压缸第二级、第三级隔板套中间底部，第三根疏水管位为中压缸第三级隔板套后中间底部），同时使用内窥镜节流组件进出口的疏水管道，确认三个节流组件及其进出口疏水管道均清洁畅通。

3、鉴于对高中压外缸疏水阀关闭时机的怀疑，2014年9月20日由控制专业暂时修改高中压缸疏水阀的关闭条件，将原定中压进气压力大于0.74MPa更改为1.36MPa，后启机观察上下缸温差异常情况未有改善。

4.针对制造单位怀疑的汽缸保温不良情况，生产单位也于2014年10月3日安排专业的保温人员将汽缸原有保温全部拆除，检查确认未发现异常，重新安装制造单位要求恢复保温后启机观察，中压缸温差仍无改善。

三、问题解决

结合前期对中压缸温差异常情况的处理过程，经过生产单位反复与制造单位沟通协商，制造单位协调设计、加工、检修及运行人员并多次召集进行专题研讨会，确认导致中压缸温差大的外部因素已经完全排除，基本可以断定应为汽缸内部的部件存在异常，进而决定需揭缸检查以确定具体损坏部件。

2015年01月16日，利用机组停备机会，生产单位再次安排揭缸检查。在高中压外缸揭开后分别对中压缸#1、#2、#3隔板套与缸体的配合面涂红丹粉进行接触检查，高中压外缸对应#1隔板套密封面存在间隙过大情况，最大间隙0.7MM。

另外，经过对高中压外缸相应位置密封面进行平面度测量，同样存在间隙超标情况，超标位置和#1隔板套位置基本一致，如下图所示。

根据上述测量数据，可以高压排汽蒸汽从上面所示缺肉低点位置泄露，流到高中压外缸和#1隔板套形成的夹层位置，造成上半壁温升高，从而上半壁温高于下半壁温，温差过大。蒸汽流向下图所示：

从而，可以确认此中压缸上下半外缸金属温差大是由于#1中压隔板套与外缸之间的定位间隙超标进而导致部分汽流短路，使得高压缸排汽异常窜入#1中压隔板套上半与中压外缸之间的夹层。所以使得机组冷态启动时，由于漏流蒸汽的加热上半金属升温较快；机组负荷稳定后，漏流蒸汽的加热作用几乎没用影响，上下半金属温度趋于一致；机组热态启动时由于上下壁温度均维持在400℃以上，高压排汽的温度基本在390℃左右，故而漏流蒸汽对上下外缸的壁温几乎没有影响。

确定原因后，根据设备制造厂提供的修复方案，对各部套密封面进行彻底清理，对间隙过大的地方采用手工氩弧焊进行补焊，焊接工艺严格按照相关规程进行，焊接完成后使用研磨平铁与红丹粉检查密封面的平面度及接触面积，合格后涂抹汽缸专用涂料进行回装。

机组在2015年2月6日投入运行，在此次冷态启动过程及运行状态中压缸上下温差均未超过20℃，完全符合规程要求。

四、结束语

上下缸温差大案例虽然也比较常见，但是由于汽缸内部套之间的密封间隙超标导致汽流短路引起的异常超温的案例并不多见，因而此次故障处理过程也颇费周折。究其原因，一般情况下的温差异常事件都是由外部原因引起的，如保温质量、测温元件、疏水异常等因素，对于汽缸内部套的安装，关注焦点基本都在于部套中心、通流间隙、转子定位等有明确验收标准的常规数据。另外，从机组前期的正常运行也可以看出，设备出厂直至基建安装均未出现问题，只是在一次揭缸检修之后才出现的，应该是揭缸检修期间措施不当导致内部套之间的密封面强力剐蹭拉毛所致。由于首次揭缸检修为原设备制造厂直接负责，检修人员也全部出自制造厂内的组装人员，生产单位仅安排一名汽机专工现场监督；鉴于该次检修工作面比较大，设备厂家出于检修安全以及技术保密的考虑，采取了封闭检修现场、严控人员的措施，故而造成监督检查人员不足、个别工序把控不严格的局面。最为关键的是此类故障发生不多、检查空间极为不便，最终使得因为一个极小的问题反复多次揭缸检修，整台机组在将近两年的时间内不能正常运行，在造成不小的人力物力浪费的同时，也极大影响了机组的安全稳定运行，给设备制造厂和业主方造成了恶劣影响。

本文结合一起汽缸上下內缸金属温差异常案例的分析处理过程，提供了汽缸温差异常的一种处理思路；尽管故障原因比较简单，但是由于极易被忽视进而影响了故障处理的效率，希望可以为此类问题提供一定的借鉴参考作用。

参考文献

[1]汽轮机冷态启动上下缸温差大的原因分析及解决方法,董虎根，王立群-《内蒙古电力技术》–2005.

[2]600MW汽轮机上下缸温差大的原因分析及处理，杨群发，王兴国-《河北电力技》-2014.

[3]300MW机组汽轮机中压缸温差大的原因分析及对策，刘文茂，吴建军，陈晓梅-《热力发电》-2007.

[4]300MW汽轮机高中压缸温差大原因分析及改造，黄国环-《华东科技：学术版》-2013.

[5]大型汽轮机中压缸温差大的原因分析及对策，吴建军-《中国电力》–2007.