基于母管制汽轮机特殊运行工况的分析

基于母管制汽轮机特殊运行工况的分析

王磊

陕西北元化工集团股份有限公司热电分公司

摘要：某电厂四台汽轮机是由中国长江动力集团制造的C125－8.83/1.0型高温、高压、单轴、冲动、直接空冷凝汽式汽轮机，采用高压抗燃油全电调，高压缸通流级为14级，低压缸为10级。主蒸汽系统采用大母管制运行，在汽轮机辅助设备出现故障时因各种原因机组不能停运检修，出现汽轮机单侧进汽运行、高压转子叶片围带掉块、高压调门故障等特殊工况下保证机组安全稳定运行的调整方式及措施认真分析，以供同类机组出现相同问题参考。

关键词：特殊运行工况；振动；主汽参数；

前言

某聚氯乙烯循环综合利用项目配套热电厂的汽轮机是由中国长江动力制造的C125－8.83/1.0型高温、高压、单轴、冲动、直接空冷凝汽式汽轮机。汽轮机本机有2个高压主汽调节阀，布置在汽轮机两侧，每个高压主汽调节阀由1个主汽阀和2个调节阀组成，调节阀和主汽阀在阀壳内呈一字形布置，结构紧凑。主汽阀配合直径均为￠245，4个调节阀的配合直径均为￠165。为了减小阀门的提升力，主汽阀和调节阀都设有预启阀。4个调节阀分别控制高压缸前部相对应的4个喷嘴组，4个调节阀分别由各自独立的油动机控制。为保障化工供电、供汽机组主蒸汽系统采用大母管制运行。

1机组叶片围带掉块运行方式及处理措施

1.1叶片围带掉块情况

№1汽轮机：2010年8月首次并网，2011年9月检查发现高压转子第九级叶片围带出现9处掉块，返厂全部更换。2012年4月，检查发现高压转子第九级叶片围带出现7处掉块，返厂全部更换。2014年4月，检修发现高压转子第九级叶片围带出现9处掉块，返厂全部更换。

№2汽轮机：2010年10月首次并网，2012年8月检查发现高压转子第九级叶片围带出现10处掉块，返厂全部更换。2016年5月，检查发现高压转子第九级叶片围带出现14处掉块，返厂全部更换。

№3汽轮机：2011年12月首次并网，2013年7月检查发现高压转子第九级、第十级叶片围带出现16处掉块，返厂全部更换。

№4汽轮机：2012年5月首次并网，2015年7月检查发现高压转子第九级叶片围带出现9处掉块，返厂全部更换。2017年4月，检查发现高压转子第九级叶片围带出现7处掉块，返厂全部更换。2014年4月，检修发现高压转子第九级叶片围带出现9处掉块，返厂全部更换。2017年6月大修发现高压转子第九级叶片围带出现5处掉块，十级出现2处掉块，掉块位置均在进汽边，呈三角形，边长约为15×15×20mm。

1.2初步分析

四台汽轮机高压转子第九级、十级叶片围带均出现掉块，掉块位置均在进汽边，呈三角形，边长约为15×15×20mm。与同类型机组对比发现地县两台同类型也出现此种情况，掉块位置、尺寸均一致。叶片返厂更换新叶片围带、更换加厚叶片围带，运行一个大修周期后同类问题均再次出现。排除叶片围带质量，50年代至今我国投运的各类机组中出现围带、拉筋裂纹、飞脱、断裂的机组并不多，秦岭电厂、宝鸡电厂出现过叶片围带断裂、掉块、飞脱情况，经过叶片振动特性实验研究决定取掉围带后，该叶片安全运行20年之久；根据周边电厂汽轮机出现第九级叶片围带掉块的情况看，出现问题正好在围带结构90°处，此处应力集中系数很大，位于抽气口处，汽流扰动对叶片的危害是一个很重要的因素；武汽厂在设计此型号汽轮机时对抽汽口流量变化对叶片的影响考虑不周，出现叶片围带损坏的主要原因是围带结构设计不合理。

1.3处理措施

武汽厂家要解决这个问题需要很长一段时间，在这段时间内未必要更换叶片，只要在每次大修对掉块的叶片沿工作高度进行着色探伤，尤其是在叶片的进汽侧，以便及时发现问题。叶片的围带出现掉块不会对汽轮机造成明显的危害。神木电化的汽轮机出现此问题就是这样处理的，运行未出现如何问题。

2汽轮机单侧进汽运行方式及注意事项

2.1故障现象

№4机组#1、#4高压调门，在顺阀运行时节流声过大，逐个排查原因发现#4调门在关闭EH油进油阀后，调门未全部关闭。防止汽轮机在运行过程中出现故障调机，引起汽轮机超速，决定关闭#1、#4高压调门对应的甲侧自动主汽门、电动主汽门。

2.2特殊运行方式切换后注意事项

（1）运行参数标准

单侧进汽运行过程中严格控制以上参数，尤其是主汽压力严格控制，预防关闭侧主汽母管超压运行，定期对关闭侧主汽管道进行疏水，保证关闭侧主汽管道温度在520℃以上。

3汽轮机低压缸带水问题分析及处理措施

3.1汽轮机低压缸进汽带水的分析

№4机大修现场观察到低压缸对称分流的第一级及第二级叶片复环外周围有明显的水迹印，说明低压缸进汽参数低于设计参数并含有水分。经检查№2机低压缸对称分流的第一级及第二级叶片复环外周围也有明显的水迹印，在汽轮机运行过程中从低压转子叶片安全来看绝对不允许出现这样的问题。按照制造厂提供的热力特性计算书的参数，夏季纯凝工况，14级后压力=0.3855MPa，温度=171.3℃，最大抽汽供热工况：14级后压力=0.3016MPa，温度=147.3℃，△t=24℃。两种不同的工况说明随三段抽汽流量的增加，中排压力和温度成比例降低，低压缸入口由于流管的助力特性使压力和温度会更低。武汽125MW供热机组是在纯凝机组的基层上改造而来的，必然存在一些先天不足，使抽汽参数调整有效，尤其是最大流量抽汽工况下一些参数很难达到设计值。使用汽轮机低压缸进汽带水是有三抽供化工供汽抽汽量大引起的。

3.2低压缸进汽带水的处理措施

（1）停止4台机炉母管制运行方式，以减少由于管线过长阀门过多造成母管压力、温度损失过大，使汽轮机进汽参数降低。建议单元制运行方式或2机炉母管制运行方式，使汽轮机进汽参数P=9.2-9.4MPa，T=520-535℃。

（2）四台机组供化工供汽，每台机组三段抽汽供化工用汽50t，提高汽轮机低压缸进汽初参数。

4.结束语

汽轮机在任何情况下，即使在短时间而迫不得已的条件下，汽轮机的运行都应当是安全可靠的。但是，当汽轮机在不符合设计的特殊工况下运行时，必须使用计算的方法来检查其工作的安全可靠性。当汽轮机必须转入特殊运行方式时，首先应当正确的调整参数，保证各个参数处于安全工况下。通过调整主蒸汽参数、化工供汽参数等可保证汽轮机在单侧进汽、汽轮机低压缸进汽带水、叶片围带脱落特殊工况下安全运行。

参考文献

[1]（苏）施亚新（П.Н.Шляхин）.汽轮机的特殊运行方式.凌长卿译，1957.07

[2]王强，李国功.600MW超临界汽轮机特殊运行方式分析《电力技术》2010第19期

作者简介

王磊，男，1987年03月出生，助理工程师，目前从事火电机组汽轮机运行维护工作，通讯地址：陕西北元化工热电分公司