李隆锋 陈浩
DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2103-5042-2206
摘 要：某发电公司660 MW汽轮发电机组三抽温度随着机组启停逐步升高，最高达到508 ℃，严重影响了机组的安全。该文主要从机组结构出发，对三抽温度升高的原因进行分析，制定临时运行措施，保证运行期间机组的安全性，同时结合高中压缸检修时，对缺陷进行了处理，最终达到了预期的效果，保证了机组的经济性。该问题的处理和解决可为其他同类型电厂提供借鉴。
关键词：电厂 660 MW 三抽 安全性
中图分类号：TM621 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（b）-0036-04
Cause Analysis and Treatment of High Temperature of Third Extraction of Steam Turbine in a Power Plant
LI Longfeng CHEN Hao
（Zhejiang Zheneng Leqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang Province， 320609 China）
Abstract： With the start-up and shut-down of 660 MW steam turbine generator unit， the temperature of the third extraction of 660 MW steam turbine generator unit in a power generation company gradually increases， and the maximum temperature reaches 508 ℃， which seriously affects the safety of the unit. Starting from the structure of the unit， this paper analyzes the reasons for the temperature rise of the third extraction， formulates temporary operation measures to ensure the safety of the unit during operation， and at the same time， combined with the maintenance of the high and medium pressure cylinder， it deals with the defects， and finally achieves the expected effect and ensures the economy of the unit. The treatment and solution of this problem can provide reference for other similar power plants.
Key Words： Power plant; 660 MW; Third extraction; Safety
某发电公司#2机组660 MW超临界燃煤发电机组，自2018年3月份开始，每次停机后再开机时，三抽温度均有不同程度的上升，每次约上升10 ℃，至2020年机组停运检修前，#1机的三抽温度最高值达508 ℃，与设计值偏差较大。三抽温度的升高，对机组的安全性和经济性产生了很大的影响。该文主要阐述了三抽温度异常的原因分析，并进行了相关处理。
1 設备概况
某发电公司#2机组600 MW超临界燃煤发电机组于2008年9月10日投产发电。汽轮机系上海汽轮机有限公司引进美国西屋技术设计制造，是超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、反动凝汽式汽轮机，型号为N600-24.2/566/566，机组铭牌功率为600 MW。公司于2015年对汽轮机的高中低压缸通流部分进行了优化改造，并配套实施了锅炉、发电机、主变等扩容改造项目，将机组的额定出力由600 MW提高至660 MW。通流改造前后THA工况下三级抽汽温度及压力的变化情况见表1。
2 原因及措施
从2015年通流改造后机组运行期间的三抽温度、高中压缸缸胀、差胀等相关趋势图来看，可以发现自2018年起，每次开停机都会引起三抽温度的变化，同时高中压缸缸胀、差胀也相应均有上升。具体如表2所示。
自2018年3月开始三抽温度出现异常，截至2019年3月，三抽温度最高达到508 ℃，较2018年初温度上升幅度达34 ℃。可以判断存在有高品质的蒸汽漏入中压缸夹层，并进入三段抽汽管道[1]，引起三抽温度的升高。高品质的蒸汽内漏，不仅会导致机组经济性变差，高中压缸缸胀、差胀的升高，还会威胁机组的安全运行，因此需要及时排查出原因，并制定相应措施。
2.1 具体原因分析
根据三抽温度异常升高前后的运行参数进行计算，至少需要30 t/h以上的再热蒸汽漏入三抽腔室，才可能出现三抽温度大于500 ℃以上的情况。
高中压内缸采用铬钼钢铸件（ZG15Cr1Mo1V），高、中压部分反流布置，在中分面处分开，形成上半和下半，上、下半用法兰螺栓连接固定，它们必须预紧以产生适当的应力，以保证中分面的汽密性。如果螺栓失效或者内缸变形，将会导致中分面处存在间隙，引起蒸汽泄漏到内外缸夹层。
中压进汽在内缸上下部分各有两个进汽口，总共4个进汽口。中压进汽腔室与内缸为一体结构。内、外缸的进汽口通过挠性进汽插管来连接。进汽插管对当前常规汽轮机来说，都是必不可少的关键部件，起着连接内外缸汽流通道的作用。由于是装配部件，为了安装的方便以及考虑内、外缸之间的膨胀空间，插管两端必然会有一处存在可活动的配合，带来的间隙会导致蒸汽从间隙处泄漏到内外缸夹层，无法进入通流做功，降低汽轮机效率[2]。
进汽插管焊接于中压外缸接口上，通过挠性插管连接来吸收内外缸差胀及减小热应力，进汽插管与内缸进汽口间同样配有密封环（见图1）。进汽插管裂纹或者密封环失效都将导致蒸汽泄漏。
因此，再热蒸汽进入三抽腔室的途径主要有3种可能。
（1）中压进汽插管上的密封环失效，导致再热蒸汽直接漏入中压缸内外缸之间，通过内外缸之间的隔径漏入三抽，导致三抽温度升高。
（2）中压进汽插管裂纹或断裂，导致再热蒸汽通过裂纹处漏入中压缸内外缸夹层。
（3）中压内缸中分面存在间隙导致漏汽（内缸变形及中分面螺栓失效等）。
2.2 安全性分析
三抽温度异常，影响到了机组的安全运行，因此需要对机组的安全性进行评估，并制定相应的措施。
省电力设计院专家根据目前三抽参数，对三抽管道的强度及应力等进行了校核，认为三抽管道的强度及应力对汽缸的推力均无明显影响。
金属材料专家从高中压缸、三抽管道及#3高压加热器材料分析，建议三抽管道在500 ℃以下运行，若长期在500 ℃以上状态运行，可能对金属强度产生一定影响。具体材质见表3。
因此，只要保证三抽温度低于500 ℃以下运行，就不会对机组安全性产生大的影响。
2.3 经济性分析
若中压进汽插管或中压内缸中分面长期处于泄漏状态运行，将对机组运行的经济性造成一定影响。
#2机中压缸缸效情况具体如下。
2015年通流改造后：92.95%;
2018年C机检修后：92.18%;
2020年C级检修前：91.86%。
可以看出，随着漏汽量增加，三抽温度的升高，中压缸缸效也随之降低，机组经济性下降明显。
2.4 臨时运行措施
由于机组不能马上停下来检修，相关工作人员从机组的经济性和安全性两方面综合考虑，制定了以下临时措施。
（1）严格控制中压缸上、下缸温差不大于20 ℃;三抽温度控制不大于500 ℃，最大不超过510 ℃。
（2）在控制三抽温度不高于500 ℃的前提下，尽量提高主再热蒸汽参数，以降低煤耗。
（3）密切关注#2机组TSI、缸体温度、三抽温度、高中压缸胀、差胀等重要参数，若参数发生突变，应减负荷、降参数运行，直至停机。
当汽轮发电机发生下列情况之一时，立即破坏真空停机[3]。
机组发生强烈振动（相对振动≥240 μm）;
汽轮机内部有明显的金属摩擦声或撞击声;
机组任一轴承回油温度急剧升高至82 ℃或轴承断油，冒烟;
机组#1～#6任一支持轴承金属温度上升到113 ℃以上或推力轴承金属温度上升至107 ℃以上;
汽轮机轴向位移小于-0.9 mm或大于+0.9 mm;
高中压缸差胀小于-8.9 mm或大于5.2 mm;低压缸差胀小于-1.13 mm或大于20.37 mm。
通过该控制措施，直至机组停运检修，三抽温度、高中压缸缸胀、差胀均未出现异常情况。
3 检查处理
2020年9月，在#2机C级检修期间，对高中压缸进行了开缸检修，在这次检修过程中，对所有存在泄漏可能性的地方进行了排查并处理。
3.1 中压进汽插管检查
中压进汽插管上有一层3.2 mm厚的司太立合金层[4]，经过金相砂纸打磨光滑后，对合金层进行了外观检查，未发现吹损痕迹。进一步，相关人员通过超声及PT着色探伤等手段检查，未发现插管裂纹。因此，可以排除插管裂纹引起再热蒸汽泄漏的可能。
3.2 中压进汽插管密封环检查
进汽插管密封环是一种单边开口的圆环结构，插管进入外缸的进汽腔室时，开口处闭合，由于弹力的作用，密封环紧紧贴在进汽腔室内壁，形成密封作用。
经吊出内缸缸体检查发现，上下缸进汽插管的密封环均已卡死，无法正常弹开，密封环与进汽腔室内壁最大径向间隙达2.3 mm，12道密封环全部失去密封作用，导致大量再热蒸汽泄漏到内外缸夹层。根据中压进汽密封环间隙及前后蒸汽参数计算分析，此处的泄漏量达到30 t/h左右，是导致三抽温度异常的主要原因。
进一步检查发现密封环上面氧化皮堆积严重，导致了密封环与卡槽处轴向间隙变小，最终引起密封环卡死。此次检修，将密封环全部进行了更换。为了降低密封环卡涩的可能性，我们对密封环与卡槽轴向间隙，按上限0.2 mm进行了照配（密封环轴向间隙标准为（0.15±0.05）mm）。
3.3 螺栓及中分面检查
工作人员对所有的高中压内缸中分面螺栓进行超声探伤及硬度检查，螺栓的硬度均在合格标准范围之内，且未发现螺栓裂纹[5]。
检查中压内缸中分面无漏汽痕迹，扣空缸紧固2/3内缸螺栓后，我们对中分面间隙进行了复测，0.02塞尺不入，所以可以排查中分面不严引起泄漏的可能。
3.4 检修后运行情况
机组启动后，三抽温度明显降低，THA工况下三抽温度下降到了470 ℃，达到了通流改造后的温度水平。同时经济性也进一步得到了提高，修后中压缸缸效为92.86%，比修前缸效提高了1%，降低机组发电热耗率约12 kJ/kWh[6]。
4 结语
针对#2机组三抽温度异常的情况，公司积极经过组织原因分析、安全性评估、制定临时运行控制措施等手段有效保证了机组的安全运行。结合机组检修，对可能存在的原因进行了逐条检查并处理，彻底解决了该问题，保证了机组的安全性与经济性。
参考文献
[1] 武红亮.萨拉齐电厂1#机组汽轮机三段抽汽温度偏高原因分析及降温措施[J].内蒙古石油化工，2018（7）：43-44.
[2] 徐晓康，王振锋，孙伟，等.汽轮机插管密封性能研究[J].科技与创新，2017（6）：37-38.
[3] 裴晓峰.关于汽轮机的运行与设备维护分析[J].中国设备工程，2021（4）：43-45.
[4] 叶中华.台电600MW汽轮机通流部分改造方案研究[D].华北电力大学，2019.
[5] 陈腊梅.660MW汽轮机高中压内缸-螺柱系统的热-力耦合应力分析与安全性评估[D].浙江大学，2019.
[6] 杨宇，王家鋆.汽轮机缸效率变化对热耗率影响的计算方法研究[J].汽轮机技术，2021，63（1）：5-7.
