摘要：某热电厂发电机组采用的是母管制系统，启机方式为额定参数启机，主蒸汽压力约为 4.64M Pa，主蒸汽温度约为435℃。对于冷态启动的汽轮机，温度及压力过高，启动蒸汽流量偏小，但蒸汽参数无法调节。大修后，多次出现高压缸上下缸温差偏大的问题，并因此打闸，给机组的安全运行带来极大的风险。本文通过检查分析，查明了导致该厂机组高压缸上、下缸温差大的原因，采取相应措施后成功进行机组启动，保证了机组的安全运行。
关键词：上下缸温差；冷态启动；母管制系统；定参数启机
引言
某热电厂汽轮机在经历A级检修后，启动过程中多次出现高中压缸上下缸温差偏大而导致打闸停机。本机组采用的是母管制系统，启机方式为定参数启机，主蒸汽压力最低可降至约为4.64M Pa，主蒸汽温度最低可降至约为435℃。对于冷态启动的汽轮机，温度及压力过高，启动蒸汽流量偏小，但蒸汽参数无法调节。本文通过检查分析，查明了导致该厂机组高中压缸上下缸温差大的原因，采取相应措施后成功进行机组启动，保证了机组的安全运行。
一、高中压缸上下缸温差超标的危害
1.发电机组在启动过程中由于汽缸内热流向上流动，启动初期部分凝结放热，凝结水在下缸形成水膜从而影响下缸传热，造成下缸温升比上缸慢，故常出现高压缸上下缸温差大的现象。当出现缸温差时，转子偏心会出现一定程度的变化，当出现较大偏心尤其异常性反弹时，可能会发生缸体内部的动静部分摩擦，摩擦处产生热量温度升高，动静部分间隙进一步减小，碰磨加剧，给机组带来严重损害[1]。
2.当缸温差较大时，缸体还将发生“猫拱背”变形致使动静部分间隙变化，轻则破坏汽机结合面的严密性，导致漏汽，重则致使动、静部分间隙变小，导致动静摩擦，另外缸体热应力也较大，严重影响材料寿命，甚至产生永久性变形，轴承中心发生变化，使机组发生剧烈振动[1]。
二、机组启动实际情况
该汽轮发电机组是哈尔滨汽轮机厂生产的：C125-8.83/0.981型高温高压、双缸、单抽汽、冲动式、凝汽汽轮机组。机组额定功率125MW，最大功率：135MW，最大进汽量(抽汽/冷凝): 560/502.63t/h，工业抽汽压力: 0.98Mpa（0.785～1.275MPa连续可调)，工业抽汽量: 100t/h(单抽最大200t/h)，额定抽汽工况功率: 125MW，纯冷凝工况功率:125MW，最大连续运行功率:132MW。其主要任务是向铝厂化工区输送合格的除盐水、电能和蒸汽，供其生产需要。发电负荷随化工区用电负荷的变化而变化，自发自用。
修后机组启动调试方案：
a)检查高压缸内壁上下缸温差小于35℃，外壁上下缸温差小于45℃，偏心小于56μm。
b)检查主蒸汽参数：压力6—7MPa，温度在满足全厂运行要求的前提下尽可能降低。建议使用电动主汽门旁路门供汽，监视主汽母管压力5MPa以下，手动调节旁路门开度调整压力，注意保证主汽温度和压力。
c)检查机组真空-50—-75KPa，。
d)检查确认高中压缸轴封供汽温度160℃，低压缸轴封供汽温度140—160℃。
e)机组挂闸，设定目标转速800rpm，升速率200rpm/min。
f)汽轮机升速至800rpm稳定后，对汽轮机进行全面检查，确认汽轮机本体各项参数正常。注意检查瓦温、胀差、汽缸膨胀等参数。若各瓦振动、高压缸上下缸温差不能稳定，在800—1180rpm之间往复尝试，寻找合适转速稳定20—30分钟；若振动、缸温差参数稳定，暖机20—30分钟后，冲下一目标转速。
g)汽机目标转速2000rpm，升速率800rpm/min，稳速暖机45—60分钟，对机组振动进行全面检查，注意检查瓦温、胀差、汽缸膨胀等参数。
h)若2000rpm升速后，各瓦振动不能稳定，需在2000—2400rpm间重新调整转速，稳定参数，每次调整转速50rpm。
i)在2000—2400rpm升速过程中，各瓦振动、缸温差、胀差等参数趋于恶化，不再升速，维持当前转速，直至参数报警打闸；若暖机时间大于45—60分钟，振动、缸温差、胀差等参数稳定或是有上涨趋势但在可控范围内，可继续升速至下一目标转速。
j)升速2400rpm后，机组振动各参数正常后按照汽轮机启动曲线继续升速至3000rpm，升速率200rpm/min，稳速暖机30min。
在机组检修后，通常在1000r/min 下暖机过程中，上下缸温差即会超过35℃，因担心缸体变形从而打闸停机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
三、启机过程中缸温差大的原因分析
通过分析该厂汽轮发电机组多次启机数据及对机组设备的检查，确定高中压缸温度测点及测温元件均无问题，所测温度为缸体真实壁温，导致该机组启动过程中上下缸温差大的主要原因有以下几点：
1.蒸汽参数问题：该厂采用定参数启机，主蒸汽压力约为4.64MPa，主蒸汽温度约为440℃。对于冷态启动的汽轮机，温度及压力过高，启动蒸汽流量偏小，对缸体加热不均匀。
2.高中压缸下缸保温质量问题：因高压缸保温使用时过长，且未做过检修及更换，保温效果会明显下降。但在此次检修过程中，虽多次与业主沟通，建议同时更换高中压缸上、下缸保温，但业主以运行过程中下缸温度比上缸温度高10℃左右，而不更换高中压下缸的保温，只更换高压上缸保温，导致高中压下缸保温差，且远差于高压上缸保温，同时在机组启动过程中，因汽轮机上下缸加热环境和受热方式不同，下汽缸内壁温升速度远低于上汽缸内壁温升速度，因此加剧了上下缸温差。
3.缸体温度测点位置问题：缸体温度测点的布置位置不合理或测点故障，不能够正确反映缸体的热应力情况[3]。
4.冲车方式问题：该厂实为定参数启机，但操作规程为滑参数启机操作规程。而且启动时采用单阀启动，各调门开度一样，通过主汽门控制进汽量。由于进汽量小，冲刷与卷带作用不足以破坏形成于下缸的水膜，影响下缸受热。同时该机组冲车时采用的方式为在 500r/min 与 1000r/min 左右进行低速暖机，由于进汽量小，暖机效果不佳。
5.高压缸疏水不畅：在启机过程中，间歇性会有“气锤”的声音，所以可能是设备长期运行，导致部分疏水管道堵塞，疏水不畅，或者是疏水管道现场安装工艺不符合设计要求，使疏水管道疏水无法正常疏水，从而导致高压下缸温度过低。
四、解决方案
1.启机方式调整：经检修方、业主与专家共同讨论分析后，对该机组的启机方式进行了调整，改单阀启动为顺序阀启动。由于该机组采用定参数启机，主蒸汽温度及压力参数高，进汽量小，因此不再采用全周进汽的方式启动，而增大向下的进汽量，以减缓蒸汽流速，增加蒸汽在气缸内的停留时间，使进入汽缸的蒸汽潜热得到充分释放，以增加蒸汽的凝结量。
2.暖机方案调整：由于机组空负荷运行，在1000r/min以下进汽量小，暖机效果有限，同时冲转参数已偏离“汽轮机启动运行说明书”的规定，所以低速和中速暖机时长也不能参照“说明书”的规定，暖机时长要以上下缸温差来确定。如上下缸温差有减小的趋势，则继续暖机；如上下缸温差有增大的趋势，则可进行升速操作。放弃以往对暖机时长的规定。与厂家共同探讨确定改为在800r/min 与 1800r/min 下均只做短时间暖机，然后升速至2500r/min进行高速暖机。
3. 冲转过程中，应严格监视高压缸内壁上下缸温差、外壁上下缸温差，防止由于上下缸温差大引起的动静摩擦。冲转前，主蒸汽温度在满足全厂运行安全、保证过热度的前提下尽可能降低，轴封供汽压力、温度尽量满足冲转时要求。冲转后，应检查高中压缸各疏水门，确认疏水畅通。冲转前，应调出汽轮发电机各轴振、上下缸温差、高中压缸胀差、转速等参数曲线，便于观察分析。
五、改进效果
根据多方讨论结果，我们调整启动方案并对设备进行必要的处理，机组再次启动，在启动过程中上、下缸温差最大达到50℃，通过加强调节控制及监督检查，把其它参数控制在正常范围内，进行高速暖机，最终汽轮机上、下缸温差恢复正常（＜10℃）。缸温差恢复正常后，升速至3000r/min并进行相关试验，完成试验后机组成功并网运行。
六、总结
母管制发电机组在启动过程中常出现高压缸上、下缸温差大的现象，当上下缸温差过大时，将产生一系列的影响，严重时将使高压缸动、静部分间隙变小，导致动静摩擦，另外会使轴承中心发生变化，使机组发生剧烈振动。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，可能造成转子永久变形或汽轮机损坏等恶性事件的发生。为防止上述情况的发生，在《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中，对汽轮机上下缸温差，做出了严格的规定。针对该自备热电厂汽轮发电机组启动过程中高中压缸上下缸温差大的问题，我们通过检查分析，查明原因并采取相应措施，成功解决了该机组启动时高压缸上下缸温差大的长期遗留问题，保证了进组的稳定运行。
参考文献
[1] 汪淑奇，文炼红，杨继明。单元机组设备运行: 汽轮机设备与运/600MW 火电机组系列培训教材[M].北京:中国电力出版社，2009.275- 281.
[2]孙奉仲.大型汽轮机运行[M].北京:中国电力出版社，2008.164- 165.
[3]安洪坤，刘贤东.汽轮机高压缸上下缸温差大的原因分析及处理措施[J].河北电力技术，2008，27(9):51- 52.
论文作者:温道成,李辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/21
标签：温差论文; 机组论文; 汽轮机论文; 蒸汽论文; 疏水论文; 参数论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第19期论文;