尹建明1 董志文2
(1.中科合资广东炼化一体化项目筹备组 广东湛江 524000；2.中国石化茂名分公司 广东茂名 525000）
摘要：茂名石化热电分部动力二车间配置有一台40MW双抽凝汽式汽轮发电机，是该企业的关键机组。该机组于2006年投用，运行良好，但近期出现开车过程上下缸温差大、振动大的问题，以及日常运行真空度偏低的问题，针对以上问题进行分析，并对下一步节能优化提出建议。
关键词：汽轮机；问题；分析；优化；
1 概况
茂名石化热电分部动力二车间3号汽轮机为杭州汽轮集团公司生产的双抽冷凝式汽轮机，型号为CC40-12.5/4.3/1.7，额定功率40MW，最大功率50MW；设计进汽压力12.5MPa、温度520℃，一级抽汽压力4.3MPa，二级抽汽压力1.7MPa；循环水冷却方式为凉水塔风机强制冷却，配套两台循环水泵，单泵设计流量4500t/h；补水主要是来之当地小东江，水质较好。该机组汽水流程简图见图一。
图一：汽水流程简图
该机组于2006年投产，至今已运行9年，基本可满足一年一小修，六年一大修的要求。但近期出现以下两项问题：一是开车过程中上下缸温差大，影响到振动偏大；二是运行期间真空度偏低。
2 开车过程中上下缸温差大
2.1 上下缸温差情况描述
按该机组操作规程要求，上下缸温差超过50℃不允许开车(上下缸温度测点见图一所示位置），而且在开车过程中要尽量控制上下缸温差在30℃以内，避免转子出现较大的弯曲而引起振动大。但在实际操作过程中，汽轮机上下缸温差曾多次大于30℃，甚至有接近50℃的情况出现。现列举该汽轮机某开车过程中上下缸温度的变化情况，见表一。
表一：汽轮机开车过程中上下缸温差记录表
从表一看出，本次开车过程中上下缸温差最大值出现在暖管后、冲转前，达到了35.1℃；在冲转及暖机过程中，上下缸温差并没有立即消除，而是随着转速的上升（进汽量的增大）逐渐减小。振动值的变化则随着转速的上升而呈上升趋势，随着上下缸温差的降低而呈下降趋势，所以开车过程中上下缸温差对汽轮机振动值大小有着直接的影响。
2.2 上下缸温差产生原因分析
查看该汽轮机内杠结构图，发现内缸分为上下两个部分，且仅在上半部分铸出相互分隔的汽道，汽道出口装入喷嘴组（在180°的弧段上配置喷嘴组）；即该汽轮机的进汽方式为部分进汽，主蒸汽经过高调门后从第一汽缸前端的上半部分进入，所以当主蒸汽量偏小时，不可避免的出现蒸汽对上下缸的加热程度不同，产生一定的温差；但随着负荷不断提升，进汽量的增加，上下缸的蒸汽分部逐渐均匀，上下缸温差会逐渐缩小。
另外，在操作中发现，主蒸汽管路刚开始暖管汽缸温度就开始上升，证明该汽轮机速关阀、主调门（速关阀、主调门位置见图一中所示）有漏汽现象。因此，较小的漏汽量，再加上其进汽方式为部分进汽，最终产生了上下缸温差，并且在暖管结束、冲转前达到了最大值。
2.3 上下缸温差控制措施
要控制好该汽轮机开车过程中的上下缸温差，降低冲转过程中的振动，关键是做好冲转前的准备工作，需注意以下几点：
采用分段暖管，先暖至电动主汽门前，在汽机冲转前15分钟左右再暖管至速关阀前。
暖管期间充分疏水，避免冷水串入汽缸或蒸汽带水。
按热态冲转和冷态冲转两种方式，严格确定投入汽封蒸汽和建立真空的先后顺序。
建立真空前，确认就地疏水阀门关闭严密，避免冷空气、冷水反吸入汽缸、汽封。
停盘车到转子被冲转的间隔时间不可超过5分钟，尽量控制在2分钟以内。
3 运行真空度偏低
3.1 机组运行真空度指标情况
该机组设计额定发电负荷为40MW，排汽真空为93kPa，最大发电负荷为50MW，排汽真空为92kPa，具体设计工况见表二。
表二：设计运行工况表
在实际运行中，该机组运行真空度偏低，尤其在夏季气温高、凝汽量较大时，真空度甚至无法达到90kPa，给机组运行经济性带来一定的影响。为了提高机组运行真空度，曾采取了多种措施：如降低循环水来水温度，提高循环水水质并严格监视水质的变化，停机后采用高压水枪对凝汽器换热管内外表面进行冲洗。措施实施后，真空度略有改善，但仍不理想。
3.2 真空度偏低原因分析
该机组每次停机检查凝汽器换热管内外壁结构均较少，说明蒸汽品质和循环水品质比较可靠；并且，用高压水枪对换热管内外壁冲洗前后，机组运行真空度变化不大，说明机组运行真空度偏低并不是凝汽器换热管结垢造成的。
3.3 真空偏低控制措施
该机组运行真空偏低，一是由于后轴封存在泄漏情况，二是实际运行工况严重偏离原设计工况，可从以下三方面提高该机组运行真空度：
适当提高轴封供汽压力，减少后轴封的空气泄漏量；
优化蒸汽管网，增加汽轮机外供抽汽量，降低凝汽量；
加强凉水塔循环水冷却效果，降低循环水来水温度。
4 结语及下一步优化建议
随着该机组运行年份的增加，设备各部件呈不同程度的磨损、老化，对机组的安全、平稳、经济运行带来一定的影响。速关阀、高调门漏汽是开车过程中上下缸温差大的主因，后轴封泄漏是运行真空度偏低的重要原因。虽然通过加强运行操作管理，可一定程度上缓解这些问题，但最关键的解决办法是加强设备的维护，利用机组检修彻底消除设备存在的缺陷。
针对该机组实际运行凝汽量远大于设计额定工况值，可做如下优化：适当加大循环水量，提高冷却倍率，但一味的提高冷却倍率，又会造成循环水泵电耗增加，需核算机组发电效率和循环水泵功耗的平衡点，选择最佳的冷却倍率使总体经济效益最优[1]；另外，要根据凝汽器换热端差等参数的综合情况，判断凝汽器是否存在换热效果不佳、换热面积偏小的问题，来决定是否对凝汽器换热管进行改造，可使用螺旋槽管替代原有的光管式换热管[2]。
参考文献：
[1]王政伟，郭莉莉，史万涛，胡哲.600MW机组凝汽器最佳冷却倍率的分析计算[J].常州大学学报（自然科学版），2014，26（3）：51-52.
[2]楼波，梁平，龙新峰.螺旋槽管用于凝汽器强化传热的改造分析[J].中国电力，2001,34（10)：81-82.
论文作者:尹建明1,董志文2
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：温差论文; 机组论文; 汽轮机论文; 凝汽器论文; 真空度论文; 过程中论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;