摘要：浙江浙能长兴发电有限公司汽轮机系上海汽轮机厂生产的引进型300MW汽轮机，型号为N300－16.7/537/537，为亚临界、单轴、双缸（高中压合缸）、双排汽、一次中间再热凝汽式汽轮机。四台机组先后由上海汽轮机厂负责进行了高、中压缸的通流改造，改造后机组型号为N330－16.7/537/537。长期以来，机组冷态开机过程中，投运高低压旁路时，汽轮机经常会自行冲转，导致盘车脱扣，汽轮机挂闸时，汽轮机转速甚至能达到几百转/秒。
关键词：冷态开机；自行冲转；真空
凝汽式汽轮机组，在转子冲转前，汽缸、凝汽器内应具有一定的真空。建立真空是机组启动的一个条件，这样冲动转子时所需要的蒸汽量较小，可减少摩擦鼓风损失，不使排汽缸温度过高；另一方面使冲动转子时阻力较小，不致使工作叶片承受过高的应力。汽轮机冷态启动时，若真空太高，冲动汽轮机时需要的进汽量小，对汽轮机暖缸不利，使启动时间延长，若真空稍低一些，可使进汽量增大，以达到较快暖机的目的。
在实际运行中，由于中主门及中压调门制造工艺原因，存在不严的情况，加之开机时机组真空往往很高，汽轮机真空度越高，则单位量的蒸汽在汽轮机内的总焓降越大，当汽轮机所需蒸汽做功量一定时，则汽轮机所需输入的总的蒸汽量就会相应减少，反之，当真空度降低，单位蒸汽在机内的总焓降降低时，在总的做功量不变的情况下，则需输入更多的蒸汽才行，此时较少的蒸汽量进入汽缸即可将汽轮机冲转。在高低压旁路投入过程中，再热器逐渐起压，由中主门及调门漏入中压缸的蒸汽将汽轮机冲转起来，当汽轮机转速大于3 r/min时，盘车脱扣。
图1为某次#1机大修后启动，投运高低压旁路时汽轮机的被冲转情况。
图1 红色为低旁前压力，黄色为汽轮机转速
由图1可见，高低压旁路投运后，17:35低旁起压（红色），汽轮机转速（黄色）开始爬升，最高转速达到85rpm 此时汽轮机盘车已脱开，19:30 低旁开始泄压，汽轮机转速开始下降，低旁完全泄压彻底后，汽轮机停转，投入#1机组盘车。因此可以判定，可能造成汽轮机冲转有二方面原因：第一、高压缸排汽管逆止门不严密，导致蒸汽进入气缸冲动汽机；第二、再热阀门不严密，部分蒸汽通过再热阀门直接进入汽缸。由于旁路收完后，再热器完全泄压，汽轮机停转，因此排除了高压汽门漏汽的可能性。从汽轮机结构分析，蒸汽倒入汽缸只能使汽机反向旋转，而实际我厂汽机冲转方向同正常运行方向一致，所以第一种可能性是不存在的，因此再热阀门不严密是造成汽轮机自行冲转的主要原因[1]。
再热主汽门为翻板式阀门，一般不存在因自身缺陷而无法完全关闭的可能。但是在长时间运行中，密封件老化损坏，易造成密封效果不良，门杆漏气进入中压主汽门执行器腔体内形成大量锈蚀积垢等，容易导致弹簧片碎裂而导致弹力达不到设定值，也有可能造成阀门无法完全关闭[2]。另外再热调门油动机富裕行程调整不正确，调门总行程实际值与设计值有偏差，而在安装过程中，油动机活塞杆到底，但阀蝶被制约不能坐落于阀座之上，故而造成漏汽冲转现象。
冷态开机时汽轮机自行冲转的危害：
某次＃4机组开机过程中，高低压旁路投入时，受到扰动，导致盘车脱扣，盘车脱扣后可能是由于漏汽量较少或者旁路撤出时再热器泄压比较彻底，大轴晃动度到零，汽轮机停转。但盘车电机未跳闸（电流23.3A），造成运行人员未发现汽轮机已停转（大屏显示的汽轮机转速一直为0）。从偏心数据上来看，此时汽轮机已停转。之后汽轮机开始冲转，转速迅速冲至177r/min，发现#4机偏心最高达到295μm，紧急打闸。汽轮机惰走转速至零，偏心降至124μm，开始投入盘车直轴。之后多次尝试冲转，均因#4瓦振动高紧急打闸，由于#4瓦顶轴油管丝口自身存在缺陷，因振动裂开导致顶轴油压下降，#4瓦处轴颈下沉导致轴瓦磨损。
以上案例可以看出，高低压旁路投入时，汽轮机很可能由于再热器系统的起压，经中主门、调门漏入的少量蒸汽而被冲转，很多情况下仅仅只是一个扰动而已，但是很有可能造成盘车脱扣，而且脱扣后若汽轮机停转，未及时再次投入盘车，汽轮机转子将会受热不均，造成大轴弯曲。
冷态开机汽轮机自行冲转的解决方案
针对冷态开机高低压旁路投入时，汽轮机被冲转的现象，在多次开机时，尝试调节开启#7低加汽侧湿保护阀，在锅炉再热器起压之前，将机组真空控制在-91kPa左右，当汽轮机挂闸冲转之后，再关闭#7低加汽侧湿保护阀，汽轮机被冲转现象消失。但是开关#7低加汽侧湿保护阀位置不佳，存在安全风险，因此在#3机组临修中在#3机真空破坏阀前新增一口径50的手动截止阀。
相关操作票修改：（冷态开机以及调停后启动）
再热器起压前：
汽轮机冲转后全关该手动阀，真空值上升。
效果检查：
由图2可见，在锅炉起压之前，投运高低压旁路时将凝结器真空降低至-91kpa左右（-88kpa联启备用真空泵），汽轮机被冲转的现象消失，汽轮机一直处于盘车状态。
图3所示为#3机前一次开机时未降低凝结器真空，高低压旁路投运时汽轮机在再热器起压后均被冲转（白色为汽轮机转速）。
图2 红色为真空，白色为汽轮机转速， 图3 3月19日#3机开机
蓝色为低旁开度，绿色为高旁开度
结论
针对目前开机情况来看，#2、#3、#4机组通过降低凝结器真空的方法，汽轮机被冲转的现象基本消失。由于旁路及再热阀门漏汽量差异，#1机组旁路投运时仍存在汽轮机被冲转的现象。
参考文献
[1]罗次安，朱建明.汽轮机不正常冲转析疑[J].湖北电力，1997，（21）:28.
[2]康建国，吴泳海.汽轮机中压主汽门关闭不严的原因及处理[J].电力安全技术，2007，（10）：43.
论文作者:黄少君,单亚军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：汽轮机论文; 旁路论文; 蒸汽论文; 转速论文; 机组论文; 真空论文; 调门论文; 《电力设备》2019年第16期论文;