600MW汽輪機瓦溫高的原因及對策

杜鵬

摘 要：在汽輪機運行過程中導致瓦溫高的因素較多，需要結合具體采取調節方式，做出動態化調整。600MW汽輪發電機組在正常運行過程中，大多數都是采取順序閥控制形式，這樣能夠對閥門節流損失情況進行有效調節，全面提升機組運行的穩定性。目前在諸多同類機組運行中，閥門開度以及切換中會出現軸承溫度和振動問題超標情況，其中在高中壓轉子處危害較為嚴重。有部分機組瓦溫實際溫度超出100℃之上，會導致燒瓦事故的發生，對機組穩定運行造成較大影響。當前諸多電廠都是通過對閥門開啟順序進行調整，全面改善600MW級機組在進汽切換過程中出現的各類問題。

關鍵詞：600MW汽輪機 瓦溫 原因 對策

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-02

當前對汽輪機基本運行狀態各項參數可以進行分析，主要是熱力特性參數與機械特性參數。熱力特性參數主要包括流量、溫度、壓力、背壓等。機械特性參數主要包括偏心、脹差、瓦溫等。本文以下主要從高中壓轉子受力分析出發，對轉子中心點位置引起的軸瓦負載變化、供油量降低的600MW汽輪發電機組2號瓦瓦溫超標的主要原因進行分析。在理論和試驗基礎上進行驗證，提出相應的單閥調節方式，對原有的轉子中心位置進行優化，確保2號瓦瓦溫能夠得到有效調整，根據瓦溫超標的情況采取解決措施。

一、設備基本概況概述

結合電廠生產實際，引入日立公司生產的N600-16.7/566/566，亞臨界、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機。汽輪機在運行過程中可以通過單閥或是順序閥方式進行控制，當機組開始運行時主要是通過單閥進行有效控制，在日常穩定運行中選用順序閥進行控制。在機組高壓進汽位置中布設了兩個主汽門以及不同的調節汽門，實際布置情況如圖一所示。該汽輪機組順序閥設計模式如圖所示，主要是GV1 + GV2→GV3→GV4，就是對順序閥進行控制時，高調閥GV1，GV2能夠同時開啟，然后導致GV3負荷數不斷增加。在此汽輪機組實際運行過程中，2號軸承金屬溫度過高，對機組穩定運行造成較大影響[1]。

二、瓦溫異常現象及主要原因分析

機組運行過程中2號軸承采取穩定性較好的可傾軸承，4號機組經過大修之后2號瓦溫開始逐步升高，溫度上升數值接近報警值，對機組穩定運行造成較大影響。

從表1中可以看出，2號瓦瓦溫與負荷之間相關，并且左右下側瓦瓦溫隨著負荷變化數開始變化。從各項數據中可以看出，在405MW負荷之下，2號瓦左下側瓦受到負荷變化情況開始逐步增加。在405MW負荷左右時，2號瓦左下側瓦溫能夠達到105.5℃。當405MW負荷以上時，左下側瓦溫會受到負荷影響開始發生變化。當額定600MW負荷時，左下側瓦瓦溫能夠全面降低，降到90℃。當負荷要低于500MW時，右下側瓦溫穩定值較高，瓦溫能夠達到85.2℃。當汽輪機中有大量蒸汽流動時，對動葉會產生切向汽流力。如果進汽為對角，汽流力能夠產生力矩使得轉子開始旋轉，并且保持自平衡。如果進汽是非對角的，不能產生較為平衡的汽流力，并且在機組運轉過程中各個軸承位置開始出現附加性載荷，對轉子中心位置產生較大影響[2]。

進汽非對角產生的不平衡汽流力會對轉子中心位置產生較大影響，導致2號瓦瓦溫逐步發生變化。當GV1和GV2實際開度保持同時，在不平衡汽流力與重力作用下，高中壓轉子開始朝著左側進行偏移。GV2開度逐步增加時，左下瓦承受的荷載在不平衡汽流力影響下開始增加，軸瓦和轉子之間的間隔距離開始逐步擴大，導致軸承實際供油量不斷降低，促使軸瓦瓦溫開始升高。如果將GV1和GV2全部打開，此時瓦溫能夠達到最大值。GV3實際開度受到負荷影響，隨著負荷不斷升高開始增大，對轉子會產生右下方的汽流力，與GV1和GV2產生的氣流合力會形成垂直的角度，這樣能夠使得轉子橫向附加汽流力開始降低，供油量不斷增加，左下瓦負載降低。轉子開始朝著右側進行移動，此時瓦溫會不斷升高。根據上述可知，汽輪機組運行過程中負荷數產生變化之后，閥門實際開度會產生相應變化，蒸汽導致的不平衡汽流力會直接導致轉子中心位置區域發生相應變化，對軸承基本供油量與軸瓦負載產生影響，導致瓦溫變化[3]。

三、瓦溫處理措施探析

從上述瓦溫過高產生的原因可知，瓦溫變化產生的主要原因就是因為不平衡汽流力產生的影響。從表1各項數據中能夠看出，當機組實際運行負荷達到400MW時，2號瓦溫開始逐步升高。在開展各項基本試驗時，機組負荷將會穩定在400MW，確保GV4全程保持關閉。在具體試驗過程中，GV3開度增加時，GV1與GV2開度會逐步減小。閥門在具體開度調節過程中會對汽流力大小與具體方向產生影響。GV1與GV2開度開始減小時會導致左下瓦負載降低，上述閥門開度調整試驗能夠對2號瓦瓦溫高產生的原因進行分析。針對4號機組實際運行情況來說，當具體負荷數低于500MW時，會對汽輪機組穩定運行產生較大威脅，所以當前需要對左下側瓦溫進行有效控制。此外，還需要對閥門進行調整，這樣能夠有效改變轉子原有的中心位置，確保對軸瓦能夠進行動態化調整[4]。在實際處理過程中，需要通過三閥控制的單閥調節方式對瓦溫進行調控，擬定相應的解決措施。通過只開三閥的單閥調節過程中，左下側瓦瓦溫開始隨著負荷呈現出降低發展趨勢。機組瓦溫降至正常數值之后，與原有的報警值相比有一定增長情況，對機組運行安全性與穩定性具有較大保障性[5]。

四、汽輪機瓦溫度防控

1.潤滑油系統問題

潤滑油系統問題主要有潤滑油溫度、壓力以及油質發生相應變化，根據相關工作原理可知，當潤滑油壓力不斷降低時，推理軸承油量會相應減低，這將會導致推力瓦溫逐步升高。潤滑油實際溫度升高之后，會導致潤滑油推力軸承中的熱量不斷降低，使得軸承中有過多熱量難以發散，這樣會直接導致推力瓦溫度升高。此外，當潤滑油溫度升高之后，還會導致透平油粘度降低，這樣會使得軸承油膜難以形成。潤滑油系統各項問題都會直接導致推力軸瓦溫度全面提升，所以當前在穩定運行過程中需要對各項參數進行監控。降潤滑油溫度、壓力值進行有效控制。各項數值超出限制范圍之后，需要及時采取相應的調整措施，這樣能夠確保系統穩定運行[6]。

2.軸向位移增大

汽輪機負荷以及熱蒸汽參數如果超出了原有的設計值，在高、中壓缸軸向推力會不斷擴大，這樣將會導致軸向位移逐步增加。汽輪機加負荷較快，在高壓轉子進汽與出汽過程中會產生較大的壓差，這樣會形成較大的負推力，使得不在工作狀態下的瓦磨損情況日益嚴重。在設計過程中需要確保各項設計能夠使得汽輪機轉子上產生的軸向推力能夠得到有效平衡，不會形成較大推力。機組在穩定運行過程中，需要對主汽參數進行控制，不能超出限制范圍內，并且機組不能呈現出超負荷運行狀態。當發現主汽參數與負荷壓力超出限制之后，需要及時進行恢復，確保減負荷運行。

3.通流部分損壞、軸位移增加、瓦溫升高

在汽輪機運行過程中，如果通流部分產生損壞將會導致汽輪機汽耗不斷增加，致使汽輪機軸向推力不斷增加，對汽輪機穩定運行產生較大影響。在汽輪機運行過程中，正常情況下大多數通流部分產生損壞的主要原因是在運行或是啟停過程中各項操作不合理，保溫質量穩定。軸向磨損產生的原因就是在法蘭加熱裝置投入不恰當，導致脹差超出限制值。如果汽輪機發生水擊之后會對真空緊急停機造成破壞，由于水的密度大于蒸汽，高速的水灰度葉片應力超限產生影響。水的附著力導致蒸汽不能往后移動，會產生較大的軸向推力，使得推力軸承逐步燒毀[7]。

總而言之，當前導致600MW汽輪機瓦溫過高的原因較多，當前要想對瓦溫進行控制，需要在理論知識基礎上加強技術實踐，擬定各項應對措施，將瓦溫控制在合理范圍內。

參考文獻

[1]邱楊，白廣臣.亞臨界600MW汽輪機瓦溫過高原因和檢修工藝[J].熱力透平，2010，39（3）：210-213.

[2]尹相雷.超臨界600MW汽輪機1#、2#軸承瓦溫偏高處理方案[J].棗莊學院學報，2013，30（2）：96-101.

[3]李佳東，周凱，黃振鑫等.600MW直接空冷機組汽輪機配汽控制策略優化[J].華電技術，2012，34（7）：21-22.

[4]閆軍.600MW汽輪機可傾瓦軸承金屬溫度偏高處理措施[J].科技創新導報，2010（36）：52-52.

[5]靖長財.600MW機組瓦溫異常升高分析[J].電力安全技術，2008，10（5）：57-58.

[6]靖長財.600MW 汽輪機軸瓦溫度異常升高的查處[J].電力安全技術，2009，11（5）：61.

[7]吳作根.600MW汽輪機軸瓦溫度高問題分析及處理方法[J].城市建設理論研究（電子版），2012（14）.