探討汽機運行中上下缸溫差大問題及措施

趙學辰

摘要：隨著城市現代化經濟的快速發展，城市內部人口也在不斷的增長，在為城市經濟發展提供大量人力資源的同時，也成為了城市供電部門的工作負荷。在這種情況，城市供電部門為滿足城市內部對電力日益增漲的需求量，要加強電力設備的運作工效，但近年來卻頻頻發生發電設備故障問題，引起了城市人們對其的重視，如何改善汽機運行中存在的問題和故障成為城市發電部門的重要關卡?；诖?，本文將對汽機運行中上下缸溫差大問題的現象進行分析，尋找造成現象的主要原因并解決，確保城市發電設備的正常運行。

關鍵詞：汽機運行；上下缸；溫差大；問題；措施

1、引言

從科學意義上來說，疏水系統與汽封系統是組成完整有效的發電廠熱力系統中必不可缺的重要部分，這兩種系統科學的運行會在一定程度上給發電廠的安全運行帶來切實的保障。但是如果疏水系統的接入方式不正確就會導致水擊、振動等安全事故的發生，更嚴重的情形就會造成管道或者是高性能的汽輪機設備發生損壞。縱觀中國近幾年來，類似于在疏水系統中因疏水不暢通導致汽輪機設備損壞發生安全事故的情形就已經多次發生，這值得人們去仔細研究并找出問題的根源所在。

2、汽機運行中上下缸溫差大的問題現象

在對汽機運行中上下缸溫差大的問題現象敘述前，對汽機的簡單概念要有一個了解，確保下文敘述故障現象的理解。汽機原指蒸汽機和汽輪機，但由于隨著現代城市工業發展，蒸汽機這一運作設備已經被淘汰掉，則現在所說的汽機指的是熱力發電廠中的汽輪機。

一般汽輪機會根據工作壓力、工作原理和排汽壓力三方面進行分類，第一類按照工作壓力分為低壓、高壓、超高壓、亞臨界等；第二類按照工作原理分為沖動式、反動式和反動度；第三類按照排汽壓力分為凝汽式、背壓式、帶抽汽等。而上下缸設置的目的是，在汽機整體正常運作時，通過比較進水后缸壁之間的溫度差確定是否有水流進行氣缸之中。

由于不同種類汽機運行中上下缸溫差大的問題現象都不同，則為準確敘述汽機運行中上下缸溫差大現象，在此設定超高壓、反動式、抽汽凝汽式的汽輪機出現上下缸溫差問題：在發生上下缸溫差過大問題時，設備操作人員可以清楚發現設備中盤車電流出現不穩定的晃動，并可以清楚的聽到高中缸重軸封部位有清楚的摩擦聲，接連著其他設備部分也出現各種摩擦聲和雜音，調動汽輪機疏水系統，發現上下缸溫差會隨著調動而改變，進而上下缸內溫度差越來越大，無法正常檢測氣缸進水現象，氣缸變形、盤車停止工作，甚至出現設備內部螺栓拉斷，熱力發電設備被損壞停止運作。

3、汽機運行中上下缸溫差大造成的危害

汽機在運行中上下氣缸出現溫差是一種正常現象。一般來說，上下氣缸溫差大于50℃時就屬于故障問題，它會給汽機的運行造成嚴重危害。具體包括以下兩個方面：（1）影響汽機的正常啟動。汽機在啟動調整試運行過程中，若是采用冷態額定參數方式啟動，機組啟動沖轉后進行中速、高速暖機時上下缸升溫的速度不同。一般情況，上缸升溫速度明顯大于下缸，當溫差大于50℃時，就會被迫自動停機。待汽缸溫差冷卻至10℃以內時才能再次盤車啟動，這樣不但延長了汽機啟動時間，同時也增加了鍋爐的能源損耗，加大了電廠的運營成本。（2）容易造成汽缸變形。汽機的上下缸溫差大，致使氣缸上下缸的熱漲冷縮情況不同，容易使汽缸變形，造成氣缸密封不好，產生漏氣現象。特別是在高壓缸調節級處，因動靜間隙小，汽缸發生變形后很容易發生動靜摩擦現象，還會造成大軸彎曲，引起汽機振動加劇，嚴重時會使汽機損壞，影響電網正常供電。

4、汽機運行中上下缸溫差大問題及措施

4.1汽機概述

某熱力發電廠采用了國外進口機組，這種機組的特點是雙缸雙排氣以及中間自熱，可產生超高壓，其操作為反動式，并且高中壓布置為合缸對稱式。

4.2問題現象

當在日常檢查的時候發現盤車的電流出現晃動的狀況，使用聽針可以聽到高中壓缸封處有摩擦，就會導致重音的轉動與轉子轉動的同時進行，此外還摻雜著其他類型的連續雜音，并且管理人員還可以在盤面的顯示高中壓缸溫差較大的時候發現普通的疏水系統進入到了汽輪機之中，導致汽輪機的疏水開大，溫差進一步的增大，并使得本體的疏水立刻關閉，導致汽機機組的真空環境被破壞，出現了水泵循環停止、盤車停止的狀況，之后還會導致汽機的出現悶缸的狀況。當汽機運行的上下缸的溫度差距超過90℃的時候，悶缸的上下缸溫差就會有所降低，一般情況下，上午5點到6點時間內的上下缸的溫差降低至66℃、60℃、58℃的時候，在每一個階段都要必需進行一次人工盤車，在這種情況下，盤車的工作會相對比較輕松，上下缸的溫度差距也會相應地縮小，之后在10點的時候進行電動盤車，導致汽機機組的偏心大小為55，而由此導致汽機機組的工作電流大概在29A左右，這是一個十分良好的現象。

4.3汽機運行中上下缸溫差大的原因分析

經過分析大量的設計圖紙與多次進行現場考察，人們發現造成機組上下缸溫差大，主要是由于沒有合理的布置疏水，沒有按照逐級疏水的原則進行疏水。如圖1所示，由于A側主汽門具有很高的疏水壓力，而導管的實際疏水壓力相對較低，A點實際壓力比導管疏水入口處的實際壓力高，這樣會導致從導管中流出疏水困難，引發疏水倒流，造成疏水由導管疏水管道流流向了汽輪機，以致出現汽機上下缸溫差過大現象，引發盤車電流晃動急劇，盤車比較困難。

4.4解決措施

將導管疏水和調節級高壓缸疏水接入單個疏水擴容器，然后進入凝汽器，不與A側主汽門前疏水相連接，杜絕水倒流的可能性。高壓缸疏水參數較高，直接進入凝汽器熱損失增大，經過調節后，可在啟、停機時開啟疏水手動閥、高壓外缸疏水高排管道，經高排逆止閥前疏水排走，一旦啟動，高壓外缸疏水可匯入高壓缸排氣，經再熱進入中壓缸做功。這樣不僅可以減少排向凝汽器的熱負荷，還可以減少因排入凝汽器疏水溫度過高引起的能量損失。主汽門前疏水A、B側和高旁閥門前仍保持原位置不變。

5、汽機運行管理維護措施

要想保證汽機正常穩定地運行，就須針對引起汽機上下缸溫差大問題原因，采取合理有效的管理維護措施。

5.1優化設計，合理安裝

汽機設計時，一般對疏水系統設計主要考慮疏水壓力分布情況，而未能將機組運行后的負荷量因素予以充分考慮。這樣就會造成機組沖轉前開啟本體動力弱，造成疏水情況不理想。所以，在設計時，要將疏水壓力分布情況與汽機運行負荷合并考慮，并對疏水管、進排氣系統要合理布置，做到在全部疏水門開啟時各疏水管內壓力要高于疏水箱及擴容器的壓力。汽機安裝時，要嚴格按照設備廠商要求和相關標準進行，同時更要做好管與氣缸連接處的密封工作。

5.2做好上下缸溫差的檢測工作

汽機在運行進程中，由于蒸汽溫度高和設備運轉摩擦影響會產生很大熱量。因此及時做好汽機測溫工作，詳細做好記錄，并認真分析采集的數據，掌握氣缸各測溫點位的溫度及上下缸溫差變化情況，如果發現異常，應及時采取對策予以處理，保障溫控指標能夠處在正常范圍以內。

5.3嚴格控制設備及零件質量

在設備及零件采購時要嚴把質量關。要嚴格按照電廠設計標準購置，對所購置的噴嘴、輸水管、進排氣管，抽氣管、密封墊等零部件型號、材質等要嚴格把關，并與汽機原廠部件相比較，確保新購零部件不低于原廠設計標準，各項指標均符合國家相關要求。運輸時要做好安全防護，防止設備及配件損壞。入庫時要整齊排放，做好防碰撞和防銹措施，保證設備及零部件質量。

5.4正確操作，加強維護保養

汽機開啟之前，要仔細檢查疏水系統密封情況以及是否暢通，檢查進、排氣管、抽氣管狀態，查驗測溫設備是否完好等。確保正常后，開始進行暖管和沖轉工作。在汽機啟動、試運轉時，要時刻關注上下氣缸溫差變化情況，并定期做好汽機維護保養工作，對易損零件進行及時更換，從而防止上下缸溫差大問題的發生。

6、結束語

在整個的熱力發電廠體系當中，疏水系統可以說是發電廠整體性熱力系統當中十分重要且不能缺失的重要的組成部分，并且對發電廠的經濟運行安全有著非常重要的影響。如果疏水系統的接入方式不恰當，輕則能夠引發震動、水擊等責任事故，嚴重的甚至能夠造成設備或者是管道的損壞，在國內已經發生了很多起因為汽輪機在疏水過程中的不順暢而導致的責任事故，甚至還出現過嚴重的大軸彎曲的責任事故。在對疏水系統進行改造之后，盤車的電流穩定性會加強，這種情況下汽機運行中的上下缸的問溫差就會出現明顯縮小的趨勢，在投入較小的運行費用的前提之下，汽機的熱經濟性也會得到明顯的提高，更好的保障了發電廠的健康、穩定、可持續發展。

參考文獻：

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（作者單位：平朔煤矸石發電有限責任公司）