超臨界660MW機(jī)組三抽溫度偏高問題的分析及處理

陳友順 范雙雙

摘? 要：本文針對(duì)一臺(tái)超臨界660MW機(jī)組存在的三抽溫度偏高現(xiàn)象，分別從汽缸中分面泄漏、中壓進(jìn)汽插管泄漏、中壓進(jìn)汽密封環(huán)失效等方面分析原因，判斷造成三抽溫度偏高的主要原因?yàn)橹袎哼M(jìn)汽密封環(huán)失效。然后通過(guò)更換密封環(huán)、對(duì)插管處氧化皮的清理、對(duì)密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙的優(yōu)化調(diào)整等措施，最終解決了三抽溫度偏高的問題。提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時(shí)也為其他類型的電廠提供借鑒。

關(guān)鍵詞：超臨660MW機(jī)組? 三抽溫度異常? 密封環(huán)

中圖分類號(hào)：TM621 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）04（c）-0079-03

Analysis and Treatment of the Problem of High Temperature in the Third Steam Extraction of Supercritical 660MW Unit

CHEN Youshun1? FAN Shuangshuang2，3

（1. Zhejiang Energy Group Yueqing Power Generation Co.， Ltd.， Wenzhou， Zhejiang province， 325609 China;2. Northeast Electric Power University， Jilin， Jilin Province， 132001 China;3. Harbin Wohua Intelligent Power Generation Equipment Co.， Ltd.， Harbin， Heilongjiang? province， 150001? China）

Abstract： Aiming at the phenomenon of high temperature of three extraction in a supercritical 660MW unit， this paper analyzes the causes from the aspects of cylinder split leakage， middle pressure steam inlet pipe leakage and middle pressure steam inlet seal ring failure， and concludes that the main cause of high temperature of three extraction is the failure of middle pressure steam inlet seal ring. Then， by replacing the sealing ring， cleaning the oxide scale at the intubation， optimizing the adjustment of the thermal expansion gap between the sealing ring and the matching groove and other measures， the problem of high temperature of the third extraction was finally solved. At the same time， it also provides reference for other types of power plants.

Key Words： 660MW supercritical unit; third steam extraction; temperature anomaly; seal ring

隨著國(guó)家對(duì)能源企業(yè)節(jié)能減排要求的不斷提高，供熱改造成為火電機(jī)組發(fā)展的新趨勢(shì)和新方向，因此改造后的機(jī)組會(huì)遇到一系列的問題，其中比較嚴(yán)重的就是抽汽溫度過(guò)高問題[1]。經(jīng)過(guò)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，一些電廠機(jī)組改造后已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)類似問題[2-4]，對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。引發(fā)該問題的因素有很多，因此僅從單方面來(lái)排查是不夠的[5-7]。本文結(jié)合現(xiàn)有調(diào)研及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分別從汽缸中分面泄漏、中壓進(jìn)汽插管泄漏、中壓進(jìn)汽密封環(huán)失效等方面分析了原因，并在該電廠開缸檢查后發(fā)現(xiàn)是中壓內(nèi)缸螺栓斷裂，導(dǎo)致未充分做功的再熱蒸汽通過(guò)內(nèi)缸中分面間隙，泄漏至三抽腔室，導(dǎo)致三抽溫度偏高。通過(guò)優(yōu)化措施，徹底解決了三抽溫度偏高的異常問題。

1? 機(jī)組存在問題概況

某電廠 #1機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界600MW中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N600-24.2/566/566;該機(jī)組于2014年底進(jìn)行通流改造，改造后型號(hào)為N660-24.2/566/566;THA工況下，三級(jí)抽汽參數(shù)（以下簡(jiǎn)稱三抽）設(shè)計(jì)值為1.93MPa/457℃;改造后首次投運(yùn)順利，三抽溫度符合設(shè)計(jì)要求，具體參數(shù)見表1所示。

2017年開始，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組出現(xiàn)三抽溫度逐漸升高現(xiàn)象，三抽溫度達(dá)到了508℃，超出設(shè)計(jì)值近50℃，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及安全性。#1機(jī)三抽溫度變化情況如下。

（1）2017年1月15日調(diào)停前，462～472℃。

（2）2017年2月5日開機(jī)后，471～485℃。

（2）2018年3月27日開機(jī)后，483～496℃。

（4）2019年2月份開機(jī)后，最高至508℃。

2? 原因分析

結(jié)合該電廠事故處理經(jīng)驗(yàn)及#1機(jī)組的具體情況，經(jīng)分析，得出#1機(jī)組三抽溫度偏高的初步原因如下。

（1）由于三抽溫度已經(jīng)到達(dá)508℃，根據(jù)三抽。

設(shè)計(jì)溫度及抽汽量（三抽THA工況設(shè)計(jì)溫度為457℃、抽汽量為69t/h）核算，需要30t/h以上的再熱蒸汽（566℃）泄漏到三抽腔室，才有可能將三抽蒸汽加熱到508℃。基于此，假設(shè)中壓內(nèi)缸中分面螺栓全部斷裂，蒸汽從中壓內(nèi)缸中分面兩側(cè)泄漏到三抽腔室，內(nèi)缸中分面長(zhǎng)度為1m，根據(jù)臨界流量公式計(jì)算，需要中壓內(nèi)缸中分面間隙達(dá)到2.5mm，才有可能使得漏汽量達(dá)到30t/h。考慮到內(nèi)缸自身剛度以及螺栓不可能全部斷裂，該間隙是不可能存在的。因此也基本可以排除內(nèi)缸螺栓斷裂導(dǎo)致三抽溫度偏高的可能性。

（2）其他可能使得再熱蒸汽進(jìn)入三抽腔室的結(jié)構(gòu)中壓進(jìn)汽插管以及密封環(huán)結(jié)構(gòu)。

綜上分析，三抽溫度升高可能是多種因素共同作用;中壓進(jìn)汽插管破損，使得蒸汽繞過(guò)密封環(huán)直接漏入三抽腔室;或是四根中壓進(jìn)汽插管上的密封環(huán)失效，使得蒸汽直接漏入三抽腔室。

3? 故障排查與處理

3.1 故障排查

為徹底解決#1機(jī)組三抽溫度偏高問題，對(duì)高中壓缸采用揭缸的維修方式，根據(jù)前期分析得出的各項(xiàng)可能的原因逐一進(jìn)行排查。

3.1.1 內(nèi)缸中分面間隙

內(nèi)缸中分面間隙情況滿足要求，工作情況良好，未發(fā)現(xiàn)漏汽造成的沖刷痕跡。

3.1.2 內(nèi)缸中分面螺栓

螺栓未發(fā)現(xiàn)斷裂及裂紋，螺栓材質(zhì)及其各項(xiàng)金屬性能滿足要求。

3.1.3 中壓進(jìn)汽插管

進(jìn)汽插管工作情況良好，未出現(xiàn)破損現(xiàn)場(chǎng)，也未發(fā)現(xiàn)磨損痕跡。

3.1.4 中壓進(jìn)汽密封環(huán)

如表2和表3所示，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，中壓進(jìn)汽密封環(huán)并沒有按照正常的自由狀態(tài)張開，而是在沒有套筒約束的情況下，密封環(huán)處于閉合狀態(tài)。如圖1所示，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，密封環(huán)外徑尺寸普遍小于插管套筒內(nèi)徑1mm，個(gè)別密封環(huán)最大直徑間隙達(dá)到2mm以上。中壓4個(gè)進(jìn)汽插管處均存在不同程度的現(xiàn)象。

通過(guò)計(jì)算，4個(gè)進(jìn)汽插管漏汽面積可達(dá)5000mm2以上，相當(dāng)于一個(gè)直徑80mm的孔，該漏汽面積造成的高溫再熱蒸汽泄漏，足以使得三抽溫度升高50℃。

3.2 故障定位與處理

密封環(huán)冷態(tài)安裝依靠自身的彈力與插管套筒內(nèi)壁緊密貼合。熱態(tài)工況下，插管、密封環(huán)、套筒受熱后向外膨脹。但由于密封環(huán)線脹系數(shù)較大，理論上密封環(huán)膨脹量大于插管，但同時(shí)密封環(huán)受外部套管約束，導(dǎo)致密封環(huán)被壓入插管槽內(nèi)，加之此處氧化皮較多，導(dǎo)致密封環(huán)在槽內(nèi)發(fā)生卡澀，進(jìn)而冷態(tài)時(shí)密封環(huán)與套筒間產(chǎn)生了間隙。經(jīng)過(guò)多次機(jī)組反復(fù)啟停，最終導(dǎo)致密封環(huán)完全卡澀、失效。

根據(jù)檢查情況，在檢修中，對(duì)4個(gè)中壓進(jìn)汽插管的密封環(huán)（共12件）全部進(jìn)行更換;為防止密封環(huán)后期再次發(fā)生卡澀，對(duì)插管處的氧化皮進(jìn)行了清理。同時(shí)在不影響密封效果的前提下，對(duì)密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。在#1機(jī)開機(jī)后，在各個(gè)負(fù)荷段，三抽溫度大幅下降，最高約470℃。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)超臨界660MW機(jī)組三抽溫度偏高問題原因進(jìn)行理論分析、在檢修過(guò)程中排查處理、在維修后實(shí)際驗(yàn)證，判斷中壓進(jìn)汽密封環(huán)失效是造成機(jī)組三抽溫度偏高的主要原因。通過(guò)更換密封環(huán)、對(duì)插管處的氧化皮的清理、對(duì)密封環(huán)與配合槽的熱脹間隙的優(yōu)化調(diào)整等措施，徹底解決了三抽溫度偏高的異常問題。

當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，以往類似經(jīng)驗(yàn)只可用作參考，而對(duì)于汽輪機(jī)蒸汽溫度出現(xiàn)大幅度偏離設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，可以根據(jù)計(jì)算量化蒸汽泄漏量產(chǎn)生的理論影響，并與實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)分析，以便更加準(zhǔn)確地找出問題產(chǎn)生的根本原因，并采取有針對(duì)性的措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 周林君.抽汽供熱改造安全性分析及控制策略研究[J].設(shè)備管理與維修，2020（21）：53-55.

[2] 武紅亮.薩拉齊電廠1～#機(jī)組汽輪機(jī)三段抽汽溫度偏高原因分析及降溫措施[J].內(nèi)蒙古石油化工，2018，44（7）：43-44.

[3] 胡引引.某超超臨界660MW火電機(jī)組再熱汽溫偏低改造和抽汽供熱方式比較[D].南京：東南大學(xué)，2018.

[4] 陳亮輝.600MW汽輪機(jī)#3抽口上下金屬溫度差大的原因分析及處理[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2016，（7）：267.

[5] 寇向陽(yáng).汽輪機(jī)中分面漏汽原因分析與處理[J].設(shè)備管理與維修，2019（14）：57-58.

[6] 吳仕芳，戴月進(jìn)，康明.中壓進(jìn)汽腔的流場(chǎng)數(shù)值模擬比較[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2020，62（2）：96-98.

[7] 楊焱鑫.600MW亞臨界機(jī)組汽輪機(jī)刷式汽封改造及應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2018.