某電廠660 MW機組中壓缸上下溫差異常處理及預防措施

武廷俊

摘 要：某660 MW超超臨界機組揭缸檢修后，由于中壓前內汽封、中壓進汽插管密封環、中壓蒸汽冷卻系統缺陷導致中壓缸內壁上下溫差異常、再熱蒸汽溫度無法達到額定參數。現對該類缺陷進行分析、總結，以方便同型機組消缺，避免類似缺陷再次發生。

關鍵詞：超超臨界機組;再熱蒸汽溫度;中壓前內汽封;中壓進汽插管密封環;中壓蒸汽冷卻系統

0??? 引言

某電廠9號機為東方汽輪機廠制造的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸兩排汽、直接空冷凝汽式汽輪機，型號為NZK660-28/600/620-1。2019年9月17日機組首次B級檢修前，維持再熱蒸汽620 ℃運行條件下中壓缸外上半內壁溫度最高不到550 ℃，下半內壁溫度最高不到540 ℃，內壁上下溫差未超過25 ℃;2019年11月18日B修啟動后，機組再熱蒸汽溫度升至額定溫度620 ℃后，中壓外缸進汽室上半內壁溫度最高升高至600 ℃，進汽室下半內壁溫度達545～555 ℃，外缸進汽室內壁上下溫差在53 ℃左右，汽缸溫差較檢修前增大20～30 ℃;將機組再熱蒸汽溫度降至590～600 ℃時，汽缸溫差可保持在40 ℃以內。本文針對機組結構特征、相關系統運行特性，對汽缸溫差超標問題進行分析、處理，總結經驗并提出相關優化措施。

1??? 設備簡介

1.1??? 中壓缸總體結構

9號機中壓缸為雙層缸結構，共計10級通流做功單元，其中1～3級位于中壓內缸處，4～7級位于中壓1號隔板套內，8～10級位于中壓2號隔板套內。機組前端部汽封共計11列汽封圈，其中#1～#2列汽封為端把汽封，懸掛于中壓外缸端部外壁;#3～#6列汽封為中壓前內汽封一，位于中壓外缸內部;#7～#11列汽封為中壓前內汽封二，位于中壓內缸內部，用于密封中壓進汽與中壓一級隔板腔室間蒸汽。其結構如圖1所示。

1.2??? 中壓蒸汽冷卻系統工作原理

中壓缸再熱蒸汽通過進汽管穿過外缸，除外缸與進汽管連接處溫度較高外，其余溫度相對較低，采用高壓缸1段抽汽（抽汽溫度約407 ℃），通過節流孔板減壓后進入中壓外缸進汽腔室降低中壓外缸處溫度，以保證中壓進汽腔室內壁溫度在530～535 ℃，最高溫度不超過566 ℃，冷卻后的蒸汽由3段抽汽管道流出[1]。具體流程如圖2所示。

1.3??? 中壓進汽插管密封環工作原理

再熱蒸汽由中壓外缸間的插管（中壓進汽插管）進入中壓內缸做功，外缸進汽管道與插管之間設有密封環，防止蒸汽泄漏。中壓進汽插管與中壓內缸上半水平結合面通過螺栓固定，該插管與外缸配合形成腔室，在腔室內設有密封環，避免蒸汽泄漏。中壓進汽管密封環采用疊片式密封，密封環分為緊環與松環兩種;緊環、松環截面呈“O”型，均為整圈無缺口、無開口形式;密封環與外缸內壁、插管外壁保持較小的圓周徑向間隙，建立密封隔離功能;且密封環間保持適當的軸向間隙，以便在汽輪機運行過程中沿軸向滑動，適應內外缸之間的軸向脹差[2]。

2??? 原因分析及處理措施

針對9號機中壓外缸進汽室內壁超溫原因，主要對設備狀態劣化情況及中壓蒸汽冷卻系統進行檢查，分別為：（1）利用2021年B修揭缸后對中壓缸內部相關部套性能狀態進行檢查;（2）檢查中壓蒸汽冷卻系統運行狀態。具體檢查內容如下：

2.1??? 中壓缸內部部套性能檢查

主要檢查部位（圖1）：（1）中壓進汽管、密封環;（2）中壓進汽管法蘭結合面;（3）中壓內缸水平中分面間隙;（4）中壓前內汽封性能情況。

2.1.1??? 中壓內缸汽缸嚴密性檢查

對中壓內缸嚴密性進行檢查，測量內缸中分面間隙均0.05 mm塞尺不入，滿足汽缸嚴密性要求，可排除由內缸中分面泄漏造成汽缸內壁上下溫差超標的因素。

2.1.2??? 中壓進汽插管密封環檢查

對進汽插管表面涂層、密封環表面檢查無損傷，進汽插管與中壓內缸結合面0.05 mm塞尺不入;但左側中壓進汽插管密封環由上到下間隙分別為0.19/0.29/0.37 mm，右側中壓進汽插管密封環由上到下間隙分別為0.20/0.29/

0.33 mm（設計值：0.017～0.05 mm）;中壓進汽管密封間隙超標，導致部分蒸汽無法有效密封，該因素為中壓外缸進汽室上半內壁溫度超標原因之一。

2.1.3??? 中壓前內汽封汽封塊性能檢查

（1）中壓內缸未解體前檢查工作：解體中壓前內汽封一上半（圖1）后，檢查#3～#6列汽封圈上半汽封塊汽封齒有的被沖刷成鋸齒形狀，其中#6列汽封圈上部第二道汽封高齒最為嚴重，汽封塊鋸齒狀與汽流沖刷有關。

（2）在內缸未解體狀態下測量中壓前內汽封二最外側汽封齒間隙，即#7列汽封塊，敲擊汽封前、后，汽封間隙分別為0.65～2.00 mm、0.15～1.00 mm，汽封塊退讓間隙分別為1.45～1.80 mm、2.20～2.50 mm，上半汽封塊膨脹總間隙分別為4.10 mm、1.50 mm，汽封塊存在未回落現象。

（3）中壓內缸解體后相關數據測量：1）徑向間隙測量記錄：汽封間隙超標主要表現為#3～#10汽封圈左側間隙偏小，右側間隙偏大，且右側汽封間隙在1.00～1.50 mm。2）周向間隙測量記錄：中壓前軸封汽封周向間隙超標（設計0.40～0.90 mm），實測汽封周向總間隙在1.42～2.70 mm。3）汽封退讓間隙記錄：中壓前軸封汽封退讓間隙超標，實測汽封退讓間隙在1.50～2.10 mm，較設計值2.50～3.00 mm偏小，且內缸段同一圈汽封左右偏差接近1 mm。