浅析汽轮机主蒸汽压力超设计值原因及处理方案

浅析汽轮机主蒸汽压力超设计值原因及处理方案

杨栋良

杨栋良

（浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司312366）

摘要：主蒸汽压力超过设计值运行，主蒸汽管道、自动主汽阀及调节汽阀、汽缸、法兰、螺栓等部件的应力将会增加，影响其使用寿命，甚至使这些部件损坏；当凝汽器真空保持不变时，压力升高将会导致排汽湿度增大，使末级叶片工作条件恶化，因此主蒸汽超压运行严重威胁着机组安全。本文通过绍兴江滨热电运行中发生的主蒸汽超压事件，进行了分析、论证，并制定了处理方案，成功解决主蒸汽超压问题，为后续类似情况发生积累经验。

关键词：汽轮机主蒸汽超压开缸检查叶片变形

1.概况简述

汽轮机是将蒸汽的能量转变成机械能的回转设备。工作中应按各按照设计蒸汽压力、温度运行，主蒸汽压力超过设计值运行，主蒸汽管道、自动主汽阀及调节汽阀、汽缸、法兰、螺栓等部件的应力将会增加，影响其使用寿命，甚至使这些部件损坏；当凝汽器真空保持不变时，压力升高将会导致排汽湿度增大，使末级叶片工作条件恶化，因此主蒸汽超压运行严重威胁着机组安全。

某燃气热电公司安装两台燃气-蒸汽联合循环机组，建设规模2*452.07MW,该机组是由东方电气引进三菱技术生产的。燃机型号M701F4。汽轮机型号为TC2F‐35.4inch，是一台高中压合缸、双排汽、单轴再热凝汽式汽轮机。高压蒸汽压力：10.76MPa.a，高压蒸汽温度：538℃；中压蒸汽压力：3.7Mpa.a，中压蒸汽温度：566℃；低压蒸汽压力0.484Mpa.a，低压蒸汽温度：239.7℃。汽轮机高压级有8级，中压级8级，低压级为2*6级（双流）。蒸汽通过一组高压主汽阀和高压调节阀进入高压段，高压主汽阀和高压调节阀布置在高中压汽轮机的右侧。高压调节阀出口通过一根主汽管连接到高中压汽缸上。蒸汽经过高压叶片做功后，经汽缸底部的高压排汽口流到余热锅炉。从余热锅炉来的再热蒸汽通过一组中压主汽阀和中压调节阀返回到中压进汽段，中压主汽阀和中压调节阀布置在高中压汽轮机的左侧。中压调节阀出口与中压段的进汽腔室相连接。蒸汽通过中压冲动式叶片做功后，从汽缸上部的中压排汽口排向连通管。排汽口通过一根连通管连接到低压（LP）进汽口。低压蒸汽通过一组低压主汽阀和低压调节阀在连通管内与中压排汽混合，从叶片通流级的中间进入，向两侧排汽，两侧的排汽各自排向凝汽器。

2.事件经过

#1机组于2013年3月完成168小时试运，试运行期间在额定负荷运行时，其高、中、低压主汽压力超过设计值，主蒸汽压力达11.04MPa，再热蒸汽压力达4.04MPa，低压蒸汽压力达0.51MPa。分别超出设计值0.28MPa、0.34MPa、0.026MPa。机组试运行过程中出现燃机还未进入排气温度控制模式（满负荷），锅炉汽包安全门就因汽压过高而开启，经计算其实际最大出力较设计保证值偏小。

通过对#1机组的运行数据进行采集、分析，认为#1汽轮机组运行时，高、中、低进汽压力明显超出设计计算值，原因是汽轮机通流能力较设计有一定程度的降低，可能是动叶片及静叶片存在变形、损坏现象，从而导致进汽蒸汽压力偏离设计值而升高。需对#1汽轮机进行开缸检查、确认并进行处理。

3.开缸检查的实施

2013年5月，进行#1汽轮机开缸检查的各项准备工作，着手编制作业指导书、组织措施、技术措施、安全措施、备品备件及消耗品的统计购买工作。

3.1、#1汽轮机低压缸开缸后通流部件检查如下：

低压缸隔板静叶目视可见麻坑，直径约1mm以下。静叶出汽边未见变形，动叶片未见明显变形。虽然低压主汽压力超出设计值约15%，但因其压力较低，且低压进汽在混入余热锅炉低压蒸汽后，其理论压力计算值（基准值）已是估算值，认为有足够的安全裕量，故不再进行处理。将各零部件清理干净，对通流间隙测量、调整，然后扣缸。

3.2、#1汽轮机高中压缸开缸后通流部件检情况查如下：

高压静叶片及中压静叶片出汽边均有被颗粒击打痕迹，类似金属喷砂后效果，高压静叶片出汽边可见明显变形，中压静叶片有目视轻微变形。在高压内缸、中压缸隔板围带汽封处及高压转子围带内侧发现直径约1mm金属颗粒，呈一小撮一小撮状态。中压第一级、第二级、第三级隔板围带汽封不同程度磨损。

3.3、高中压缸隔板出汽边喉宽数据测量

3.3.1高中压缸开缸后对变形较为严重的高压前三级，中压1、2级进行测量。测量由专业人员进行。高压缸静叶出汽边喉宽测量数据分析：

由上表可知：高压第一级设计值5.04±0.15（下限4.86），实际测量内径平均值4.80，中径平均值4.84，外径平均值5.04；

高压第二级设计值4.96±0.14（下限4.82），实际测量内径平均值4.72，中径平均值4.74，外径平均值4.74；

高压第三级设计值5.08±0.14（下限4.94），实际测量内径平均值4.86，中径平均值4.98，外径平均值5.27；

高压缸静叶出汽边目视无可见变形，上面的测量结果是在静叶喉宽截面上测量三点，即内径、中径、外径，东汽隔板分厂现场测量时依据图纸只是进行中径的测量，之所以测量内径和外径，是为了进行数据的对比，测量其变形情况，从数据上看，和目视的结果一致，高压1、2级静叶出汽边无明显弧形变形，但是其内径、中径、外径的平均值明显处于设计值的下限（尤其是内径和外径，其接近边缘，刚度最强，不易引起变形），较下限值低0.02-0.08。

3.3.2中压缸静叶出汽边喉宽测量数据分析：

由上表可知：中压第一级设计值7.92±0.22（下限7.70），实际测量内径平均值7.43，中径平均值6.97，外径平均值6.90；

中压第二级设计值7.84±0.22（下限7.62），实际测量内径平均值7.44，中径平均值7.23，外径平均值7.08；中压缸静叶出汽边目视有可见变形，在静叶的出汽边外径处变形较大，但是其内径因为刚度较好，平均值明显处于设计值的下限，较下限值低0.27-0.18。

3.4静叶出汽边的修复

在对数据进行统一测量后，按照其工厂工艺进行修复，对变形较小部分采用专用的小撬棍对变形处进行撬动恢复变形，配合小铜棒敲打，修复过程中使用楔形塞尺进行测量，直至达到设计值。对于损伤较大部分，采取打磨、氩弧焊补焊、打磨的修复工艺，之后进行电动抛光、着色探伤，用叶片样板检验叶片型线符合设计要求。

结论

#1汽轮机高中压缸开缸检查整体历时21天，机组在6月检修完毕机组投入运行，运行中机组主汽、再热蒸汽及低压主蒸汽压力均达设计值。

此次开缸检查，通过对高中压隔板静叶出汽边的检查、修复，验证了对高、中、低进汽压力超出设计计算值，原因是汽轮机通流能力较设计有一定程度的降低，可能是动叶片及静叶片存在变形、损坏现象，从而导致进汽蒸汽压力偏离设计值而升高这一推断。揭示了导致汽轮机蒸汽压力超设计值的原因，对解决汽轮机组类似事件具有指导意义。

参考文献

[1]东方汽轮机有限公司TC2F-35.4汽轮机图纸.