燃气蒸汽联合循环机组汽轮机壁温差分析

燃气蒸汽联合循环机组汽轮机壁温差分析

朱烁

中电（四会）热电有限责任公司  广东省肇庆市  526200

摘要：燃气-蒸汽联合循环作为一种先进的发电技术，在我国电力生产行业中的地位日益提高。燃气-蒸汽联合循环发电机组，由于具有高效低耗、启动快、调节灵活、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染小等优点，在国内电力行业正日益得到重视和发展。其中汽轮机在运行中出现高压上下壁温差超标,给机组的安全运行带来一定隐患。文章分析了引起缸壁温差大的原因,制定了处理方案。本文选择一列AE94.3A型联合循环机组汽轮机高压缸壁温差大情况，来分析原因并提出措施。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；汽轮机；壁温差大

1过程及现象

04:59 #3机轴封电加热器出口温度295℃，打开高中压轴封调阀3%开度。此时高压缸上下中壁温差12.07℃。05:35 打开#3机高压缸气动疏水门1、2、3。此时高压缸上下中壁温差15.54℃。05:37 关闭#3机高压缸气动疏水门1、2、3。此时高压缸上下中壁温差16.45℃。

图1、#3机投轴封相关参数曲线

05:44开始抽真空。高压缸上下中壁温差31.2℃。06:20 真空至-31.9kpa，打开#3机高压缸气动疏水门1、2、3。此时高压缸上下中壁温差35.2℃。06:29 对#3机破坏真空，退出#3机轴封系统。此时高压缸上下中壁温差39.78℃。07:18 退出#3机辅汽系统将压力将至0kPa08:55 打开#3机高排逆止门前疏水电动门。高压缸中壁温（50%）下中壁温A由122℃、114℃开始上升，16:17至最高131℃、127℃。09:10 #3机高压缸上下中壁温差最高上升至54.4℃并开始下降。12:21 #3机高压缸上下中壁温差至38℃，重新暖#3机高中压缸轴封汽。13:36 #3机高中压缸轴封暖管完成，启动#1、#2真空泵抽真空。15:01 #3机真空至-97kPa，#3机高压缸上下中壁温差持续下降。16:01 #3机高压缸上下中壁温差下降至27.98℃，#4机发启动令。16:16 打开#3机中压旁路，#3机凝汽器真空由-96.2kPa下降至-86kPa，同时#3机高压缸上下中壁温差由至27.98℃开始上升。16:51打开#3机高排通风阀前疏水门、#3机高排逆止门前疏水门。17:02#3机最高值至53.2℃并开始回落。21:58 #3机高压缸上下中壁温差下降至35.2℃，汽机冲转至840rpm暖机。23：46 #3暖机完成，#3机高压缸上下中壁温差下37.68℃，将汽机升速至3000rpm，并网成功。次日01:02 #3机解列，高压缸上下中壁温差下降至35.8℃，汽机停运后，高压缸上下壁温差持续下降，至11.15℃。06:18 #4机并网成功，06:56#3机冲转至3000rpm并网成功。15:00高压缸上下中壁温差下降至35.8℃，与以往运行时参数相同无异常变化。

2原因分析

图2、汽机缸体及连接管道系统图

2.1如图2所示，根据系统图排查所有进冷水冷汽的可能性。

2.1.1冷汽从高压主汽门、高压主汽调门进入。

在操作过程中，高压主汽门、高压主汽调门开度始终为0，高压主汽门前蒸汽压力始终为0。故排除此项可能。

2.1.2冷汽从高压缸疏水气动门1、2、3返汽进入缸体。

#3机投轴封前打开高压缸本体疏#1/2/3水门阀疏水2分钟后关闭，投轴封抽真空前均为关闭状态，之后运行中高压缸本体疏水阀门在关闭状态下，后温度测点温度正常，证明三个疏水阀门无内漏现象。故排除此项可能。

2.1.3投轴封时高压轴封温度低，轴封蒸汽带水进入高压缸内部。

当#3机轴封电加热器出口温度295℃时，才打开辅汽至高中压轴封调阀3%开度，暖高、中压轴封蒸汽。根据高压缸温态送轴封要求在280℃至320℃，轴封汽温度符合规定，故排除此项可能。

2.1.4冷汽从轴封供气溢流管道进入高压轴封系统，进而进入高压缸内。

在未送轴封前，轴封供汽溢流阀均为关闭状态，且高、中压轴封管道压力为0；在送低压轴封时，高、中压轴封供汽溢流阀全开至100%，高、中压轴封供汽调节门未开，此过程高、中压轴封管道压力均为0，且温度无变化；在#3机轴封电加热器出口温度295℃时，向高、中压轴封供气暖管，此时高、中压轴封管道形成微正压，因此冷汽无法从轴封供气溢流管道进入高压轴封系统，故排除此项可能。经查询高压轴封溢流至凝汽器管道温度曲线，在辅汽暖管期间管壁温度均无明显变化，待轴封暖管后温度逐渐升高，判断为轴封供汽溢流至凝汽器导致温度上升。因此此项为热蒸汽流向凝汽器而非冷气冷水进入缸体。经排查，高压轴封部分漏入冷气冷水可能性排除。

2.1.5#3机高排通风阀内漏，有冷汽返至高排进入高压缸。

机组运行后，#3机高排通风阀关闭状态，对#3机高排通风阀后温度就地测量，验证此阀门无内漏现象。

2.1.6冷汽从高排逆止门返汽进入高压缸。

在操作过程中高排逆止门始终在关闭状态，高排逆止门后压力为0MPa，温度无异常下降现象，且高排逆止门前后无压差，不存在有汽从高排管道返汽现象。

2.1.7投轴封时，蒸汽轴向进入汽缸，缸体疏水不充分，导致高压缸下壁温温度下降。在12月13日21时56分投入#3机辅助蒸汽后疏水扩容器温度升至99℃，高压缸排汽管垂直管壁温由110℃逐渐下降至60℃，高排通风阀前疏水气动门、高排逆止门前疏水气动门后温度由20℃逐渐上升69℃，高压缸排汽压力升至0.04Mpa。就地辅助蒸汽母管无压疏水手动门、高排至辅汽逆止门后无压疏水手动门为打开状态，疏水器前后手门和旁路门为关闭状态，而#3机疏水扩容器温度升至99℃，可判断疏水器前后手门或旁路门存在内漏现象，有部分辅汽进入疏水扩容器。高排通风阀前疏水气动门、高排逆止门前疏水气动门连接至疏水扩容器，而高压缸排汽管垂直管壁温逐渐下降，故高排通风阀前疏水气动门或高排逆止门前疏水气动门存在内漏现象，导致#3机高排段在#3机辅汽投运后产生0.04MPa正压，高压缸投轴封初期，部分蒸汽冷凝后，疏水无法及时排出。

并且#3机投轴封前打开高压缸本体疏#1/2/3水门阀疏水2分钟后关闭，疏水时间过短，未将气缸内疏水排净，因此造成高压缸下壁温持续下降。

综上所述，在进行辅汽暖管及轴封供汽操作过程中，因辅汽通过本体疏水扩容器经疏水气动门轻微渗漏至高压缸缸体，在进行暖轴封管道及投运轴封过程中有蒸汽通过轴封齿进入高压汽缸，而此过程中高压缸疏水气动门1、高压缸疏水气动门2、高压缸疏水气动门3仅开启2分钟无法达到疏水完全的目的，当真空建立后再打开上述3个疏水，此时缸体内已经积存一定量的凝结水，而真空工况下凝结水流动加速导致高压缸下缸温度急剧下降，致使壁温差升高。

3改进措施

3.1、高压缸疏水气动门I、II、III，中压缸疏水气动门I、II，低压缸疏水气动门，在汽机破坏真空后每2小时开启5分钟，将疏水阀后温度变化记录表格。

3.2、机组辅汽母管暖管前，确认汽机高排逆止门前疏水门、高排通风阀前疏水门关闭。确认汽机高排至辅汽逆止门疏水器前后手动门、旁路门关闭；确认机组辅汽母管疏水器前后手动门、旁路门关闭。

3.3、汽机高压缸排汽段出现温度、压力变化时，及时查明原因。

3.4、轴封暖管前确认轴封电加热器运行正常，轴封电加热器处疏水完成。打开汽轮机各轴封供汽滤网排污手动门。确认循环水泵运行状态正常。

3.5、进行轴封暖管时，确认真空破坏门打开，汽机疏水扩容器无压放水电动门打开，严密监视凝汽器压力及温度，当凝汽器压力大于5kPa时，立即停止暖轴封操作或启动真空泵开始抽真空操作。高压轴封温度低于150℃时禁止启动轴封风机，防止轴封齿受到水冲击。过程中保持轴封溢流气动门全开，轴封供汽压力低于0.2kPa。

3.6、当轴封暖管完成后，启动真空泵投入真空系统。当真空小于-3kPa后，确认汽轮机高压缸疏水气动门I、II、III，中压缸疏水气动门I、II，低压缸疏水气动门开启，并在此后保持常开，直至缸温或汽机负荷满足自动关闭逻辑。

4结语

4.1本文通过对系统设备的分析和实际运行情况分析，总结了7项汽轮机产生上下缸温差大的原因分析，6项防汽轮机进入冷水冷汽措施。

4.2通过以上方法和措施能及时判断出问题，实施控制方法。采用此方法能客观准确指导同类型电厂中发生此类故障时快速查找问题，提升企业安全运行水平。

4.3在实际工作中，有很多的原因能够造成汽轮机上下缸温差。工作中要学会进行分析，对可能产生温差的各种因素进行分析排除，最后找出根本原因，从而制定正确的操作和预防措施。

参考文献：

[1]中国动力工程学会主编·火力发电设备技术手册.第二卷.汽轮机，北京:机械工业出版社，2002.

[2]王国清.火力发电职业技能培训教材.汽轮机设备运行.北京:中国电力出版社2006.

[3]沈英林，张瑞祥.汽轮机运行与维护技术问答.北京:化学工业出版社，2009.