1機(jī)高壓缸上下缸溫差異常原因分析

#1＃1機(jī)高壓缸上下缸溫差超限緣由分析一、問題的提出1、高壓缸溫差監(jiān)測方法。華能岳陽電廠汽輪機(jī)高壓缸的溫差監(jiān)測有中段上下缸溫差、排汽端上下缸溫差、中段左右法蘭溫差、頂部與左側(cè)法蘭溫差、頂部與左側(cè)法蘭溫差。每個(gè)測點(diǎn)均為雙支布置。2、中段上下缸溫差特別在2023年5月17日，＃1機(jī)組冷態(tài)開機(jī)，并網(wǎng)發(fā)電，正常運(yùn)行后覺察高壓缸外缸上下溫差TDTX020點(diǎn)報(bào)警，到達(dá)－25℃，下缸溫度高；6月1日再次開機(jī)后，該點(diǎn)溫差到達(dá)－38℃，TDTX018點(diǎn)到達(dá)-34℃，TDTX020點(diǎn)已超出了±35℃的限制標(biāo)準(zhǔn)，且該溫差隨高壓缸進(jìn)汽溫度變化而消滅波動(dòng)，TDTX018點(diǎn)的波動(dòng)范圍在-26～-38℃，TDTX020-30～-42℃。3、其他溫差及轉(zhuǎn)子振動(dòng)排汽端上下缸溫差、中段左右法蘭溫差均未消滅變化，并且相對很穩(wěn)定，波動(dòng)幅度未超過3℃；軸系各軸承的振動(dòng)未消滅明顯變化。二、檢查分析1、運(yùn)行變工況比較分別比較不同負(fù)荷、不同高壓進(jìn)汽參數(shù)的運(yùn)行工況對該溫差的影響；負(fù)荷變化及進(jìn)汽壓力與上下缸溫差的變化未覺察明顯規(guī)律，但是高壓缸進(jìn)汽溫度變化的影響卻很明顯，由于高壓缸進(jìn)汽會(huì)受高壓調(diào)門開度變化的影響而消滅波動(dòng)，進(jìn)汽溫度上升，上下缸溫差減小，進(jìn)汽溫度降低，則上下缸溫差增大。通過將機(jī)組運(yùn)行方式調(diào)整為滑壓運(yùn)行進(jìn)展試驗(yàn)，高壓缸進(jìn)汽溫度穩(wěn)定在530～534℃，上下缸溫差波動(dòng)幅度減小，TDTX018-32～-34℃，TDTX020-35～-37℃。從上述檢查中可知高壓缸的進(jìn)汽溫度變化會(huì)造成溫差的波動(dòng)，由此可以知道該負(fù)溫差的消滅與內(nèi)缸的蒸汽外漏存在必定關(guān)系。內(nèi)缸的正常外漏蒸汽為進(jìn)口端內(nèi)缸軸封漏汽，此為整圈均勻的漏氣，該局部的漏汽一局部通過內(nèi)外缸夾層引至高壓排氣，另一局部進(jìn)入外缸軸封抽汽。造成上下缸負(fù)溫差的緣由必定是消滅了額外的不均勻的漏汽?？赡芟麥绲穆馓幱袃?nèi)缸與進(jìn)汽管的密封環(huán)處、內(nèi)缸軸封軸向壓力面、八段抽汽連接密封環(huán)處。由于缺乏內(nèi)缸圖紙，內(nèi)下缸底部是否有法蘭密封的堵板尚無法確認(rèn)。2、高壓外缸保溫檢查，經(jīng)檢查高壓外缸的保溫，覺察上缸保溫外表較下缸低20℃，分別為62℃和82℃，經(jīng)過檢查各處保溫層厚度，確認(rèn)較均勻，在外表再增加敷設(shè)保溫層后，上下缸保溫外表溫度分別為55℃和70℃，并且上下缸溫差未見明顯變化。故保溫層不對該溫差產(chǎn)生影響。3、測點(diǎn)檢查檢查各處溫度測點(diǎn)的熱電偶測量準(zhǔn)確，測點(diǎn)布置與設(shè)計(jì)均相符無誤：檢查高壓外上缸中段測點(diǎn)005TE：1點(diǎn)：353.7℃2點(diǎn)：354.6℃007TE：1點(diǎn)：358.3℃2點(diǎn)：358.2℃下缸測點(diǎn)017TE：1：388.3℃2：388.3℃019TE：1：387.3℃2：387.3℃TDTX018=007TE-017TE=358.3－388.3＝－30℃TDTX020=005TE-019TE=353.7－387.3＝－33.6℃將溫度計(jì)布置在外缸溫差測點(diǎn)處外表，測得對稱兩組溫度，分別為：在溫差測點(diǎn)處的外缸外表上下缸溫差為-21～-25℃，在離測點(diǎn)往后端400mm處的上下缸外表側(cè)的對稱一組數(shù)據(jù)，分別為：上下溫差達(dá)-41～-44℃。三、其他同類型機(jī)組電廠汽輪機(jī)高壓缸的上下缸溫差問題香港青山電廠A廠和B廠機(jī)組均為ALSTOM制造，有680MW和350MW的機(jī)組各四臺(tái)，經(jīng)調(diào)查得知高壓缸的上下缸負(fù)溫差問題在青山電廠的兩臺(tái)680MW均消滅過一次，1989年和1991年各一次，其緣由是由于高壓缸底部進(jìn)汽管與內(nèi)缸的活塞密封環(huán)處卡澀，造成頂部與底部進(jìn)汽口蒸汽泄漏不均勻，從而導(dǎo)致外缸上下負(fù)溫差增大，ALSTOM1991618方法〔附后〕，并表示將青山電廠的閱歷通知各個(gè)具有一樣構(gòu)造的電站。之后，青山電廠在其他機(jī)組大修中間續(xù)進(jìn)展了改進(jìn)。四、制造廠家ALSTOM將上下缸負(fù)溫差的問題以及所作的檢查工作通報(bào)ALSTOM，ALSTOM1、溫差對機(jī)組運(yùn)行的影響；限制溫差的緣由是：溫差會(huì)造成缸體臨時(shí)變形，可能致使汽封很快與轉(zhuǎn)子消滅碰磨。超過－35℃就意味著很可能消滅碰磨，會(huì)使轉(zhuǎn)子的軸振動(dòng)增加，但也或許不會(huì)影響振動(dòng)，這是由于負(fù)荷高、汽封蒸汽流量大，轉(zhuǎn)子得到準(zhǔn)時(shí)冷卻，而不致消滅臨時(shí)熱彎曲，也就不會(huì)影響軸振動(dòng)。2、建議監(jiān)視運(yùn)行ALSTOM建議：在這樣的溫差水平，＃1機(jī)組能連續(xù)投入運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)一步爭論分析問題，但必需嚴(yán)密監(jiān)視上下缸溫差及軸系運(yùn)行參數(shù)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，盡可能在溫差測點(diǎn)處使用溫度計(jì)測量記錄溫度，同時(shí)還在測點(diǎn)往排汽端〔比方說1m〕和往中分面〔比方說1m〕處進(jìn)展測量記錄。必需留意溫度計(jì)汽缸外表金屬接觸良好。3、負(fù)溫差問題的閱歷反響ALSTOM告知我們?nèi)缦麻啔v，曾經(jīng)由于下述局部蒸汽泄漏產(chǎn)生上下缸負(fù)溫差：高壓進(jìn)汽管與高壓內(nèi)缸頂部、底部的連接處承受密封活塞環(huán)密封，岳陽電廠該密封環(huán)在槽內(nèi)的軸向間隙是基于制造要求間隙，可能是 0.002～0.010″〔0.05～0.25mm〕。頂部進(jìn)口管該間隙要求是沒有問題，但在底部，由于銹垢積存，冷態(tài)時(shí)會(huì)使密封環(huán)堵塞在槽內(nèi)，而開機(jī)時(shí)該密封環(huán)不能脹開密封?，F(xiàn)ALSTOM準(zhǔn)要求是：最小間隙0.010″〔0.25mm〕。另外，甚至頂部連接密封處的蒸汽泄漏也還會(huì)產(chǎn)生負(fù)溫差。參考高壓后端軸封圖，內(nèi)缸軸封座的調(diào)整墊片〔R212(A0)2637／12〕處可能消滅漏汽，這是由于軸封座的密封面并不平。他們已確認(rèn)造成密封面鼓起不平的一種緣由：即在內(nèi)缸法蘭螺栓解開后，進(jìn)汽口環(huán)型區(qū)域的剩余應(yīng)力松弛的結(jié)果。因此需要知道上次開缸檢查的時(shí)間。抽汽管道的連接處也可能消滅泄漏，但好象不會(huì)造成影響，由于它靠近排汽端，溫度差異不大，而且其密封環(huán)間隙很大，不太可能造成卡澀。5、設(shè)計(jì)說明機(jī)組運(yùn)行一個(gè)時(shí)期后，高壓內(nèi)缸會(huì)消滅變形，特別是在進(jìn)汽口環(huán)型區(qū)域更簡潔發(fā)生。這種變形主要是由于運(yùn)行中進(jìn)汽口環(huán)型區(qū)域的壓應(yīng)力會(huì)因蠕變而得到釋放，處于固定不變的應(yīng)力狀態(tài)，因此在缸體冷態(tài)時(shí)，進(jìn)汽口區(qū)就會(huì)消滅變形。通常狀況下，這個(gè)變形不會(huì)有問題，由于僅僅消滅在冷態(tài)時(shí)，而且這個(gè)變形大局部被汽缸螺栓限制住。但是由于檢修的需要，高壓缸螺栓被解開后，這個(gè)變形就會(huì)消滅問題。解開螺栓后的變形足以使內(nèi)缸軸封座的頂部和底部的對中鍵處產(chǎn)生軸向小間隙，見附圖，對中鍵受阻會(huì)使軸封座壓力面與鍵槽之間的很薄的連接處產(chǎn)生變形，從而造成軸封座壓力面鼓起變形。要解決這一問題，ALSTOM建議在高壓缸的下次打算開缸檢查中，執(zhí)行以下工作：檢查軸封座壓力面頂部和底部是否存在鼓起變形，在這一片區(qū)域消滅的任何變形都應(yīng)就地手工磨平，并進(jìn)展紅丹接觸檢查，要求與整個(gè)壓力面平齊。軸封座頂部和底部的鍵與鍵槽端部的間隙增大到0.040″〔1mm〕，原設(shè)計(jì)為0.005″。五、綜合分析1、上下缸負(fù)溫差產(chǎn)生緣由分析產(chǎn)生上下缸溫差的緣由，我們可以初步得出一個(gè)結(jié)論，即高壓缸底部進(jìn)汽管與內(nèi)缸的密封活塞環(huán)在開機(jī)過程卡澀，膨脹不暢，造成底部蒸汽泄漏量增加，從而在每次開機(jī)后導(dǎo)致負(fù)溫差增加，這一緣由的可能性更大一些。理由如下：A.外保溫層的影響已排解。B.測量元件故障和錯(cuò)誤已排解＃8段抽汽由于其位置靠排汽端，且溫度差異不大，其泄漏的影響不大。＃120234月份的A在20232023整兩年中，該溫差測量并未消滅特別，則內(nèi)缸軸封座軸向壓力面的變形造成頂部或底部泄漏并未產(chǎn)生影響，因此即便是消滅泄漏，也并未影響溫差，而且在未進(jìn)展開缸檢查之前，該處泄漏不會(huì)變化太大，因此軸封座軸向壓力面泄漏可能性較小。負(fù)溫差增加總是發(fā)生在每一次開機(jī)后，而在正常運(yùn)行中不再隨運(yùn)行時(shí)間增長而增加，這與進(jìn)汽管密封活塞環(huán)卡澀影響汽缸負(fù)溫差的機(jī)理相符。密封活塞環(huán)與槽的軸向間隙越小，則密封越嚴(yán)密，蒸汽泄漏量小，但在冷態(tài)收縮后，由于蠕變和氧化皮的積存，極易造成活塞環(huán)卡澀，在開機(jī)過程中其膨脹受阻，便不能充分脹開，反而會(huì)造成蒸汽的泄漏，加大密封環(huán)的軸向間隙，雖然泄漏量會(huì)大些，但頂部和底部的蒸汽泄漏量很均勻，且不再會(huì)消滅密封環(huán)的卡澀現(xiàn)象，更不會(huì)引起上下缸溫差特別。從香港青山電廠的兩次負(fù)溫差增大的680MW機(jī)組密封構(gòu)造來看，其密封活塞環(huán)均為整圈式的，而其350MW機(jī)組的為三段式的，從其機(jī)理上來看整圈式的密封環(huán)要更簡潔消滅卡澀現(xiàn)象。我廠機(jī)組該處的密封活塞環(huán)均為整圈式的，因此從機(jī)理和實(shí)際調(diào)查來看，我廠高壓缸的進(jìn)口管密封活塞環(huán)消滅卡澀的可能性會(huì)很大。2、現(xiàn)狀及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)A.本次停機(jī)〔6月10日〕前，＃1機(jī)組高壓缸正常運(yùn)行時(shí)負(fù)溫差為：TDTX018圍在-26～-38℃，TDTX020點(diǎn)的波動(dòng)范圍在-30～-42℃，這已超出了±35℃的限制標(biāo)準(zhǔn)。B.ALSTOM建議在這樣的溫差水平，＃1機(jī)組能連續(xù)投入運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)一步爭論分析問題，但必需嚴(yán)密監(jiān)視上下缸溫差及軸系運(yùn)行參數(shù)。在最近的兩次開機(jī)過程中，此負(fù)溫差均有較大幅度的增加，下次開機(jī)后溫差是否會(huì)消滅進(jìn)一步的大幅增加；假設(shè)確實(shí)是進(jìn)汽管密封活塞環(huán)卡塞緣由這一根本緣由，那么負(fù)溫差連續(xù)增加的可能性很大，這也有不行推測性。假設(shè)是軸封座軸向壓力面泄漏造成的，則負(fù)溫差很可能不會(huì)連續(xù)增加?，F(xiàn)在的這一溫差水平，已經(jīng)超過了限制標(biāo)準(zhǔn)，限制目的是為了避開軸振動(dòng)增加。但從2023年7月12日開機(jī)后，負(fù)溫差由開機(jī)前的－6～－9℃增加到了－12℃，之后的幾天內(nèi)增加到了－22℃，而＃3瓦軸振動(dòng)振幅也由開機(jī)前的0.05mm增加到0.099mm，之后漸漸穩(wěn)定在0.07～0.08mm。無法排解這二者之間的聯(lián)系。換而言之，由于我廠＃1機(jī)組的高壓汽封間隙很小，負(fù)溫差的增加已使汽封和轉(zhuǎn)子消滅了早期碰磨，由于汽封齒很易被磨去，因此軸振動(dòng)處于一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。最近的兩次開機(jī)后，＃3瓦軸振動(dòng)并未見明顯的增加，是由于汽封齒被磨去，間隙增大，轉(zhuǎn)子的汽封處蒸汽流量也隨即增加，冷卻準(zhǔn)時(shí)，轉(zhuǎn)子未消滅臨時(shí)熱彎曲。假設(shè)再次開機(jī)后上下缸負(fù)溫差連續(xù)增大，由于無法確認(rèn)破壞這一平衡的負(fù)溫差點(diǎn)是多高，那么振動(dòng)值是否會(huì)變化也不肯定。但有一點(diǎn)可以確定，一旦到達(dá)破壞這一平衡的負(fù)溫差，汽封與轉(zhuǎn)子的碰磨會(huì)馬上進(jìn)入中期碰磨階段。這個(gè)時(shí)候振動(dòng)會(huì)隨時(shí)間增加不斷增大，必需準(zhǔn)時(shí)實(shí)行措施，打閘停機(jī)，減小碰摩，避開大軸彎曲。如再次開機(jī)投運(yùn)后，除必需監(jiān)視高壓缸溫差、金屬溫度、軸系運(yùn)行參數(shù)〔振動(dòng)、軸承溫度、脹差、偏心率、缸脹值等〕，還要做好嚴(yán)密的事故預(yù)想，制定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格掌握機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，甚至包括一旦打閘停機(jī)后轉(zhuǎn)子不能盤動(dòng)的應(yīng)對處理方法〔如封缸措施、＃3〕。六、進(jìn)一步的檢查處理現(xiàn)在問題緣由并未完全確定，必需全面