600MW汽轮机单顺序阀切换时的异常分析及处理

江广旭，于保国，孔庆民

(兖煤菏泽能化有限公司赵楼综合利用电厂，山东 菏泽 274705)

600MW汽轮机单顺序阀切换时的异常分析及处理

江广旭，于保国，孔庆民

(兖煤菏泽能化有限公司赵楼综合利用电厂，山东 菏泽 274705)

某厂600MW汽轮机阀门控制方式由单阀切换为顺序阀控制时EH油压波动、轴承温度异常现象，无法切换为顺序阀方式运行。通过分析研究，修改阀门开启顺序、修改阀门特性曲线，机组已安全稳定的处于顺序阀控制方式下，取得了良好的经济效益。

600MW汽轮机；单阀；顺序阀；分析；处理

1 产品介绍

某厂#1机组为上海汽轮机有限公司生产的超临界、中间再热、四缸四排汽、单轴凝汽式机组，汽轮机型号为N600—24.2/566/566。机组轴系由高中压转子、低压转子A、低压转子B、发电机转子、集电环转子组成。转子间刚性联接，汽轮机为六支承，发电机和励磁集电环为三支承，整个轴系由九个径向轴承支承，其中#1～6号轴承为稳定性较好的四块可倾瓦轴承，#7～9号轴承均为上部圆柱瓦下部两块可倾瓦轴承。高压缸进汽由高压主汽门TV1、TV2和4只高压调节汽门GV1、GV2、GV3、GV4构成，如图1所示。汽轮机#1～6轴承均各有两个温度测点及两个轴振振动测点。

图1 调门配汽图

2 进汽方式切换时机组的异常现象

#1机组首次由单阀控制切换至顺序阀控制试运行，阀门流量特性曲线、阀开顺序＃3、4→1→2、所有调节控制逻辑，均为出厂设置，未进行任何改动。机组切换前工况如表1所以。

阀切换过程基本正常，调门动作顺序正常，机组负荷在切换过程中最大晃动10MW，进汽方式在顺序阀状态下进行了变负荷试验，各参数如表2所示。

表1 机组首次切顺序阀前工况

表2 机组首次切顺序阀后工况

由表1、表2可知，随着#2、#1高压调门的关闭，高压缸下部进汽量减少，#1、#2瓦Y向温度逐渐增加，当机组负荷在550MW时，#2瓦Y向温度已达到104℃且仍有上升趋势，已威胁到机组的安全运行，不得已将机组切回单阀控制。同时在本次试运过程中，当机组负荷在570MW左右时会出现#1高压调门在45%～100%间摆动且摆动较为频繁，引起了EH油压的波动，同时也引起#1高压调门EH油进油管激振，长期运行易造成EH油管道焊口断裂跑油，对机组安全运行带来隐患。

综上所述，机组在顺序阀控制下试运行中暴露了两个个方面的问题：①机组在顺序阀控制下，#1、#2瓦Y向温度高；②油管振动；只有解决这两个问题后，机组才能在顺序阀控制下经济安全运行。

3 原因分析及处理

3.1 顺序阀控制下的瓦温升高分析及处理

（1）瓦温升高分析。轴承瓦温与轴承所承受的载荷是相互对应的，在相同的工作环境下，轴承载荷越大，轴承瓦温就越高，载荷越小，轴承瓦温就越低。通过对表1、表2对比分析，机组在单阀控制方式下，汽轮机全周进汽，各部进汽均匀，汽轮机进汽在轴系各方向产生的力相互抵消，轴承只承载转子的重力，#1、#2瓦X向温度与Y向温度基本相当，偏差不大；在顺序阀控制方式下，随着#2、#1高调的关闭，汽轮机下部进汽份额减少，#1、#2瓦Y向温度逐渐升高，且同一轴承X向与Y向温度偏差也越来越大，这说明汽轮机轴系对#1、#2轴承Y向瓦块的载荷越来越大，而这种载荷增加是由汽轮机下部进汽份额减少引起的，这说明汽轮机上部进汽会对轴系产生向下的力，而汽轮机下部进汽会对轴系产生向上的力。因此要想降低#1、#2瓦Y向温度，减少汽轮机上部进汽份额不失为快速简捷的办法。根据兄弟电厂的进汽方式切换经验，拟改变汽轮机顺序阀控制下高压调门前后次序，来改善汽轮机瓦温。

（2）瓦温高处理措施及结果。经制造厂家同意，将汽机顺序阀下高压调门开启顺序由＃3、4→1→2改为#1、2→3→4，阀门流量特性曲线、所有调节控制逻辑，均为出厂设置，未进行改动。修改后进行了第二次进汽方式切换，切换后各参数如表3所示。

表3 修改调门开启次后顺序阀下工况

从表3中可以看出，在#1、2→3→4的顺序阀控控制方式下，由于汽轮机下部进汽份额增加，进汽对轴系有向上的力，造成汽轮机转子上扬，同是600MW的工况下，能有效减小#2轴承轴瓦载荷，#2瓦温度由91℃下降至88℃。但同样由于高压转子上扬，再加上汽流激振影响，#1、2轴承轴振稳定性有所下降，尤其在机组负荷450MW时，#3、#4高压调门关闭，#1、#2高压调门全开工况下，#1瓦、#2瓦振动晃动较大，其振幅峰值最大时达51μm，几乎是原来的两倍。在机组正常运行负荷变化范围内，汽轮机轴瓦温度最高94℃，轴瓦振动最大51μm，能保证机组安全运行。通过改变阀门开启顺序来改变转子受力,从而减少汽轮机轴承温度的爬升是行之有效的，基本解决了#2瓦温度高的问题。

3.2 高压调门摆动分析及处理

（1）高压调门摆动分析。#1机组汽机高压调门切顺序阀控制后，机组负荷在570MW及450MW负荷左右会出现#3高压调门、#1/#2高压调门在45%～100%间晃动，晃动较为频繁，引起EH油压波动，易诱发EH油管道激振，可能造成EH油管道焊口断裂跑油，对机组安全运行带来隐患。

DEH中的调门阀位指令是根据DEH调门流量指令转换过来的，为了保证机组加减负荷时的速率一致均匀就要求高压调门控制蒸汽流量的变化率均匀一致。由于调门的固有特性，调门小开度时节流效果大，调节作用强，而调门大开度时节流效果小，调节作用弱，即调门调节特性为非线性关系，那就要求高压调门在小开度时调节幅度缓慢，而在大开度时调节幅度大一些，这样才能保证机组的负荷变动均匀，调节品质优良。DEH内原高压调门特性曲线如图2所示。

图2 原高压调门特性曲线

从图2中可以看出，当高压调门开度在36%时其通流量已达到95%，当调门开度达48%时其通流量已达到98%，已基本无节流作用。当调门开度大于45%以上，已基本工作在空行程范围内，此时只要机组工况稍有拢动，就引发高压调门在45%～100%间晃动。由此可以看出，要解决高压调门在大开度时晃动问题只有修改高压调门流量特性曲线，但由于调门的固有特性，为了不影响机组负荷变动的响应速度，修改调门曲线只能作微小调整，以减小调门的晃动程度。如对调门特性曲线作大的修改，那调门特性曲线就与调门固有特性偏差很大，为保证机组负荷变动响应速度，在顺序阀状态下就只有加大调门控制的重叠度，降低了顺序阀的经济性；在单阀状态下只有提高主汽压力，让调门工作在小开度范围内，加大了调门的节流损失，降低了机组运行的经济性。

（2）高压调门摆动处理及结果。根据对有相同型号机组的兄弟电厂了解，选择了对调门特性曲线作微调，以减小调门的晃动程度。修改后的调门特性曲线如图3所示。

图3 修改后高压调门特性曲线

从图3中可以看出，修改后的调门特性曲线比原来的特性曲线的斜率要小一些，但当调门开度达79%时流量指令达97.5%，即当调门开度大于79%时仍会发生晃动，但由于调门晃动幅度只有21%（原来有55%），对EH油管道的冲击影响已小得多。

高压调门特性曲线修改后，当机组负荷在570MW及450MW左右时，#3高压调门、#1/#2高压调门已基本能稳定在79%开度以下运行，晃动现象基本消失；在机组加减负荷时，负荷过570MW和450MW时，#3高压调门、#1/#2高压调门在79%开度以上晃动次数已明显减小，一般只晃动2～3次左右，且晃动频率已减弱，EH油压大幅度变化现象及对EH油管道的冲击影响已不存在。

高压调门特性曲线修改后，机组协调特性相对较稳定，机组加减负荷无迟缓、汽压无超压等现象，基本能满足机组运行要求，解决了#1机组在顺序阀控制下调门晃动的问题。

4 结语

（1）通过合理改变顺序阀控制下高压调门开启顺序来改变转子受力，减少轴承载荷，能解决瓦温高问题，但对轴系稳定有一定影响。

（2）修改高压调门特性曲线，使调门特性曲线的斜率变缓，能减少调门大幅度的摆动，保障了EH油管路安全；经过以上处理后，#1机组已安全稳定的处于顺序阀控制方式下，取得了良好的经济效益。

Analysis and Processing of Anomaly in the Sw itch of 600mw

Steam Turbine Single Sequence Valve
JIANG Guang-xu，YU Bao-guo，KONG Qing-m in
（Zhaolou Comprehensive Utilization Plantof Yanzhou Heze Energy and ChemicalCo.Ltd，Heze，Shandong 274705，China）

Afterthecontrolmodeofa600MW steam turbinevalve inonepowerplantisswitched from singlevalve tosequence valve，the EH oilpressure fluctuates，the temperature of the bearing anomalies，the switch process is failed.The unit is safely and stably controlled by themodeofsequence valve，achievinggood economic benefits,by analyzing,modifying theopening orderand characteristic curveofthevalve.

600MW steam turbine；single valve；sequence valve；analysis；to dealwith

TK267

A

2095-980X(2016)08-0007-02

2016-07-14

江广旭，主要研究方向：电机。