600 MW汽轮机低压缸胀差超标原因分析及处理

叶元杰

600 MW汽轮机低压缸胀差超标原因分析及处理

叶元杰

（广州城市职业学院机电工程系，广东 广州 510000）

阐述了600 MW汽轮机低压缸胀差持续波动并接近报警值的故障过程，从机组冷态与热态两方面分析原因，热态运行参数包括轴封供汽温度、轴封供汽压力、轴承油温、凝汽器真空度、各级抽汽的压力和温度；冷态检修工艺包括滑销系统和轴承台板的滑动性能、推力轴承磨损情况、低压缸保温、差胀指示器。最终通过低胀零位整定和推力瓦间隙调整，以及配套措施解决了该故障。

汽缸；汽轮机；低压缸；胀差

1 设备概况

某电厂一期工程#1、#2号机组汽轮机系上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产制造，容量600 MW，超临界、中间再热、四缸四排汽、单轴凝汽式，机组型号N600-24.2/566/566。

低压缸由连续底脚所支承，底脚与外缸下部制成一体。底脚是支承在台板上，台板用地脚螺栓紧固在基础上。低压缸的结构形状及其支承定位方法经过精心设计，使在温度变化时能有规律地膨胀和移动。

机组纵向中心线和A低压缸的横向中心线相交的点为汽缸的“死点”，各个汽缸和轴瓦均以该点为基准，向两侧自由膨胀。而转子的“死点”在汽轮机2号瓦与3号瓦之间。由于汽缸和转子的“死点”位置不同，导致在热态时汽缸和转子的相对轴向位移，形成胀差。

低压缸胀差通过胀差指示器进行测量。胀差指示器安装在#6瓦轴承箱位置。低压胀差遮断值为16.0 mm，报警值为15.24 mm。

2 故障过程

在A级检修后，#2号机组出现低压缸胀差整体偏大的故障现象，而作为同型号机组，#1号机数据正常。针对该故障，专业采集了#1、#2号机2015年的数据，并进行比对。

据2017年数据统计，#1、#2号机低压胀差在秋冬季节会缓慢增大。经比对发现，#2号机低压缸胀差平均值比#1号机高出1.54 mm，其最小值均值比#1号机高出1.45 mm，最大值均值比#1号机高出1.34 mm。#2号机低压缸胀差比#1机要高，反映出了升降负荷、季节性变化等共性因素较小。故障原因应为#2号机自身固有原因。同时也说明，低压缸滑销系统或者轴承台板卡涩导致的胀差大的可能性较小。如果滑销或台板卡涩，升降负荷以及季节性变化时，#2号机低胀变化应明显高于#1号机，但实际上工作人员并未看到这种变化。

3 原因分析

汽轮机低压缸胀差受多方面因素影响，主要分运行参数不合理和检修工艺不达标两方面。运行参数调整包括轴封供汽温度、轴封供汽压力、轴承油温、凝汽器真空度、各级抽汽的压力和温度的调整；而检修工艺包含滑销系统或者轴承台板的滑动性能、推力轴承磨损情况、低压缸保温、差胀指示器故障等方面。

3.1 运行参数不合理

3.1.1 汽轮机轴封供汽温度

轴封供汽温度过高将引起轴颈部分伸长，导致低压缸差胀增大。对比#1、#2号机4个低压缸轴封进回汽温度测点和1个低压轴封母管温度测点的数据，未发现#2号机低压轴封温度有明显偏高的情况。#1、#2号机轴封母管压力均按30 kPa控制，没有明显差异。经试验，#2号机轴封母管压力由30 kPa降低至25 kPa运行，未发现低胀有明显变化。所以，轴封温度和压力对差胀的影响不大。

3.1.2 各级抽汽的温度和压力

#1、#2号机在满负荷工况下，三段抽汽温度均高出设计工况40 ℃不等。该抽汽温度高的原因在于中压进汽插管不严，部分再热蒸汽漏入中压缸内外缸夹层。这将导致中压缸膨胀量增大，高压缸负差胀变大。如果高中压缸滑销系统存在卡涩情况，则可能影响推力轴承径向膨胀受限，使低压缸差胀正向变大。

3.2 检修工艺不达标

汽缸夹层、法兰加热装置的加热温度过低或流量过低，会导致汽缸膨胀量不足。#2号机低压缸夹层无加热，同时真空严密性合格，但不排除低压缸入孔门、膨胀节上部连接处等有冷空气漏入，进而导致汽缸膨胀收缩的情况。

推力轴承磨损，导致轴向位移增大。比对#1、#2号机冷态和热态升降负荷过程中，转子轴向位移变化发现：同样在210～600 MW，轴向位移变化#2号机高于#1号机，显示#2号机推力瓦间隙应大于#1号机，影响#2号机正向低胀0.1 mm左右，具体如表1所示。

表1 #1、#2号机转子轴向位移统计表（单位：mm）

测点冷态210 MW300 MW600 MW高低负荷位移变化满负荷和冷态位移变化 #1号机轴向位移1﹣0.1720.04320.012 1﹣0.11﹣0.160.06 #1号机轴向位移20.125 60.03590.008 4﹣0.14﹣0.18﹣0.27 #2号机轴向位移1﹣0.296﹣0.276 3﹣0.395 6﹣0.54﹣0.27﹣0.25 #2号机轴向位移2﹣0.135﹣0.26﹣0.373 3﹣0.52﹣0.26﹣0.39

汽缸保温层保温效果不佳，在冬季汽机房温度太低或者有穿堂冷风会导致低压缸缸体膨胀量变小。但低压缸无保温，目前主厂房通风机全部安排停运。同时，未发现汽机房0 m层和6.9 m层有穿堂风现象。

差胀指示器零位不准、测点磨损、传感器线性不良，会导致测量不准确。检查比对#1、#2号机冷态下低胀指示#1号机为0.54 mm，#2号机0.335 mm，均存在不回0的情况，应进行低胀0位整定，以及低胀传感器的线性测量标定。

4 处理措施

根据原因分析，结合检修计划制订以下处理措施：①测量#2号机汽轮机K外引值，确认是否存在偏差。K外引值是判断转子和汽缸相对位置的重要参考数据，K外引值与上次大修记录值偏差应小于0.15 mm。在机组温度处于常温时（≤80 ℃）停盘车，揭#4、6瓦轴承盖，K外引值如表2所示。而测量结果显示偏差值偏大，说明转子位置发生了轴向偏移。②根据检修记录调整推力瓦间隙。修前数据显示推力瓦间隙为0.6 mm，而标准值为0.25～0.38 mm。为了消除部分轴向偏移，将汽轮机推力瓦的推力间隙由原先的调整至标准值内。

表2 K外引值数据记录表（单位：mm）

本次检修数据前次检修数据偏差值 #4瓦轴承盖测量点210.35211.07﹣0.72 #6瓦轴承盖测量点45.7143.712.0

为了消除胀差的测量误差，割除低压缸轴封进汽管，并对内部（全程）进行检查及吹扫，以防积水影响测量结果。对低压轴封进汽温度测点、凝汽器汽侧的真空表计及温度表计进行校正进行校验。结果显示温度测点无异常。解体低压轴封汽喷水调门，检查其喷嘴以保证喷嘴雾化效果。

5 效果反馈

经以上处理措施，#2号机组低压胀差值明显下降，达到合格标准，如表3所示。全过程经专业讨论，形成标准化的技术方案，并对照其他运行机组进行故障排查。

表3 #2号机修后胀差值记录表（单位：mm）

#2号机平均值负荷为330 MW负荷为600 MW 14.4514.2314.89 报警值遮断值 15.2416.0

6 结束语

本文阐述了600 MW汽轮机低压缸胀差超标原因分析及处理过程。其原因分析涉及热控检修、机务检修、运行维护等多方面，最终通过低胀0位整定和推力瓦间隙调整，以及一系列配套处理措施解决该故障。其过程不仅消除了电厂机组重大安全隐患，规避了跳机风险，同时对同类机组的类似问题也有很重要的借鉴意义。

［1］李睿思.罗定电厂#1汽轮机低压缸差胀大问题的分析及处理［J］.山东工业技术，2018（21）：210.

［2］张振宇，戚梦瑶.600 MW机组超临界汽轮机低压缸胀差大的原因分析及处理［J］.浙江电力，2017，36（3）：59-61.

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.059

2095－6835（2019）14－0130－02

叶元杰（1987—），男，研究方向为机电一体化、工业机器人。

〔编辑：张思楠〕