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1、600MW 超临界机组调节级压力高的分析及处理摘要摘要：江苏国信扬州发电有限责任公司#3 机组在投产后汽机调节级压力逐步升高，机组出力逐渐下降， #3 机组 A 修中发现汽机高压缸通流部分存在较严重的结垢，同时汽封间隙也存在超标现象。A 修中进行了高压水除垢及汽封间隙调整工作，A 修后机组出力及效率均有了明显的上升。A 修后经过一段时间运行后，#3 机组再次出现了调节级压力上升的现象，针对这一问题，本文作者进行了进一步分析，认为造成汽机调节级压力高的原因主要应为通流部分故障，此外，超临界机组采用 AVT 的化学水处理方法造成的流动加速腐蚀问题也是造成汽机效率下降的一个因素，该厂目前针对汽机调节
2、级压力高的问题采取了一系列的防控手段和效果评估，取得了一定的效果。关键词关键词：超临界；汽轮机；出力下降；结垢；通流故障 1 1前言前言 江苏国信扬州发电有限责任公司#3、#4 汽轮机为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造 的超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，汽轮机型 号为 N630-24.2/538/566,#3 机组于 2006 年 10 月 28 日正式投产，#4 机组于 2007 年 1 月 26 日正式投产。自 2007 年 8 月开始，运行人员发现#3 机在同样负荷下，调节级压力逐渐 升高，主蒸汽流量增加。同时，一抽、高排及中压缸抽汽的压力也有明显升高
3、。受调节级 压力的限制，机组带负荷能力逐渐下降，#3 机组在 2009 年 1 月进行了投产后的首次 A 修， A 修中发现高中压缸通流存在结垢现象，在经过通流部分除垢及调整汽封间隙等处理后， 汽轮机热耗接近投产初期状况，带负荷能力恢复。然而，A 修后一段时间发现#3 机在同样 负荷下，与#4 机相比，调节级、各监视段压力逐渐升高，主蒸汽流量增加，与本机的历史 数据相比也有同样的趋势。2 2故障现象及分析故障现象及分析 2.12.1 #3 机组 A 修前的现象及分析 自 2007 年 8 月开始，运行人员发现#3 机在同样负荷下，与#4 机相比，调节级压力逐 渐升高，主蒸汽流量增加，与本机的历
4、史数据相比也有同样的趋势。同时，一抽、高排及 中压缸抽汽的压力也有明显升高。受调节级压力的限制，机组带负荷能力逐渐下降，最高 负荷已由铭牌出力试验时的 630MW 下降到不足 620MW。 针对这一问题，江苏电科院人员和电厂进行了共同分析，分析主要以 2007 年 1 月 THA 试验工况和 2008 年 1 月稳定工况的数据进行对比，两个工况的负荷均为 600MW，且工 况稳定时间较长，可比性较好，利于说明问题。2007 年 1 月的 THA 试验是机组的投产性能 考核试验，有较多的测点是试验专用，与现在的 DCS 测点有较大的区别。为便于对比，利 用 PI 系统，在当时的试验时间段重采了一
5、组数据，与 2008 年 1 月的数据进行比较分析， 下表是主要分析数据。THA 设计2007 年 1 月2008 年 1 月变化负荷（MW）600.012601.96599.40-2.56 主汽压（MPa）24.224.299024.33680.0377 主汽温（）538538.24533.43-4.81 调节级压力（MPa）16.1917.145018.18316.06% 调节级温度（）479.03485.24487.111.87 调节级效率（）66.0470.5277.206.68 一抽压力（MPa）6.6896.7596.9693.11% 一抽温度（）347.1356.47359.12
6、2.65一抽效率（）90.0077.7971.56-6.23 高排压力（MPa）4.5274.609214.696611.90% 高排温度（）296.6305.182307.5522.37 高压缸效率（）86.5681.7678.68-3.09 二抽压力（MPa）4.5274.47314.55791.90% 二抽温度（）296.6299.78301.912.13 二抽效率（）92.7393.8589.32-4.53 再热汽压（MPa）4.0744.234.3061.80% 再热汽温（）566565.43563.68-1.75 三抽压力（MPa）2.1862.27802.36883.99% 三抽
7、温度（）469.4443.80451.507.69 三抽效率（）89.67115.45109.92-5.54 四抽压力（MPa）1.1021.14901.17101.91% 四抽温度（）368.7367.04367.860.82 四抽效率（）94.7872.6876.784.11 中压缸效率（）392.8893.6992.61-1.08 排汽压力（kPa）4.95.2303.624-1.61 注：1 DCS 高排压力测量有误，用 THA 试验工况与二抽压力比值推算；2 因 DCS 内只有排汽口内壁温度，高排温度为用 THA 试验工况与排汽口内壁温度差值推算； 3中 压缸效率以四抽参数来计算。
8、由表中数据可知：调节级压力升高了 6.06%，一抽压力升高了 3.11%，高排（二抽） 压力升高了 1.90%；中压缸进汽压力以及三抽、四抽压力分别升高了 1.80%、3.99%和 1.91%。调节级、一抽、高排温度、四抽温度均有一定的升高，总体不大（在 2左右） ， 而三抽温度升高较大（达 7.69） 。各级段的效率，除调节级外均有降低。其中一抽效 率（调节级至一抽级组）降低 6.23%，二抽效率（一抽至二抽级组）降低 4.53%，高压缸效 率降低 3.09%。中压缸内，三抽效率降低 5.54%(绝对)，四抽效率升高 4.41%(绝对)，中压 缸效率降低 1.08%(绝对)。 高、中压缸的各
9、段压力均有明显升高，以调节级压力升高最为显著，以后各段升高幅 度逐渐减低。各级温度升高不大，其中三抽温度升高较大为 7.69 。但与设计值相比， 我们发现，三抽温度一直异常，07 年 1 月比设计值低 25.6，08 年 1 月也低 17.90。这 是因为过大的高、中压过桥汽封漏汽，进入中压缸通流部分，降低了入口焓，从而降低了 中压缸的第一段抽汽焓（三抽） ，也使得三抽计算效率超过了 100%。三抽温度的升高，表 明在再热蒸汽流量变化的情况下，汽封漏汽所占的比重变小。从各级组的效率变化看，调 节级效率受调门开度影响较大，由于主汽流量的增加，汽机调门开度增加，压损变小，使 得调节级效率升高。高压
10、缸的其它级组效率下降较大。中压缸各级组效率受汽封漏汽比例 变化影响较大，中压缸下降约 1.08%(绝对)。 通过以上分析，我们认为：高、中压过桥汽封漏汽量一直较大，对机组的整体经济 性影响较大，但从 A 修前的数据不能表明漏量有扩大趋势。从中压缸的参数看，不能表 明中压缸通流部分故障是导致监视段压力升高的主要原因。高压缸段的压力升高、级组 效率减低，表明高压缸内存在问题的可能性较大。主要可能是通流面积变小，损失增加， 可能集中在调节级至高排段。具体实际情况，应看开缸检查后结果。 2.22.2 #3 机组在 A 修中发现的问题及处理情况 #3 机组 A 修中发现了以下主要影响机组出力的问题： 高
11、压缸内各级叶片及静叶栅喷嘴均存在结垢，结垢厚度在 0.20-0.50mm 之间，其中高压调速级喷嘴喉部位置结垢为 0.70-1mm ，中压缸部分基本未结垢，低压缸 部分有锈蚀现象。 处理：利用高压水枪将垢彻底清除干净。 高中压隔板汽封左侧间隙明显偏大，右侧间隙偏小；过桥汽封左侧间隙超标较多。解体后过桥汽封径向间隙如下：T上下左右轴 封汽封 圈 设计值实测 值设计值实测 值设计值实测 值设计值实测 值1#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .131.11.10.640 .130.40.42#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .131.451.450.64
12、0 .130.350.353#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .131.41.40.640 .130.60.64#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .131.51.50.640 .130.350.352# 轴 封5#汽 封圈00.1300.1300.1300.13处理：重新调整至正常，下表为调整后的过桥汽封径向间隙T上下左右轴 封汽封 圈 设计值实测 值设计值实测 值设计值实测 值设计值实测 值1#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .130.650.650.640 .130.650.652#汽 封圈1.050 .131.050
13、 .130.640 .130.650.650.640 .130.650.653#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .130.650.650.640 .130.650.654#汽 封圈1.050 .131.050 .130.640 .130.650.650.640 .130.650.652# 轴 封5#汽 封圈00.1300.1300.1300.132.32.3 #3 机组 A 修后机组运行情况及修前修后的对比 2.3.1 高、中压缸效率 A 修前后分别进行了机组性能试验，机组高、中压缸效率列表如下： 高压缸效率计算高压缸效率计算参数名称单位修前 600MW修后 600MW
14、设计值主蒸汽压力MPa24.3324.344424.20 主蒸汽温度540.23539.5150538.00 主蒸汽焓kJ/kg3315.553312.99273309.80高排压力MPa4.624.56784.53 高排温度307.04303.4576297.10 高排焓kJ/kg2960.802951.97872934.13 高压缸效率（包括门损）81.6682.7786.27高压缸数值表明： A 修后，高压缸效率较大修前提高 1.11%（绝对值） 。 A 修后，在额定工况下，高排温度较大修前降低 3.6，这一情况既反映了高、中 压缸间漏汽量的减少、高压缸效率的提高，也有利于减少再热器减温
15、水流量，从而 提高机组运行热经济性。 高压缸排汽压力、排汽温度偏高、效率偏低的主要原因之一是高压缸通流部分存在 结垢，另外，汽封间隙偏大、轴封间隙偏大，造成级间漏汽偏大，部分蒸汽在本级 未作功即流向下级，高中压汽缸间过桥汽封泄漏量偏大也是原因之一。通过 A 修， #3 机组已基本达到改造的目的，提高了热经济性。表 6 中压缸效率计算中压缸效率计算参数名称单位修前 600MW修后 600MW设计值再热蒸汽压力MPa4.364.334.08 再热蒸汽温度572.33565.29566.00 再热蒸汽焓kJ/kg3608.173592.253596.13中排压力MPa1.221.211.10 中排温
16、度374.72371.07368.60 中排焓kJ/kg3206.733199.123195.74 中压缸效率（试验）94.6093.3292.94 中压缸效率（实际）89.0690.4092.94中压缸数据表明： A 修前高中压汽缸间过桥汽封泄漏量偏大，漏汽量偏大，造成中压缸实际进汽焓降 低，就会使中压缸排汽温度发生变化，进而使中压缸实测效率发生变化。由于两股 蒸汽焓值不同，所以漏汽量越大，实测中压缸效率偏差就越大。通过 A 修，高中压 汽缸间过桥汽封泄漏量偏大的状况得到改善，两因素互相抵消后，A 修后真实的中 压缸效率比修前提高 1.34%。A 修前后调节级相关数据如下： 表 7 调节级数据参数名称单位修前 600MW修后 600MW调节级温度498.91 489.44 调节级焓kJ/kg3256.28 3248.74根据上表调节级数据，结论如下： 调节级压力自投产后两年时间内（2007.
