MW机组高压缸相对胀差大原因分析及处理.doc

200MW机组高压缸相对胀差大原因分析及处理热电技术2006年第3期(总第9l期) 200MW机组高压缸相对胀差大原因分析及处理 王伟 (国电吉林热电厂,吉林吉林132027) 攮要针对吉林热电厂ll号机组(200MW)启动过程中高 压段相对账差指示偏大,导致投入的汽缸法兰加热系统不能 按时解列,高压加热器不能随机组启动而投入.延长了暖机 时间的问题,进行了综合分析,并提出了解决处理方案. 关键词相对账差绝对膨胀推拉螺栓滑销 1前言 国电吉林热电厂11号汽轮机是哈尔滨汽轮机 厂制造的70型C145/N200—12.75/5351535型三缸二 排汽超高压一次中间再热凝汽式汽轮机组,额定出 力200MW,该机于1989年7月份正式移交生产,从 投产至今共经历4次大修,机组存在主要问题一是 机组启动过程中高压缸相对胀差指示偏大,二是高 压外缸内壁上下缸温差经常出现偏大现象,最大时 达42℃左右,结果导致投入的汽缸法兰加热系统不 能按时解列,高压加热器不能随机组启动而投入运 行,延长了暖机时间,直接影响了机组启动初期负荷 的调整和不能加满负荷稳定运行.汽轮机在启停过 程中,转子和汽缸分别以各自的死点为基准膨胀或 收缩,由于转子与汽缸的热交换条件不同,使得它们 在膨胀或收缩时出现差别.这些差别称为汽轮机转 子与汽缸的相对膨胀差,简称胀差.转子与汽缸相 比,转子的质量小,参加热交换的面积大,即质量比 小(质量与热交换面积之比),而汽缸的质量大,热交 换的面积小,质量比大;在加热时转子的膨胀值大于 汽缸,称为正胀差;在冷却时转子的收缩值大于汽 缸,称为负胀差.汽轮机各级动叶片的出汽侧轴向 间隙大于进汽侧轴向间隙,故允许的正胀差大于负 胀差. 在机组启动过程中,由于汽缸和转子的温度不 同,产生相对胀差,这就意味着机组冷态安装时动静 部分的轴向间隙发生了变化,如果其相对膨胀差值 超过了规定值,就会使动静间的轴向间隙消失,发生 转子动静间的摩擦,轻者增加启动时间,降低经济 性;重者引起机组振动,大轴弯曲以及掉叶片等恶性 事故,甚至毁坏整台机组.因此,监视转子与汽缸的 相对膨胀差值是否符合运行工况要求,是实现机组 安全启停机,防止出现转动部件与静止部件相互摩 擦的关键.尤其是200MW机组承担电网负荷的调 峰任务后,该机的高压相对胀差大直接影响了机组 启动初期阶段负荷不能按调度指令调整满负荷运 行,因此,控制好该机胀差在启动过程中在安全范围 之内是一项重要的任务. 2原因分析及方案的确定 2.1修前原因分析 在机组启动即受热初期,转子的平均温升要高于 汽缸的平均温升,此时转子与汽缸会产生相对的正胀 差;但相对正胀差若过大,超过规定的允许值(高压胀 差范围:+6.0一一2.8mrI1),会造成动静摩擦及恶性事 故的发生.此时机组在启动初期在未投入高加负荷 在175MW左右时,其高压缸相对胀差最大时为+5.8 +5.9mm,已接近规定的上限值,见表1,若此时机组 按正常启动运行后投入高加加负荷,因6号高压加热 器的热汽源从高压缸的第9级动叶后引出,事必增加 高压进汽量加快转子平均温升,导致高压缸相对胀差 值将会继续增加,而此时的高压外缸内壁上下缸温差 也经常地出现偏大现象,最大时38℃左右,为此机组 启动初期在投入汽缸法兰,丝对以加快汽缸膨胀以及 监控轴封供汽温度,凝汽器真空的同时,只能根据高 压胀差的变化,来调整机组运行工况.图1为汽缸与 转子膨胀示意图,此台机组为两排汽室结构,汽缸纵 向膨胀绝对死点位于低压缸前排汽口处横销中心线 与纵销中心线交点处;转子纵向热膨胀相对死点则位 于高,中压缸之间的推力轴承处.高压胀差表的发讯 器装在1号前轴承箱上,从图1可以看出,高压外缸与 高压转子均是向机头方向膨胀的.当高压外缸膨胀 或收缩时,带动前轴承箱一起移动,所以高压胀差表 的指示值是指高压转子与高压外缸相对膨胀的差值, 分析和解决此问题应从两方面着手,即高压转子的热 膨胀和高压缸的热膨胀. 一 27— 热电技术2006年第3期(总第91期) l //二 l /;胀方向 向甲压趾膨脚 高压内缸死点 胀方向¨r,1瓯正丁 转子死点 低压缸死点 向 1一高压缸相对胀差测点2一高压内缸3一高压外缸4一中压缸5一中压缸相对胀差测点 6一低压缸7一联轴器8一轴承9一低压缸相对胀差测点1O一推力轴承 图1汽缸与转子膨胀示意图 a.控制蒸汽的温升(温降)速度,因为产生胀 差的根本原因是汽缸与转子存在温差,蒸汽的温升 速度大,转子与汽缸的温差也大,引起的胀差也大; 从冷态启动过程中,高压胀差的变化分成以下几个 阶段:从汽封供汽至冲转前,胀差值往正方向变化, 高压胀差一般增加0.4—0.5mm,汽封供汽后,汽封 洼窝的汽封套和相应处的主轴段首先被加热,与汽 封相应的主轴