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1、600MW汽轮机上下缸温差探究和对策 摘要:通过高中压合缸结构分析,找出存在的两路冷却蒸汽对于下缸温度下降的影响并采取措施后,中压缸上、下温度差值由原来的86.2℃下降至50.1℃,消除由此带来的缸体和转子的动静摩擦。找出由于保温不良影响的温度差值,为以后的检修维护工作提供了思路。关键词:缸体结构热应力缸体温差缸体挠度相应对策中图分类号：U464.231文献标识码：A1、前沿针对某电厂600MW汽轮机2号机组出现的中压调节阀端上下缸温差大引起的动静摩擦现象,从汽轮机本体结构分析入手,通过热力过程分析,认为机组中压缸夹层冷却蒸汽对缸体上下部分的不同换热和保温问题的共同影
2、响,导致上下缸温差达86.2℃,大大超过生产厂家规定的50℃,并危及电厂主设备的安全运行和使用寿命。经过停机过程中对机组抽汽的处理,使该温差下降至50.1℃,并通过汽轮机本体保温的更换,使缸体上下壁温差下降至10℃。2、缸体的基本结构2号汽轮机是引进西屋技术优化设计的N300-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、反7动凝汽式汽轮机。汽轮机的高中压汽缸采用合缸结构,通流部分采用反向布置方式,它由高中压外缸、高压内缸和中压内缸组成,高中压合缸示意见图1。图1、高中压合缸剖面3、汽缸温差引起的热应力和缸体挠度的计算根据热弹性广义胡克定律得到汽缸热应力的估算式(1)
3、式中:r为泊桑系数,一般取0.25~0.30;α1为材料的线膨胀系数,1/℃;E为材料的弹性模量,MPa;θaν为部件的平均温度,℃;θ为部件的任一温度,℃。从式(1)可以看出,汽缸的热应力和温差成正比,因此要控制汽缸热应力就必须控制汽缸温差。对汽轮机缸体挠度计算表明,当汽缸上下温差达到100℃时,汽缸的挠度达到1mm。一般来说,隔板和围带汽封以及平衡活塞的径向间隙设计值在0.50～0.75mm。当上下缸温差达到50℃时,径向间隙消失,这时若盘车启动,动静之间就会摩擦,引起更大的振动事故或者大轴弯曲。4缸体温差分析与调整的对策4.1缸体温度测点高中压缸温度测点共有3对,
4、即:高压缸上下缸温度;中压缸进汽端上下温度;7中压缸排汽端上下温度。温度的测点都布置在外缸,测量的是外缸内壁的温度。国内外厂家规定的高、中压上下缸温差是以内缸壁温为准。但现场,高中压缸温度测点一般布置在外缸内壁面,这种布置便于现场检修和日常维护,但不能及时反映内缸金属温度的真实变化,特别在高中压内缸,高、中压缸进汽部分温度变化剧烈。4.2系统分析分析停机后出现的中压上下缸最大温差86.2℃,发现在解列前该温度差已经达到28℃。于是,以发电机组解列点为分界点,将温差区分为2个部分,即机组解列前的温差值和解列后的温差值变化。4.2.1解列前高中压平衡活塞漏汽的影响高中压汽封
5、即高中压合缸中间的汽封,位于高中压转子的中部,此处转子的挠度最大,一般机组在经过多次启停后,特别是出现振动故障后,高中压汽封的漏汽量会大大高于设计值。高中压平衡高低齿径向间隙为0.65～0.85mm,高中压静叶汽封高低齿径向间隙为0.65～0.75mm,实际上,这部分的间隙都在1mm以上,明显偏大。而且高中压汽封的轴径较大,因此这部分的漏汽量较大,达到10～20t/h。热再热蒸汽比焓hth、主蒸汽比焓hms、高中压轴封漏汽比焓hleak的关系为:hrh>hms>hleak见图2所示。7图2、高中压轴封漏汽对中压内缸的冷却影响可见,随着高中压轴封的汽封间隙加大使中压轴封的
6、漏汽量加大,实际上对中压内缸是一个很明显的冷却作用。从焓熵图上可以清楚地看出,高中压轴封漏汽从T点汇入中压缸进汽后使中压缸的进汽1点沿进汽等压线P1移动到点2,很显然对中压内缸是一个冷却的过程。4.2.2解列前中压内外缸冷却蒸汽的影响从图1可以看出,中压外缸和中压内缸的夹层中有来自中压第5级后的冷却蒸汽冷却中压内缸外壁,这部分中压内、外缸冷却蒸汽实际上就是中压部分第1段抽汽(图1所示3号抽汽),抽汽口布置在缸体正下部。该部分蒸汽从中压第5级做功后逆向进入中压内外缸组成的腔体,然后进入高压加热器。在反动式600MW汽轮机中压缸缸体结构中,中压第1、2级静叶持环固定在中压外
7、缸内壁上,结构比较简单。而300MW等级汽轮机,中压第1级静叶持环固定在中压内缸内壁上,结构复杂且要考虑内缸高温部分的冷却问题,冷却蒸汽走向非常复杂,目前国内已经对这部分进行了不同程度的改造。反动式600MW汽轮机中压部分的第1段抽汽口直接在第3级动叶出口处,没有300MW机组那样的中压内、外缸组成的腔体。换热过程分析:抽汽口布置在中压内缸的正下方,7缸体正上部的区域相对于缸体下部来说,蒸汽流动阻力增大,蒸汽受排挤,蒸汽流动变化很小,换热相对滞后。从另外一个角度来说,由于缸体正下方抽汽口的抽吸作用,大部分的上部蒸汽做功后,折向进入抽汽管道
