停机后汽缸温差大原因分析及处理

芦利生

【摘 要】当汽缸温差较大时，缸体将发生“猫拱背”变形，转子中心线会出现一定程度的变化。轻则破坏汽机结合面的严密性，导致漏汽；重则致使动、静部分间隙变小，使机组发生剧烈振动，给机组带来严重损害。

【Abstract】When the temperature difference of the cylinder is large， the arch deformation liking a cat back will occur on the cylinder， and the center line of the rotor will change to a certain extent. The light will destroy the tightness of the turbine joint surface， leading to leakage of steam， the heavy will lead to a small gap between the moving and static parts， resulting in severe vibration of the unit， causing serious damage to the unit.

【关键词】温差；停机；中心线；摩擦；振动

【Keywords】temperature difference； stop； central line； friction； vibration

【中图分类号】TM76 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0175-02

1 引言

某电厂ST13号机组采用哈汽厂生产的LN82.6-8.0-0.65/530/250型双压、单轴、单缸、冲动、凝汽式汽轮机。该机组采用调峰方式运行，停机时间约为8小时。机组停机后，高压外缸上、下缸温差过大，通常缸温差达到117℃。如不及时处理，可能造成缸体变形，从而引起动静碰磨和大轴弯曲等严重后果。本文分析了停机后汽缸温差大的原因，并提出了解决方案。

2 热控仪表是否正常

测点反馈的真实性是我们的眼睛，是我们判断问题的首要依据。首先要确定反馈信号的真实性；其次本体设置温度测点是测量壁温变化，如果测量孔过大，热电偶接触不好，停机后测量出来的温度可能是汽缸的辐射温度，偏离了实际值。根据对2台机组的历史曲线进行分析，虽然下缸温度降得较多、较快，但是每次热态启动时，机组本体各项主要参数都在正常范围内。

处理措施如下：停机后，该厂热控检修人员对汽轮机上下缸温测点进行检查，其中多次更换热电偶，用以排除硬件故障导致下外缸测点温度偏低，同时考虑下缸温测点的热电偶通道可能与标准热电偶尺寸出现误差，例如标准热电偶探头进入通道后不能接触缸体等情况，从而采用细直的铁丝对通道尺寸进行测量，测量发现通道尺寸与热电偶尺寸基本吻合。最后對热控信号反馈进行全面校验，试验结果均为正常。

3 主、补汽调门是否严密

高压主汽门与高压调门的高压端门杆漏汽、高压轴封的漏汽进入11级与补汽汇合。由于管道较多，停机后空气沿管道流通，借助盘车转子旋转，加强汽轮机内部通流造成下缸温度下降。汽包起压对旁路进行暖管到冲转前，可发现DCS显示自动主补汽门、调门后温度测点、缸温测点均无变化，就地对管道通流、温度检测均无异常。由此可得主、补汽调门严密，无漏汽现象，故可排除该原因引起缸温差变大。

4 停机方式是否合理

由于该厂是燃-汽联合循环发电机组，汽机随燃机出口烟温滑降进行滑停。

通过分析检修前的试验数据，可以发现：滑停过程中，主蒸汽温度下降较快，从而使得内缸温度出现较为直观的小范围波动，并未出现上下缸温差大趋势。由此可以推出，该厂停机方式对汽轮机上下外缸温差无直接影响。

5 结合面是否漏汽

汽缸受到骤热骤冷均会出现变形，产生结合面漏汽。汽缸变形的同时又会使法兰螺栓受到附加应力。正常情况下，法兰螺栓受到螺栓预紧力、汽缸内由于蒸汽压力使螺栓受到的工作应力、螺栓温度与法兰温度不同受到的热应力，这三种应力的叠加，现再加上由于汽缸法兰变形使螺栓受到附加应力，如其总应力超过屈服点，将使螺栓产生塑性伸长，这样又会使法兰结合面上汽密紧力不足（相当于增加螺栓的松弛量），加剧了漏汽。

该厂#13汽轮机2015年3月前汽轮机停机后上下外缸温差在117℃左右，经过为期一个多月的检修，发现高中压缸组合部位水平结合面有明显漏汽痕迹，扣空缸测量结合面间隙，在高中压结合部位和中低压结合部位均有0.05～0.07mm的间隙。

处理措施如下：①将高中压缸垂直结合面内部用A507焊条焊接。②在汽缸结合面中低压结合部加装0.20mm的石墨板并涂抹密封脂处理。③复紧中低压垂直结合面螺栓。扣空缸严密性检查合格。

6 轴封间隙大、轴封结合面是否漏汽

汽轮机下缸疏水及蒸汽管道分布较多，散热面积较大。停机后本体疏水全开连至疏水扩容器对本体进行疏水，防止下缸出现积水冷缸[1]。若轴封间隙较大、轴封结合面漏气，可能引起少量冷空气沿轴封间隙进入汽缸，而冷气是流向下缸的，因此下缸温度急剧下降。

该厂13号汽轮机2015年3月前汽轮机停机后上下内缸温差在35℃左右；上下外缸温差117℃左右。检修时发现汽缸前后轴封体结合面，有明显漏汽痕迹；测量轴封间隙，左侧小于设计值而右侧大于设计值；扣空缸检查汽缸结合面严密性，汽缸前轴封#1轴封体结合面有0.15mm的间隙；前轴封#2轴封体和#3轴封体一部分转子上凸台在上次大修时被车掉。

处理措施如下：①将前轴封上半垂直结合面螺栓解体，上下半对研，合格后，涂抹密封脂回装。②由大陆激光公司将#2轴封体对应位置上的转子凸台恢复至出厂状态。③更换#2轴封体，更换第3/4/5/6/9圈汽封为梳齿汽封，并调整间隙至合格范围。④经检查，轴封回汽畅通。检修结束后正常启停机发现，停机后上下内缸温差在10℃以内。下缸（内缸）温度测点变化较为明显，上下外缸温差同样有明显减小。endprint

7 汽缸本体疏水系统是否畅通，布局是否合理

该厂主补汽管道疏水、汽轮机本体疏水都连接至疏水扩容器。正常停机时由于存在真空，负压加强各管道疏水、排汽。停机后真空到零转速到零，正常盘车后可能存在各疏水阀至扩容器关不严、内漏等情况，导致疏水扩容器出现微正压且压力相对过高，此时本体疏水阀为全开状态，可能出现反汽至下缸，从而使下缸壁温加速下降。

处理措施如下：对汽轮机本体进行闷缸试验，停机盘车后关闭#13汽机本体疏水气动门，关闭主补蒸汽管道至扩容器的所有疏水阀（机侧疏水、均压箱疏水等），开启主补蒸汽管道疏水至排地沟，调节疏水扩容器减温水流量至最小（控制停机后扩容器温度在正常范围内），使汽缸本体自然温降达到最低，观察汽缸本体温度测点变化，就地检查各个本体疏水管是否存在内漏（漏水、返汽）等。

8 设备保温效果是否良好

根据该厂机组热控元件安装位置可以看出，该厂下缸温度测点内外缸点接在调门导汽管之间。正常运行时，由于蒸汽流通温度基本不变，但是停机后，调门导汽管与管道的空气热交换，造成下缸温度的变化，造成一定的换热温差，当冷空气进入后保温效果急剧下降，而且该厂下缸保温多年未进行更换，下缸保温性能降低。厂房内也可能存在4m、9m空气对流形成的穿膛风，这将会加剧影响下缸保温效果。对#13汽轮机9m层水平线周围铺设铁板，围堵高低压缸周围的間隙，从而隔离4～9m通流，隔离穿堂风。同时关闭#13机9m层东侧窗户，最大程度减少外因对保温的影响。隔离穿堂风前后的停机后上下外缸温差无明显变化，故可以基本忽略此因素对缸温变化的影响。

未进行任何处理之前，上下外缸温差达到117℃左右，根据日常工况可知，该厂上下外缸温差在11小时左右为最大点，晚停早启停机时间主要在6至8小时内。机组中修进行专项处理后，上下外缸温差降至38℃左右，机组连续运行至8月2日，停机后发现上下外缸温差44℃左右。直至12月，温差慢慢升至48℃。温差由38℃逐步升至48℃的原因分析为：①由于该厂下缸保温长时间未进行更换，同时长时间机组运行时的自身振动、下缸保温安装位置的特殊性，在汽缸下部贴壁处由于重力的作用，导致保温贴壁处松动。②由于机组自身老化等原因，机组中修处理的结合面漏气等主要问题再次出现或其他原因缓慢导致停机后上下缸温差增大。保温性变差导致缸温差增大使得汽缸变形，从而使检修时效性大大缩短，进而循环恶化，最终造成上下外缸温差再次增大。

9 结论

上下缸温差大导致结合面热应力过大，使结合面局部出现变形、漏汽等现象，使蒸汽漏入保温层造成保温效果降低，导致上下缸温差再次增大。因此，对汽缸及轴封结合面进行检查维护同时还要确保检修的时效性。

【参考文献】

【1】中海海南发电有限公司规程编写组.余热发电热力系统运行规程[J].海南洋浦，2014（9）：16.endprint