600MW亚临界机组停机后高压缸上下缸温差大原因分析及控制措施

0引言

高压缸作为汽轮机的核心组件,其停机后的温差控制对设备安全稳定运行至关重要。根据相关研究I温差过大可能导致汽缸变形、热应力集中,引发裂纹和泄漏等故障,威胁汽轮机安全。例如,某电厂600 MW汽轮机组在启停机过程中出现的上下缸温差异常增大,最大能达到70℃,造成设备重启困难并形成安全风险。因此I控制温差是保障停机平稳、预防风险、延长使用寿命和提升运行效能的关键。本文依托某电厂同型号机组三次停机数据,分析高压缸温差过大的主要原因:轴封供汽温度控制不当、缸体保温不足、停机冷却阶段热传导失衡等I并提出具体的控制措施。

1研究动因

机组停机时I缸体上下部温差增大并触发报警。操作人员采取措施后,温差有所缓解,但高压缸进汽侧温差仍高。基于三次典型停机事件的对比研究发现,高压缸进汽侧最大温差分别达到60.4、68.4、70.9℃,均突破系统设定的报警临界值。虽然温差异常均出现在相同区域,但波动幅度达10.5℃的显著差异,反映出当前控制策略存在明显的不稳定因素。技术团队从运行参数和设备状态两个维度展开专项研究:运行参数方面,三次停机负荷分别为320、285、298 MW,主蒸汽压力波动区间8.12~8.45 Mpa,符合滑停参数控制规范;设备状态维度,高压缸冷却系统投运记录完整,轴封供汽温度偏差控制在15℃范围内,热控仪表校验周期均处于有效状态[1]。

2温度差异加剧成因解析

2.1 三次停机事件中高压缸上下缸温度的波动情况由图1、图2、图3可以观测到,某年5、6、7月三次停机中高压缸温度总体变化趋势一致:进汽侧下缸温度持续下降,其余部位缸温均有回升。

2.2 高压缸进汽侧上缸的温度数据

由表1可知,高压缸进汽侧上缸温度在各次停机过程中的变化趋势具有高度相似性。

综合上述分析可知,高压缸进汽侧下缸温度持续呈现下降趋势,但不同停机事件及不同时间段内的降温冷却速率呈现显著波动。这表明,机组打闸后高压缸进汽侧下缸温度的持续下降是缸体温差增大的关键因素,同时,各次停机后高压缸下缸温度变化速率的差异也成为高压缸最大缸体温差数值波动的主要诱因。

3轴封系统作用机制分析

研究表明,将轴封温度控制在220~240℃区间时,下缸温度降速可由0.8℃/min显著降低至0.3 ℃/min。特别是在轴封温度达到230℃以上时,汽缸中部密封环区域的金属温度梯度由常规工况的12℃/m下降至5℃/m以内,证实了轴封系统热补偿效应对缸体热变形的调节作用[2]。

若轴封蒸汽温度不足,可能在高压缸轴封区域形成凝结水并渗入缸体,从而导致下缸温度异常下降。但基于以下两方面的分析,可以推断三次停机期间轴封温度均处于适宜范围:1)除5月份停机初期轴封温度相对较低外,其余时段的轴封温度均稳定维持在200℃以上;2)若轴封温度过低导致温差异常,则应在高、中、低压缸轴封部位呈现同步温差异常现象。

4缸体保温影响

针对高压缸缸体散热问题,在7月份停机12 h后进行的专项检测中,TV1侧一段抽汽口外保温层实测温度高达125℃ ,该数据显著超出正常范围,表明该区域存在保温层缺失现象。此散热缺陷显著,应为高压缸缸体温差超标的主要原因,建议立即安排专业检修团队进行保温层修复。

尽管己明确保温层缺陷的存在I但在机组运行期间实施全面修复存在客观限制。鉴于此,需针对后续停机工况制定有效的实时控制策略I以应对可能重复出现的缸体温差问题。

5疏水系统影响

5.1 高压缸体疏水阀开启减缓下缸温度下降的机理

高压缸疏水阀开启减缓下缸温度下降可归因于:疏水通道建立后,漏入缸体的轴封蒸汽经上缸金属表面换热升温,最终通过疏水阀导入凝汽器。在此过程中,上缸区域维持相对较高的蒸汽温度,对下缸金属产生持续加热效应,从而有效延缓下缸温度衰减[3]。该传热机理亦可解释工程实践中,适当提升轴封供汽温度有利于改善缸温差大现象的物理本质。

5.2 高压缸疏水阀操作模式对高压缸进汽侧下缸温度的影响

机组打闸操作后I温度下降速率与时间呈现近似线性比例关系的阶段持续约25 hI为探究高压缸疏水阀启闭状态对下缸体温度场演变的影响规律,本文选定该特定时段进行分析,并将此时段开始时刻设为初始观测点(t=0)。编制对比分析表如表2所示。

高压缸疏水阀启闭对高压缸进汽侧下缸温度影响:综合表2数据以及图4、图5、图6,高压缸疏水阀若长时间保持开启,将明显减缓高压缸下缸金属温度的下降速度。说明机组打闸后,继续维持高压缸疏水阀开启是必要的。值得注意的是,在特定工况下维持真空状态时,闷缸操作未能有效控制缸温差扩大,因此,在此阶段实施闷缸措施似乎并无实际意义。

6结论及建议

数据分析表明,高压缸进汽侧上缸在机组停运后普遍存在温度反弹现象,单次停机事件中最大温升幅度达58℃ 。控制金属温度回升幅度能有效抑制缸体温差扩大。综合机组运行特性及上述分析,提出停机时温差控制建议如下:

1)将打闸蒸汽温度基准值提升10~20℃ ,并在停机前执行不少于90 min的均温暖机流程。实施后预计温度回升幅度可缩减至35℃内,实现缸体金属温差有效管控。

2)建立轴封供汽温度动态调节机制,将供汽温度控制在设计上限+5℃区间运行。

3)建立基于金属温度变化的疏水阀动态启闭机制,同时将真空维持阶段与疏水操作时序进行耦合控制,以实现缸体冷却速率与温差的精准匹配。

[参考文献]

[1] 史新刚,沈国平.600 MW汽轮机上下缸温差研究与对策[J].热力透平,2008,37(4):268-270.

[2] 詹桂平.分析700MW亚临界汽轮机组停机后高压缸上下缸温差大的原因与对策[J].低碳世界,2016(5):40.

[3] 陈仕刚.660 MW机组停机后高压上外缸温度突降原因分析及防范措施[J].科技风,2020(17):173.

《机电信息》2025年第16期第16篇