600mw西屋機組單閥改順序閥運行異常分析

1、西屋引進型600MW汽輪機單閥改順序閥運行異常及經(jīng)濟性分析[摘要]：介紹了西屋引進型600MW汽輪機單閥改順序閥運行遇到的異常現(xiàn)象，并根據(jù)異?，F(xiàn)象分析原因。同時根據(jù)分析原因，制定出相應(yīng)的解決方案。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]順序閥異常分析解決方案經(jīng)濟性對比1汽輪機概況天津大唐國際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司選用哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司引進美國西屋技術(shù)制造的N60016.7537537I型，亞臨界中間再熱、四缸四排汽、單軸、反動式凝汽汽輪機。本機組軸系由高壓

2、轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓Ⅰ轉(zhuǎn)子、低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、勵磁機轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子之間均采用法蘭式聯(lián)軸器連接，由上述轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)動部分由安裝在中軸承箱內(nèi)的1個推力軸承定位，并且由11個軸承支撐。高、中壓轉(zhuǎn)子采用4瓦塊可傾瓦軸承支撐；低壓Ⅰ轉(zhuǎn)子前軸承、低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子前軸承采用2瓦塊（下半）可傾瓦軸承，另二個采用4瓦塊可傾瓦軸承支撐；發(fā)電機及勵磁機轉(zhuǎn)子采用2瓦塊（下半）可傾瓦軸承。汽輪機的控制系統(tǒng)采用上海新華控制工程公司的DEHⅢA電液調(diào)速系統(tǒng)，機組設(shè)

3、置12個油動機，分別控制2個高壓主汽閥，4個高壓調(diào)速汽閥，2個中壓主汽閥，4個中壓調(diào)速汽閥。ETS汽機保安系統(tǒng)，系統(tǒng)中設(shè)有兩種超速保護，一個機械式一個電氣式，低真空、潤滑油壓低，控制油壓低、串軸、振動、軸瓦溫度超限等保護，保證機組設(shè)備出現(xiàn)異常危害時的安全。汽機旁路系統(tǒng)由高壓旁路（610Th），低壓旁路（710Th）組成，滿足機組在冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)工況下的啟動參數(shù)調(diào)整需要。旁路為西門子自動化有限公司生產(chǎn)的電動閥門系統(tǒng)。給水系統(tǒng)備有

4、一臺啟動、停機用30％（842Th）容量電動給水泵，兩臺正常運行用50％（1341Th）容量的汽動給水泵。一臺汽泵與一臺電泵可使汽機帶滿負荷運行。2國內(nèi)同類機組單閥改順序閥狀況哈汽制造的與#3、#4機類型基本相同的機組有：平圩電廠#1、#2機；元寶山電廠#3機；哈三電廠#3、#4機。平圩電廠的機組順序閥時表現(xiàn)為高調(diào)門操縱座抖動較大；元寶山、哈三電廠現(xiàn)象與大唐盤電公司機組基本相似。上述機組都無法實現(xiàn)順序閥運行。揚州二電廠為西屋公司制造的6

5、00MW汽輪機，該機的結(jié)構(gòu)與盤電機組結(jié)構(gòu)基本相同，機組于1996年投產(chǎn)。投產(chǎn)初期近半年時間內(nèi)可以實現(xiàn)機組的順序閥運行，閥門開啟順序與原設(shè)計相同。后來出現(xiàn)#1、#2瓦瓦溫逐步上升現(xiàn)象，瓦溫由單閥運行時的80℃，上升到97℃，特別是450MW負荷時瓦溫反應(yīng)較大（此時#1閥門開度約為5~10%）。為保證機組的安全，又恢復(fù)至單閥運行，最終也沒有找到解決方案。3單閥改順序閥遇到的異常現(xiàn)象、原因分析3.1遇到的異?，F(xiàn)象大唐盤電公司3＃機于2001年

6、12月18日投產(chǎn)，4＃機組于2002年6月5日投產(chǎn)。2002年兩臺600MW汽輪機一直采用單閥控制，由于單閥運行汽輪機節(jié)流損失較大，熱耗明顯高于順序閥控制。按照制造廠的設(shè)計進行單閥切換到順序閥運行試驗。3＃機單閥切換順序閥，在進行順序閥運行時，表現(xiàn)為2#瓦軸振振動明顯增大，由單閥運行時的56μm增大為順序閥運行時的101μm，試驗時的負荷為：350MW。4＃機單閥切換順序閥，在進行順序閥運行時，表現(xiàn)為1#瓦瓦溫明顯增加，由單閥運行時的7

7、0℃，升高為順序閥運行時的105℃。兩臺機組單閥切換順序閥運行，引發(fā)振動和瓦溫異常升高，致使順序閥不能正常投運。3.2原因分析3.2.1原制造廠設(shè)計方案：高壓調(diào)節(jié)閥共四個，順序閥運行時開啟順序為：#3、#4先同時開啟，然后是#1，最后是#2閥開啟。原設(shè)計高調(diào)閥開啟順序如下圖所示。各方案軸承載荷情況匯總(kgf)順序閥方案軸瓦靜載荷最大載荷最小載荷1#瓦7200124865231原設(shè)計方案順序閥方案2#瓦74391744550301#瓦7

8、200124867200改進方案一順序閥方案2#瓦74391744574391#瓦7200102877200改進方案二順序閥方案2#瓦7439127727439經(jīng)試驗方案一，瓦溫和振動仍然上升較大。經(jīng)試驗方案二，瓦溫和振動上升幅度很小，很好的解決了1＃、2＃瓦瓦溫和振動異常升高現(xiàn)象。確定選擇方案二作為最終方案。2003年對兩臺600MW機組單閥切換順序閥控制進行了全面改進，消除了軸瓦振動、瓦溫異常升高現(xiàn)象。保證了兩臺機組安全穩(wěn)定運行，極

9、其顯著地降低了機組熱耗，提高了機組經(jīng)濟效益。5單閥改順序閥投入后發(fā)生的問題、原因分析及解決方案5.1投入后發(fā)生的問題5.1.12004102409：00，3＃機負荷漲至600MW，最高漲至580MW，調(diào)閥全開，主汽壓力17.0MPA，#1瓦絕對振動152μm，#2瓦相對振動99μm，其余各瓦振動及溫度正常。確認32#高調(diào)閥掉閥芯，門桿與聯(lián)接套發(fā)生脫扣。5.1.2200411422：304＃機組負荷470MW，在進行順序閥切單閥過程中，機

10、組負荷突然降至433MW，逐漸恢復(fù)到470MW。未切換完就發(fā)現(xiàn)42＃高調(diào)閥反饋大于其它三個調(diào)閥，切換完畢后42＃高調(diào)閥行程27.6mm，其它均為19.6mm左右。就地檢查發(fā)現(xiàn)42＃高調(diào)閥操縱座螺栓斷裂，由于操縱螺栓斷裂導(dǎo)致閥門行程不受控制發(fā)生負荷波動。5.1.3單閥改順序閥運行后，2004年下半年大唐盤電公司兩臺600MW汽輪機，高壓調(diào)速汽閥多次發(fā)生高調(diào)閥操縱座螺栓斷裂，門桿與聯(lián)接套發(fā)生脫扣，運行中高調(diào)門振動大等異?，F(xiàn)象。5.2原因分析

11、5.2.1高調(diào)閥操縱座螺栓斷裂?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，其斷口在運行中已經(jīng)被研磨得很光滑，很難看出斷裂的原始形貌，斷裂部位在螺栓肩部。螺栓的薄弱部位應(yīng)在螺紋部位，但是斷裂部位在螺栓肩部；分析是由高調(diào)門振動導(dǎo)致螺栓松動，螺栓松動個體不均勻，導(dǎo)致個別螺栓受力較大，受力部位在螺栓肩部的某一側(cè)，致使在肩部單側(cè)存在受力較大，自肩部斷裂。5.2.2高調(diào)閥閥桿定位銷斷、閥桿脫落。高調(diào)門閥桿與油動機聯(lián)接套軸向緊固未到位，軸向定位靠定位銷，由于閥門振動定位銷與銷孔

12、現(xiàn)對運動致間隙增大；當(dāng)高調(diào)門關(guān)閉時被壓縮的彈簧力較大，定位銷受剪切應(yīng)力倍增，導(dǎo)致定位銷斷裂。高調(diào)門振動導(dǎo)致失去定位的閥桿螺紋和聯(lián)接套存在相對轉(zhuǎn)動，閥桿上下竄動，左右微旋，最后導(dǎo)致閥桿脫落。5.2.3引起高調(diào)閥操縱座螺栓斷裂、閥桿定位銷斷、閥桿脫落等異?，F(xiàn)象的主要原因，來自高調(diào)閥振動，螺栓緊固力偏小也是一個重要原因。5.3解決方案5.3.1降低高調(diào)閥振動高調(diào)閥閥桿與聯(lián)接套緊固到位，然后配鉆定位銷；可以減小閥桿軸向振動空間，防止定位銷斷裂和