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1、哈汽600MW超临界汽轮机简介和调试过程异常事件分析,一、哈汽CLN660-24.2/566/566超临界汽轮机概述,1.产品概述 本产品作为国产超临界机组，采用与三菱公司联合设计、生产的模式。本机组为超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机，具有较高的效率和安全可靠性。高中压积木块采用三菱公司成熟的设计；低压积木块以哈汽成熟的600MW机组积木块为母型，与三菱公司一起进行改进设计，使之适应三菱公司的1029mm末级叶片。,目前哈汽CLN600-24.1/566/566 600MW超临界汽轮机主要有华能沁北电厂1、2#机，华能太仓电厂3、4#机，鹤岗电厂1、2#机与我厂二期汽轮机结
2、构基本相同。,2.蒸汽流程,汽轮机通流采用冲动式与反动式组合设计。新蒸汽从下部进入置于该机两侧两个固定支承的高压主汽调节联合阀，由每侧各两个调节阀流出，经过4根高压导汽管进入高压汽轮机，高压进汽管位于上半两根、下半两根。进入高压汽轮机的蒸汽通过一个冲动式调节级和9个反动式高压级后，由外缸下部两侧排出进入再热器。再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各两个中压调节阀流出，经过四根中压导汽管由中部进入中压汽轮机，中压进汽管位于上半两根、下半两根。进入中压汽轮机的蒸汽经过6级反动式中压级后，从中压缸上部排汽口排出，经中低压连通管，分别进入1号、2号低压缸中部。两个低压缸均为双分流结构
3、，蒸汽从通流部分的中部流入，经过正反向7级反动级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。汽缸下部留有抽汽口，抽汽用于给水加热。,3.高中压缸,高、中压汽缸采用的是合缸结构，通流部分反向布置型式，其结构见下图所示。它由高压外缸、高压内缸、中压外缸和中压内缸组成，形成双层汽缸结构。高、中压外缸和内缸缸体都是合金钢铸件，各沿水平中分面分为上汽缸和下汽缸，这样便于汽缸的铸造和机组的安装及检修。上、下汽缸之间用法兰螺栓紧固。高中压汽缸内的高压部分，有1个冲动式调节级和9个反动式高压级，总共10个级：中压部分有6个反动式中压级，为汽轮机的第1116级。,本机组具有两个低压缸。
4、低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。由外缸、1号内缸、2号内缸组成，减少了整个缸的绝对膨胀量。，汽缸上下半各由3部分组成：调端排汽部分、电端排汽部分和中部。各部分之间通过垂直法兰面由螺栓作永久性连接而成为一个整体，可以整体起吊,布置特点,这种反向布置的优点是：新蒸汽及再热蒸汽的进汽部分均集中在高中压汽缸的中部，由于高温区集中，可减少汽轮机转子和汽缸的温度差及热应力：高中压汽缸中温度最高的部分布置在距离汽轮机轴承最远的地方，则使轴承受汽封温度的影响较小，轴承的工作温度较低，改善了轴承的工作条件，还可平衡一部分高、中压汽缸内的轴向推力。同时因为前后轴端汽封均处于高中压缸排汽部
5、位，会使轴端漏汽损失显著减少。此外，高、中压合缸型式还减少了一至二个径向支持轴承，缩短了高、中压转子的长度。,4.低压缸,本机组具有两个低压缸。低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。由外缸、1号内缸、2号内缸组成，减少了整个缸的绝对膨胀量。汽缸上下半各由3部分组成：调端排汽部分、电端排汽部分和中部。各部分之间通过垂直法兰面由螺栓作永久性连接而成为一个整体，可以整体起吊。,5.滑销系统,机组的滑销系统如图所示。由图可见，汽轮机静子部件膨胀的绝对死点在1号低压缸的中心，由预埋在基础中的两块横向定位键(横销)和两块轴向定位键(纵销)限制1 号低压缸的中心移动，形成汽轮机的绝对死点
6、。2号低压缸只有两块横向定位键，限制它的横向移动，可沿轴向膨胀。发电机静子部件膨胀的绝对死点在发电机的中心，由预埋在基础中的两块横向定位键和两块轴向定位键限制中心的移动，形成发电机的绝对死点。,滑销系统作用,汽轮机受热之后，各零部件都要膨胀。对600MW的汽轮发电机组来说，体积庞大，工作蒸汽温度又高，特别是汽轮机在启动、停机时，蒸汽温度变化较大，其绝对膨胀值较大，必须保证汽轮机能自由的热胀冷缩，否则汽缸就会产生热应力和热变形，使设备损坏。但是如果让它任意膨胀而不给以约束，汽缸就会歪斜，造成动、静部件之间的摩擦与碰撞等重大事故。为了使汽缸在长、宽、高几个方向上膨胀自如，且又要使汽轮机中心线不变，
7、保证转子与汽缸的正确位置，使汽轮机的膨胀不致影响到机组的安全经济运行，因此汽轮机必须设置一套完整的滑销系统。,滑销系统布置图,7.轴封系统,在汽轮机转子穿过外缸的部位，必须采取一些措施防止空气漏入或蒸汽从汽缸漏出，带有疏齿形密封环的汽封和轴封蒸汽系统就是为了完成这一功能而设计的。,8.盘车装置,概述：本装置为链条、蜗轮蜗杆、齿轮复合减速摆轮啮合的低速盘车装置。它的特点是：a.汽轮发电机转子在停机时低速盘动转子，可避免转子热弯曲。b.允许在热态下快速启动。c.当汽轮发电机组冲转时能自动脱开。d.装在低压缸下半，允许拆卸轴承盖或联轴器盖时无需拆卸盘车 装置。e.在拆去或装上轴承盖的情况下，均可盘动
8、汽轮发电机转子。f.既能自动盘车，又可手动盘车。,9.旁路系统,本机组采用的是高、低压两级串联旁路系统，其中主蒸汽不进入汽轮机高压缸，而是经旁路降压减温后直接进入再热器冷段的系统，称为高压旁路(或I级旁路)。再热器出来的蒸汽不进入汽轮机的中低压缸，而是经旁路降压减温后直接排入凝汽器的，称为低压旁路(或II级旁路),旁路作用,1 为适应再热式机组的结构特点，满足不同条件下的启动时的进汽参数，旁路系统便成为必要。2 旁路系统的一个重要作用是加快启动时间，改善启动条件。采用了旁路系统，就可迅速地调整新汽温度，以适应汽缸温度的要求，从而加快了启动速度，缩短并网时间，这既可多发电。节省运行费用，也容易适
9、应调峰需要3 设置旁路系统能满足机组启停时对汽温的要求，故可降低寿命损耗系数，延长汽轮机寿命。4 旁路系统的另一个作用是保护再热器。正常工况时，汽轮机高压缸的排汽通过再热器将蒸汽再热至额定温度，并使再热器得以冷却保护。在机组启停、停机不停炉、电网事故甩负荷等工况时，汽轮机高压缸没有排汽冷却再热器，则由高压旁路将降压减温后的蒸汽引入再热器使其得以保护。5 旁路系统还有回收工质，降低噪音的作用。其实旁路系统的基本功能就是协调单元式机组机炉之间的不平衡流量，6 设置旁路系统，在甩负荷时，有旁路系统可及时排走多余蒸汽，减少安全阀的启跳次数，有助于保证安全阀的严密性，延长其使用寿命。,投停旁路原则投入旁
10、路时，先投低压旁路，再投入高压旁路停运时则相反，先关高压旁路，待再热器出口压力降至正常后再关闭低压旁路。,10 汽机冷态冲车参数的选择原则,1）主、再热汽过热度保证至少50度以上过热度。2）保证中、低速暖机效果3）保证高、中压缸进汽合理分配进气量4）一般采用中、低压微过热蒸汽,汽机冲转、暖机的要点（以沁北为例）沁北电厂汽轮机采用高中压缸联合启动的方式，中调门自动按高调门的设定曲线开启，因此，冲车参数的选择即决定了高、中压缸进汽量的分配，若主、再热蒸汽参数匹配失当，将会导致进汽量的不平衡。在比较高主门冲车和高调门冲车两种方式下节流温降的变化情况后，电厂采用了节流温降较小的高压主汽门冲车方式，在转
11、速达2900rpm后，再切换至高调门的冲转。汽轮机冲车过程中，高压缸排汽逆止门因旁路投入而保持关闭状态，为避免因高压缸鼓风摩擦而导致的高排温度过高，在高压缸排汽逆止门前设有启动排放阀（通风阀），其排汽进入凝汽器。该阀在汽机复置后开启，发电机并网后关闭。利用启动排放阀开度变化可调节高压缸内蒸汽的流通状况，同时，调节低旁压力以配合调整汽机高压缸的进汽量，可以有效地控制汽机调节级的温升率，通过以上手段，中速暖机可以达到理想的效果。,哈尔滨汽轮机厂原提供的冷态冲车参数为:主汽8.92MPa/360、再热汽1.0MPa/320。依此规定，主汽过热度仅有58，加之高压主汽门冲车时存在一定的节流温降，选择该
12、参数冲车，暖机效果难以得到保证，同时，在相同燃料量的情况下，降低主汽压力有利于对主汽温度的控制。经研究，修改了1机第一次启动的冲车参数：主汽压力4.98/5.01MPa、主汽温度400；再热汽压力0.90MPa、再热汽温度389.9。但实际暖机过程中，调节级温度仅升高85.3，未能达到预期的暖机效果。经与汽轮机厂家共同探讨，认为单降主汽压力而未降再热汽压力，造成了高、中压缸进汽量不匹配，高压缸进汽量偏少是产生此次调节级升温缓慢的主要原因，为此，进一步对冲车参数控制曲线进行了修改，取得了满意的效果。,二、哈汽600MW机组调试异常事件分析,1 共性事件分析2 个性事件分析3建议和总结,华能工程部
13、组织了西安热工院机、电、炉、材料方面的专家对华能太仓电厂3、4机组、沁北电厂1、2机组主、辅机的运行情况进行了调研，对汕头电厂3机组函调的资料进行了分析。,华能太仓电厂3机组于2005年11月27日开始首次冲转，06年1月13日完成168小时试运行，4机组于2006年12月26日开始首次冲转。沁北电厂1、2机组分别于2004年11月23日和12月13日成功通过168小时试运行，并直接转入商业运行。汕头电厂3机组于2005年9月4日开始首次冲转，并于2005年10月20日通过168小时试运。,汽轮机本体存在的主要设备质量问题1、三个电厂的共性问题5台机组试运后，汽机主机存在的共性问题有3个，主要
14、是一些部件设计不合理，这些问题是：1.1 高、中压导汽管法兰漏气5台机普遍存在高、中压导汽管法兰漏气，主要原因是螺栓强度不足，垫片规格（厚度）不当造成，使高压导汽管法兰设计热紧弧长过小，中压导汽管设计冷紧力矩过小。太仓电厂按原高压导汽管热紧弧长增加10 热紧，对中压导汽管将设计冷紧力矩增,加10冷紧后，仍有漏气，在增加20后，暂时消除了泄漏。沁北电厂目前高、中压缸的导汽管法兰更换的垫片采用高强金属缠绕垫片，厚度选用4.5mm，紧固后保证法兰结合面间隙为0，有效治理了该缺陷。但随运行时间增长、负荷增加，不排除可能还会出现泄漏。,1.2 中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂中压主汽门蝶阀与门柄连接处断裂
15、，主要原因是门柄设计、加工不合理，R角太小，在关闭阀门的冲击力作用下，应力集中所致。,1.3 主机外油档径向间隙过大主机外油档径向间隙过大，导致26外油档有甩油现象。哈汽外油档设计直径间隙25为1.0，6为1.8，电厂将外油档径向间隙调整为0.5时，漏油消除，说明设计径向间隙过大。,2、三个电厂的个性问题根据三个电厂反映的汽机本体设备问题，共总结出个性问题10项，其中设备制造质量问题8项，厂家产品设计问题2项。,2.1 华能太仓3机2号低压缸6瓦振动超标华能太仓3机2号低压缸6瓦振动超标，最大达0.13。主要原因是2号低压转子与发电机对轮间的垫片平行度超差（瓢偏），导致两个对轮同心度超标。电厂
16、更换垫片，将垫片平行度改为0.025,同心度调整为0.015后，振动消除。哈汽厂对垫片平行度设计允许正负0.05，而对轮的瓢偏加工精度允许正负0.03，要求不匹配。,2.2华能太仓3机6瓦轴承室鼓风发热较大，6瓦外油挡漏油。华能太仓3机2号低压转子对轮与发电机对轮的罩壳加工粗糙，内油档间隙过大且不可调整，造成鼓风发热，中分面漏风严重。2.3 华能太仓3机6号瓦浮动油档防转销断裂，中分面螺栓脱落。华能太仓3机6号瓦浮动油档防转销钉断裂，中分面螺栓脱落，浮动油档容易变形，应改进设计、更换新的防转销钉。,2.4 轴承瓦块内圆形支撑销的调整块表面有裂纹。汕头电厂3机6号瓦、太仓电厂3机36号轴承瓦块内
17、圆形支撑销的调整块，共有11块（太仓10块，汕头1块）表面有裂纹。该产品系浙江诸暨轴承厂加工，主要是热处理工艺不良所致。,2.5中低压连通管漏汽汕头电厂3机、太仓电厂3、4机，中低压连通管与低压缸连接处均有漏气，主要原因是制造厂提供的密封垫加工粗糙所致。2.6 高中压外缸电端中分面间隙超标汕头电厂3机高压外缸（日本三菱产）在安装时发现，电端中分面间隙超标，哈汽厂到现场进行了打磨冷焊处理。,2.7 高中压内缸下部喷嘴定位键侧面出现两处裂纹。汕头电厂3机高压内缸（日本三菱产）下部喷嘴定位键侧面发现两处裂纹，哈汽厂到现场进行了补焊处理。,2.8汽机轴瓦磨损沁北#1汽机在第一次整套启动后，发现#5、#
18、6瓦在原顶轴油压下无法顶起，提高顶轴油压后，发现#5、#6瓦顶轴高度与上次测量值相比，发生了比较大的变化，翻瓦检查发现#3、#4、#5、#6瓦发生了不同程度的磨损。在#2锅炉吹管后，发现#2汽机顶轴油压不正常变化，翻瓦检查发现#3、#4、#5、#6瓦也发生不同程度的磨损。#1、#2机组带负荷试运后，停机翻瓦检查发现#6瓦下瓦面磨损。分析轴瓦磨损的原因主要有以下两点：。,1）油管路冲洗不彻底，汽机润滑油颗粒度欠佳。汽机油循环冲洗采用外接大流量冲洗设备进行滤油，由于油系统普遍采用套装油管道，回油管道的冲洗不够彻底，冷油器冲洗流速较低，冲洗效果较差。此后，电厂增加了润滑油滤油设备，严格控制润滑油的颗
19、粒度，采用油循环和机械清扫相结合的方法，确保每一根管路均得到充分冲洗、清理，不留死角。通过大量细致的工作，至今未发生异常情况。2）顶轴油泵启停时机不合理。按照哈尔滨汽机厂要求：汽机冲转转速达到600rpm时，停止顶轴油泵，惰走转速达到600rpm时，启动顶轴油泵。经观察发现，在汽机停机惰走期间，轴瓦温度有明显变化的现象，综合分析认为：汽机低转速运行期间，顶轴油泵不宜过早停运，同时，#6瓦设计承载较大，油膜形成不良，易造成轴瓦磨损。经与汽机厂协商后，进行了更改：冲转转速达1000rpm时，停运顶轴油泵；惰走转速达1200rpm时，启动顶轴油泵。,2.9汽机中压主汽门门轴断裂2004年10月26日
20、，沁北进行#1汽机#1中压汽门活动实验时，发生机组MFT事件；在该机组168试运时，发现锅炉再热器压力偏高、汽机中压汽门前后压差偏大、中压缸效率偏低的现象；在168完成后，进行该汽机#1中压汽门活动实验时，在#1中压汽门关闭后，中压缸后抽汽压力骤降至零，机组负荷急剧下降，再热器压力上升，立即紧急打闸停机。综合分析以上现象，确认该汽机#2中压主汽门未能正常打开。解体后，发现该阀门门轴断裂，阀门保持在关闭状态。此后，再次发生过#1中压主汽门门轴断裂的事件。中压主汽门门轴断裂事件均发生在进行中压主汽门开关试验的过程中，门轴表面有明显的由下至上的剪切痕迹，具体原因还有待与制造厂进一步分析确定。,2.1
21、0高压疏水扩容器的超压问题（沁北）正常情况下，锅炉点火后，汽水分离器排水回到凝汽器高压疏水扩容器。在#1机组试运初期，当汽水分离器水位调节阀因故全开时，出现凝汽器疏水扩容器压力快速升高到0.2Mpa的现象，导致高压疏水扩容器发生轻微变形，调节阀后管道受到一定程度的冲刷。造成该现象的主要原因为设计院与制造厂没有充分考虑锅炉汽水分离器的排水问题，高压疏水扩容器至凝汽器排汽面积偏小，造成扩容器内部超压。高压疏水扩容器压力偏高还会导致#5、#7B、#8B低压加热器在低负荷阶段因加热器水位高而切除。经过与设计院、制造厂协商，同意增大高压疏水扩容器至凝汽器排汽面积，同时在锅炉汽水分离器压力高时，对汽水分离
22、器水位调节阀开度进行限制。,4.润滑油系统存在的主要设备质量问题润滑油系统发生的设备质量问题有6项，全部和产品设计有关。1）主油箱内部布置不合理，设计容积小，使润滑油在其中停留时间短，杂质不能有效沉淀，电厂建议将油箱容积由45.7M3增大到55 M3，建议启动润滑油泵设计成外置式，防止油泵出现问题时，影响盘车和供油冷却。同时建议将油箱设计成方形斜底结构，便于杂质分离和油烟分离。2）沁北电厂冷油器结构设计不合理，直径小，且细长，冷却水压不足，冷却效果差，建议增大冷油器直径，降低其高度，以提高冷却效果。,3）顶轴油泵容量小，实际运行时，2台同时运转才能满足运行要求。4）油净化装置（阿拉法拉产品）结
23、构不合理，有跑油现象，哈汽配置的平衡环错误自动化水平也不高。5）油系统应加供油滤网，提高过滤效果。沁北电厂2台机均因油瓦工艺孔内残存杂质，加之油循环不彻底，造成轴瓦磨损，轴颈严重划痕。6）沁北电厂冷油器因铜管材质质量差，铜管腐蚀漏油。,3.对哈汽厂的建议（1）对产品质量控制的建议1）修订垫片平行度设计允许误差，与对轮瓢偏加工精度匹配，并严格控制2号低压转子与发电机对轮间的垫片平行度，消除低压缸6瓦振动超标。2）提高低压转子对轮与发电机对轮的罩壳加工质量，防止鼓风发热，中分面漏风。3）对轴承瓦浮动油档防转销钉进行设计改进，防止断裂。4）EH油系统中，高压主气门和高调2号卸荷阀内的节流孔板结构设计
24、不合理，没有止动措施，应改进节流孔板的形式。5）对外协采购的承瓦块内圆形支撑销的调整块应严格检验，防止不合格品提供用户。6）对进口的高压外中分面间隙、缸高压内缸下部喷嘴定位键应进行质量检查。,（2）对产品设计改进的建议1）对 5台机普遍存在的高、中压导汽管法兰漏气问题进行研究分析，为已运行机组提出现场解决措施，对新产机组改进设计，消除隐患。2）改进中压主汽门碟阀与门柄连接处设计，减少应力集中。断裂主要原因是门柄设计、加工不合理，R角太小，在关闭阀门的冲击力作用下，应力集中所致。3）对主机外油档径向间隙进行设计改进，消除外油档漏油。4）改进主油箱内部布置，增加油箱容积。,4、对设备选型方面的建议
25、1）顶轴油泵容量小，实际运行时，2台同时运转才能满足运行要求，应选择容量、压力等级大的顶轴油泵。2）油净化装置（阿拉法拉产品）结构不合理，有跑油现象，自动化水平也不高，应更换厂家。3）主汽疏水阀产品质量差，运行中泄漏，经检修研磨处理后，仍然泄漏，进口同类产品也出现泄漏，建议改用球阀。4）调节阀（为武尔泰克产品）质量不过关，产生内漏，且调节不灵活，应更换厂家。5）除氧器水位调节阀在低开度（10）时，阀头旋转，造成阀头与阀杆连接处断裂。此阀门系引进韩国产品，产品质量不成熟，应更换厂家。6）凝结泵出口压力最高达3.9MPa，但凝结水系统阀门压力等级均为4.0MPa，使阀门前后压差过大，电动门力矩小，
26、经常烧坏线路板。选型时压力等级应高一级。,5、对今后汽机监造工作的建议1）对 5台机普遍存在高、中压导汽管法兰漏汽问题，监督制造厂进行设计改进。2）对中压主汽门碟阀与门柄连接设计改进及加工工艺优化进行监督。3）对主机外油档径向间隙过大过大问题监督哈汽进行设计改进。4）对低压缸6瓦及其他瓦垫片加工精度进行监督。5）对低压转子对轮与发电机对轮罩壳加工质量进行见证。6）对轴承瓦浮动油档防转销钉设计改进、加工质量进行监督。7）对EH油系统高压主气门和高调2号卸荷阀内的节流孔板结构设计改进情况进行监督。8）对轴承瓦块内圆形支撑销的调整块要求进行100无损见证。,9）对中低压连通管与低压缸连接处出厂前进行见证。10）要求哈汽厂进口的高压外缸电端中分面间隙超标、高压内缸下部喷嘴定位键侧面进行检验。11）对主油箱、冷油器设计改进进行监督。12）对油系统与哈汽设计人员协商，在阻力允许的情况下，加供油滤网，提高过滤效果。13）对哈汽厂冷油器铜管材检验标准及检验方法进行了解分析，以确保质量应用的铜管达到合格，并对检验情况见证。14）将汽动给水泵、汽泵前置泵、电动给水泵、凝结水泵列入监造对象，与制造单位协商机械密封冷却面积、前置泵基础刚度改进设计、机械密封选用、板式冷却器的采用等问题，使回水超温，铜管漏泄、振动等问题得到根本解决。,
