引进型300MW汽轮机轴封汽温对转子寿命的影响

发布时间：2007年01月17日
作者：田川
来源：田川
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　广东珠江电厂4台300 MW汽轮机系哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产的亚临界、一次中间再热、单轴两缸两排汽冷凝式汽轮机，适用于中型电网承担基本负荷，也适用于大型电网承担调峰负荷。机组设计寿命在30年以上，年运行小时数可在7 500 h以上。高中压转子由耐热合金钢整锻而成，低压转子由强度较高的合金钢整锻而成。高中压转子表面金属温度分别用调速器端及电端端壁金属温度监测。

1 轴封蒸汽和轴封区转子表面金属温差的变化

　　图1是辅助蒸汽主系统图。在机组负荷大于220 MW时，轴封由汽轮机漏汽自密封供汽，转子轴封部位轴封蒸汽和转子表面的温差小于56℃。在启停机及低负荷运行时，轴封切换至辅汽汽源供汽。

图1 全厂辅助蒸汽主系统

　　在辅汽正常运行时，采用母管制并列运行方式，各辅汽联箱汽压相等。各辅汽联箱汽温用减温水（来自凝结水）控制，减温水量采用现场基地式调节仪调整，调整范围为160～310℃。由于该调节仪必需到现场更改设定值或手动调节，造成辅汽汽温调节很不方便。即使各台机组负荷相同，转子金属温度水平相同，也经常会出现各机组辅汽联箱汽温相差很大。

　　由于辅汽汽温的差异和调整不便，在启停机及事故处理时，导致汽源切换过程中轴封汽温急剧变化。根据近几年现场积累数据的分析结果：冷态启动时，转子轴封区轴封蒸汽和转子表面间的温差△T达到167℃，热态启动时△T达到125℃，停机时△T达到139℃。

2 轴封区转子寿命损伤分析

　　在不同工况下，温差△T会发生变化，因△T引起的温差热应力会使轴封部位的转子产生裂纹而损坏。由于电网需要，电厂机组调峰及启停频繁，因△T引起的温差热应力已不容忽视。

　　汽轮机制造厂家在汽轮机使用说明书中，给出了汽封蒸汽温度推荐值曲线。从该曲线可以查得在各种温差下，由于热应力而使转子产生裂纹的估算循环次数。

　　如果要达到厂家建议的转子循环疲劳能力10 000次以上，查上述曲线可知，必需控制△T小于111℃，但实际冷态及热态启停时的△T均大于111℃，因此使冷态及热态启停时转子寿命损耗增加。

3 改进措施

　　从以上分析可以看出，控制好轴封蒸汽同转子表面金属的温度差对延长转子寿命而言，效果显著。对于广州珠江电厂，改进辅汽联箱汽温的控制调节是关键。可以采取以下2项措施：

（1）将辅汽汽温现场基地式调节仪改造为集中控制室远操方式。将现场测量的辅汽汽温信号，送到机组控制DPU，DPU输出控制指令经电－气转换器后，控制减温水气动调节阀。该项措施已在2001年1号机组第3次大修控制系统DCS改造时实施，经运行效果较好。

（2）加强运行管理及汽轮机转子寿命管理，加强轴封汽温同转子表面金属温度的温差监视和控制，辅汽汽温的设定值建议实现自动跟踪转子表面金属温度。电厂技术部门要计算并保存转子疲劳累计的记录，以便于开展状态检修，在转子总的疲劳累积达到100%时，编制出相应的检修计划。