哈汽300MW机组滑参数停机过程中上、下缸温

哈汽300MW机组滑参数停机过程中上、下缸温差大原因分析及解决措施

摘 要：本文详细介绍了某电厂哈汽300MW机组滑参数停机运行操作过程中上、下缸温差的控制方法。通过对滑停操作过程的分析，总结了运行操作方面的经验，提出了今后应注意的问题，为下一步的深度滑参数停机打下基础。

关键词：汽轮机；滑参数停机；高压加热器；差胀；上、下缸温差 0前言

一般而言，对于大功率机组滑参数停机过程中，应保证回热系统的全程投入，一方面可以保证较高的给水温度，减轻锅炉在滑停过程中燃烧调整的控制难度，另一方面由于抽汽的存在，汽轮机内疏水可以方便排出，利于控制汽轮机上、下缸温差，而通过本厂新#3、4机组高加投入滑参数停机过程及参数分析，发现这种方法并不适应于新#3、4机组，相反，对于新#3、4机组需在机组开始滑参数停机前高压加热器需全部退出运行，并待机组各参数趋于稳定，再进行降温降压滑参数停机，可有效的控制机组在滑停过程中上、下缸温差在标准范围内。 1机组简介

某电厂新#3、4机组是哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、单轴、双缸、双排汽、中间再热凝汽式汽轮机，型号N300-16.7/538/538。

主要参数如下：

主汽门前压力：

主汽门前温度： 主汽门前流量：

16.67 MPa（a） 538℃ 893.7t/h 316.9 ℃ 3.247 MPa（a） 538℃

高压缸排汽压力： 高压缸排汽温度： 再热主汽门前压力： 再热主汽门前温度： 再热主汽门前流量: 低压缸排汽压力: 低压缸排汽温度: 汽轮机级数：

3.607 MPa（a）

744.73 t/h 4.9 kPa（a） 32.5 ℃

535.22 t/h

低压缸排汽流量:

高压缸：1 调节级+ 12 压力级 9级后Ⅰ段抽汽 13级后二段抽汽 中压缸：9 压力级 18级后三段抽汽 22级后Ⅳ段抽汽 低压缸：双流 2×7 压力级 24级后Ⅴ段抽汽 33级后Ⅵ段抽汽 27、34级后Ⅶ段抽汽 28、35级后Ⅷ段抽汽 2滑参数停机过程中存在的问题：

新#3、4机组在投运两年来的历次滑参数停机过程中，均不能控制汽轮机上、下缸温差＜42℃，屡次滑停均造成中压缸上缸温度达410℃，上、下缸温差已达50℃以上，机组被迫停止滑停，快速减负荷停机，造成打闸停机后快冷装置不能投入，机组冷却时间延长，延长了检修工期。现就 2009年10月2日新#4机组滑参数停机为例，通过参数分析，找出上、下缸温差大原因，并提出解决方法。 表1

2009年10月2日滑参数停机参数记录 主负荷 蒸汽压力 主蒸汽温度 再热蒸汽温度 主蒸汽流量 mm 胀差 轴 汽 第一级蒸 持环汽温温度 度 度 属温第一级金 向 缸 中压位 移 I mm 0.2 膨 胀 I mm ℃ 高压缸 温度 中压缸 温度 时间 ℃ 上 下 上 下 ℃ ℃ 21:30 238 15.2 528 519 796 8.25 22:30 191 12.8 502 494 672 23:30 172 00:30 165 01:30 130 01:30 108 9.6 7.9 5.9 5.4 8.1 20.2 425 488 486 325 323 450 429 0.15 20.2 414 460 455 319 318 445 421 480 476 608 7.68 0.14 19.9 403 440 435 313 312 440 402 460 460 598 439 440 500 401 402 410 7.6 6.9 5.1 0.13 19.8 398 410 405 307 303 439 397 0.13 18.6 390 396 389 301 299 414 369 0.12 17.3 380 375 372 291 289 402 352 3滑参数停机过程分析 从表1看出：

1） 21：30机组开始滑停至01：30中压缸上、下缸温差达50℃，耗时180分钟，机组负荷

由238MW减至108MW，负荷下降130MW，降负荷率0.72MW/min；主蒸汽温度下降127℃，平均下降0.7℃/min；再热蒸汽温度下降119℃，平均下降0.66℃/min；中压缸上缸温度下降48℃, 平均下降0.26℃/min； 中压缸下缸温度下降77℃, 平均下降0.42℃/min；中压缸上、下缸温差由21℃增大至50℃。

2） 机组负荷、主蒸汽压力、温度，再热蒸汽温度，中压缸上、下金属温度下降速率均在控

制标准范围内。

3） 在整个机组180分钟滑停过程中，高压缸上、下缸金属温度均下降34℃，高压缸上、下

缸温差在小于4℃范围内，且从变化趋势上看，无超出42℃到可能性。中压上缸金属温度下降48℃，中压下缸金属温度下降77℃，虽金属温度下降速率均小于0.5℃/min，但中压下缸金属温度的下降速率明显比中压上缸金属温度的下降速率大，每分钟超出0.16℃，也就是说，随着滑停时间的延长，中压缸上、下缸温差将持续增大。 4） 查阅、分析运行操作记录，符合以下控制要求：

机组滑停过程中汽轮机阀位控制方式为“单阀”； 机组滑停过程中，回热设备全部投入；

在滑参数停机过程中，蒸汽过热度不低于56℃，主汽温度每降30℃稳定15分钟以上； 汽轮机差胀、轴向位移、振动、轴承油压、油温、发电机密封油系统及氢压等参数均在控制标准范围内

第一级蒸汽温度与第一级金属温度之差保持在—56℃至111℃之间

5） 在180分钟的滑停过程中，主蒸汽温度下降127℃，中压下缸金属温度下降48℃，缸体

绝对膨胀由20.2mm减小至17.2mm，汽轮机整体冷却收缩3mm。 4滑参数停机过程中中压缸上、下缸温差持续增大原因分析：

由上分析，本次滑参数停机，随着新蒸汽参数逐步降温降压过程的进行，因中压下缸金属温度下降速率快于上缸金属温度下降速率0.16℃/min，中压缸上、下缸金属温差与滑停时间成正比增大，造成汽轮机上、下缸温差超标，机组不能深度滑参数停机。

国产哈尔滨汽轮机厂300MW汽轮机采用双缸、双排汽结构，高、中压缸合并，在高压缸9级后上缸布置Ⅰ段抽汽供#1高加用汽，高压缸13级后（即高压排汽）取Ⅱ段抽汽供

#2高加用汽，中压缸5级后下缸布置Ⅲ段抽汽供#3高加用汽，中压缸9级后下缸布置Ⅳ段抽汽供除氧器、小机用汽，Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段抽汽均布置在低压缸供四台低加用汽。如下图：

汽轮机各级抽汽分布图

如上图，机组在整个滑参数停机过程中，中压主汽门、调速汽门处在全开位置，即中压缸属全周进汽运行工况，随着滑参数停机过程的进行，进入汽轮机再热蒸汽参数逐渐降低，在不考虑抽汽的情况下，中压缸上、下缸处在相同的工况运行，随着蒸汽参数的降低，中压缸上、下缸金属温度应同步下降，但因Ⅲ段抽汽布置在中压缸第五级后，相对于中压缸上、下缸来讲，即意味着逐渐降低的低温蒸汽冲刷中压缸下缸蒸汽流通速度比上缸快，由此造成中压缸下缸金属温度的下降速度快于上缸金属温度的下降速度。而Ⅳ段抽汽布置在中压缸9级后，中压缸9级后其实是在中压缸最末一级，因此Ⅳ段抽汽量的多少并不会影响中压上下缸温差大增大。由上分析得出，相对中压缸来讲，因低温蒸汽冲刷下缸的蒸汽相对于上缸来讲流通速度快、流通量大，是造成中压缸上、下缸温差持续增大的主要原因。 5滑参数停机过程中上、下缸温差大危害

滑参数停机就是在降低机组负荷的同时，选择一定的速率降低蒸汽压力和温度，以达到充分利用机组余热和充分冷却汽轮机，缩短检修工期的目的。

由于大功率汽轮机的部件和高压管道及其附件必须有较厚的金属结构，以便承受很高的压力，在额定范围内较大的压力变化不会引起损坏事故。但是厚重的金属部件在快速冷却时，其各部分的温度变化总是不均匀的，温度的不均匀，使热膨胀也不均匀。而作为部件的整体是有连续性的，各部分互相之间有着相互的约束和牵制作用。这样热的部分膨胀不出去，受到了压缩，冷的部分被拉长，因而在部件内部产生了热应力。一般来讲，机组在滑参数停机过程中普遍存在上、下缸温差，且上缸温度高于下缸温度，上缸的金属受热膨胀量大于下缸的金属受热膨胀量，因此在机组滑停过程中严格控制上下缸温差≯42℃，最高≯56℃，若超过此极限，严重时会造成汽缸永久性变形，汽封齿磨损，汽轮机动静部分摩擦，机组振动突增等损坏设备的事故发生。 6控制措施：

在机组开始滑参数停机前退出高加运行使中压缸上、下缸处在相同工况下运行，来控制上、下缸温差，至机组滑停结束打闸停机时，能够保证汽轮机缸温在较低的水平，以便汽轮机快速冷却装置能够投入，以缩短停机冷却时间，减少检修工期。 7机组退出高加运行滑参数停机情况

2010年04月16日新#4机组计划性大修，此次停机我们采用了在机组开始滑参数时，便

逐步退出3台高加运行。23：00机组负荷180MW开始退出高加运行的操作，至01：30三台高加全部退出运行，且在锅炉调整许可的情况下，逐步降低主蒸汽参数，使机组逐步滑停。停机过程各参数记录如表3、表4： 表二：

2010年04月16日新#4机组滑参数停机参数记录 时 间 主蒸负荷 汽压力 MW 180 178 176 168 155 159 155 151 150 149 142 141 126 104 MPa 10.8 10.1 8.8 8.28 7.63 7.93 7.79 7.7 7.6 7.66 7.32 7.07 6.42 5.38 主蒸汽温度 ℃ 518 508 504 494 488 465 445 430 410 395 390 385 377 346 347 再热蒸汽温度 ℃ 498 478 484 474 468 465 433 421 408 395 391 382 369 347 351 主蒸汽流量 T/H 693 634 597 576 530 539 542 535 529 532 508 491 446 373 0 mm 6.9 6.5 6.28 胀差 中压轴 向 汽 缸 持环位 移 膨 胀 温度℃ mm -0.22 -0.4 -0.4 mm 17.9 17.9 17.9 17.9 17.9 17.4 17.4 16.7 15.9 14.9 ℃ 398 397 401 402 402 402 396 388 379 368 359 350 342 332 318 第一第一高压缸温度 中压缸温度 级蒸 级金 汽温 属温 度 ℃ 446 440 441 442 423 423 度 ℃ 444 437 440 438 425 420 上 311 316 319 320 314 306 289 277 264 249 242 236 230 217 202 下 314 320 321 320 314 303 284 273 259 244 239 234 228 212 196 上 431 下 400 23:00 23:30 0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 433 396 438 442 444 444 440 433 426 414 403 393 384 374 363 405 414 417 416 407 398 387 375 365 357 349 339 325 6.27 -0.39 6.08 -0.39 5.81 -0.36 5.25 -0.35 4.86 -0.33 4.5 4.1 -0.31 -0.28 401 400 388 371 353 343 335 326 312 291 385 368 350 340 331 323 309 292 3.85 -0.28 14.15 3.56 -0.31 3.43 3.18 -0.3 -0.3 13.5 12.99 12.23 11.3 0 5.68 3.02 -0.32 表三：

高加退出前、后机组滑参数停机参数比较： 数值 参数 负荷 主蒸汽压力 主蒸汽温度 再热蒸汽温度 高压缸上 高压缸下 单位 MW MPa ℃ ℃ ℃ ℃ 高加退出前 幅度 108 9.8 127 119 34 34 2 48 77 50 3 速率 0.72MW/min 高加退出后 幅度 180 速率 0.42MW/min 0.01 Mpa/min 0.4℃/min 0.35℃/min 0.25℃/min 0.28℃/min / 0.16℃/min 0.18℃/min / / 控制标准 ≯3 MW/min ≯0.1 Mpa/min ≯1℃/min ≯1℃/min ≯0.5℃/min ≯0.5℃/min ≯42℃ ≯0.5℃/min ≯0.5℃/min ≯42℃ / 0.05 Mpa/min 9.8 0.7℃/min 0.66℃/min 0.18℃/min 0.18℃/min / 0.26℃/min 0.42℃/min / / 171 147 109 118 6 67 75 39 6.6 高压缸上、下缸温差最大 ℃ 中压缸上 中压缸下 ℃ ℃ 中压缸上、下缸温差最大 ℃ 汽缸膨胀 mm

8高加退出前、后机组滑参数停机比较分析：

8.1高加退出前机组滑停中，主、再热蒸汽温度分别下降127、119℃，高压上、下缸金属温度均下降34℃，中压上、下缸金属温度分别下降48、77℃，中压缸上、下缸温差已达50℃，并呈增大趋势；而高加退出后机组滑停中，主、再热蒸汽温度分别下降171、147℃，高压上、下缸金属温度分别下降109、118℃，中压上、下缸金属温度分别下降67、75℃，中压缸上、下缸温度差最大39℃，并呈减小趋势。

8.2高加退出前机组滑停中，汽缸绝对膨胀减小3mm，高加退出后机组滑停中，汽缸绝对膨胀减小6.6mm，也就是说，高加退出后相对于高加退出前，汽轮机整体冷却效果更好，滑参数停机更充分。

8.3高加退出前，随着主蒸汽参数的降低，滑停时间的延长，中压缸上、下缸温差呈逐步增大的趋势，而高加退出后，随着主蒸汽参数的降低，滑停时间的延长，中压缸上、下缸温差呈逐步减小的趋势，也就是说，若再延长滑参数停机时间，可将汽缸温度降至更低的水平。 8.4高加退出前，随着滑参数停机过程的进行，高中压缸金属温度呈逐步减低的趋势，而高加退出后，随着滑参数停机过程的进行，高压缸上、下金属温度由311、314℃逐步上升至320、320℃，而后逐步呈减低趋势，中压缸上、下金属温度由431、400℃逐步上升至444、417℃，而后逐步呈减低趋势。分析存在差异的主要原因是高加退出后，因汽轮机Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段抽汽的减少，高压缸后4级及中压缸蒸汽流通量相对增加，高、中压缸温度均不同程度的上升，而后机组运行工况趋于稳定，随着进汽参数的降低，中压缸缸温趋于逐步下降的趋势。 9结论：

由上比较分析，哈汽300MW机组在滑参数停机操作过程中，为使机组打闸停机时汽缸温度降至更低水平，应将高加提早退出运行，可实现机组的深度滑停。 10效益分析：

若采用高加提前退出运行再滑参数停机，机组打闸停机时汽缸温度可降至较低的水平，整个机组停机冷却时间缩短3天，意味着机组提前3天并网发电，所产生的效益：

效益=300000kwh*72h*0.42元/kwh=907.2万元

机组冷却时间减少3天，转机电耗相应减少，产生停机节电成本：

3270.7kw*72h*0.42元/kwh=9.9万元 效益合计：907.2+9.9=917.1万元 11结束语：

滑参数停机可以使汽轮机缸体、转子及锅炉得到均匀而迅速的冷却，缩短机组停机至检修的时间，提高机组的可用系数，对电厂而言是比较常见的操作，电厂应根据机组的实际情况及检修工作的具体内容确定滑参数停机的终参数及停机曲线，明确停机过程中的参数控制值及控制方法，不断总结运行经验，制定适合本厂机组滑参数停机的完善技术措施。

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