某厂汽轮机高中压缸负胀差大原因分析及处理

摘要：本文通过对某厂汽轮机高中压缸负胀差大的原因进行分析，结合大修发现的问题，采取相应的处理措施，解决了机组正常运行中高中压缸负胀差偏大的问题，提高了机组的安全性和经济性。

关键词：负胀差 原因分析 处理 1 简介

某厂汽轮机是东方汽轮机厂生产的N300—16.7/537/537—4型亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机。2001年3月投产。该机组为两缸两排汽型式，高中压部分采用合缸结构。因而进汽参数较高，为减少汽缸应力，增加机组启停及变负荷的灵活性，高压部分设计为双层缸。低压缸为对称分流式，也采用双层缸结构，为简化汽缸结构和减小热应力，高压和中压阀门都采用落地式，左右两侧对称布置，机组总长18m。

为了平衡转子的轴向力，高压部分设计反向流动，因此高压和中压进汽口都布置在高中压缸中部，是整个机组工作温度最高的部位。新蒸汽通过主蒸汽管进入高压主汽调节阀，再经4根φ273×40mm高压主汽管和装在高中压外缸中部的4个高压进汽管分别从上下方向进入高压通流部分。蒸汽经过1个单列调节级和9个压力级作功后，由高压缸前端下部的2个高压排汽口排出，经两根冷段再热汽管去锅炉再热器，管上各装1个Dg600mm的排汽止回阀。第七级后设一段回热抽汽供＃3高加，第10级后(高压排汽)设2段抽汽供＃2高加。

再热蒸汽通过两根热段再热蒸汽管进入中压联合汽阀，再经两根φ582×65mm中压主汽管从高中压外缸中部下半两侧进入中压通流部分。中压部分共有6个压力级，第3级后有一个3段抽汽口供＃1高加，中压排汽一部分从高中压外缸后端下半的4段抽汽口抽汽供除氧器，大部分从上半正中的一个φ1400mm中压排汽口进入连通管通向低压缸。

低压部分为对称分流双层缸结构，蒸汽由低压缸中部进入通流部分，分别向前后两个方向流动，经2×6个压力级作功后向下排入凝汽器。在1～4级后各设有5～8段抽汽口，分别供4个低压加热器。汽轮机静子通过横键相对于基础各保持两个固定点(绝对死点)，一个在中低压轴承箱基架上2号轴承中心线后205mm处，另一个在低压缸左右两侧基础架上低压进汽中心前360mm处。机组在启动时，高中压缸及前轴承箱向前膨胀，低压缸向前后两个方向膨胀。高压内缸

相对于高压外缸死点在高压进汽中心线前475mm，以定位环凸缘槽定位，低压缸的内外缸相对死点设在低压缸进汽中心线处，高、低压内缸分别由死点向前后两个方向膨胀。转子相对静子固定点(相对死点)，在中低轴承箱内推力轴承处，机组启动时，转子由此处向前后膨胀。

高中压缸与前轴承箱之间的推拉力，通过汽缸下半前端与前轴承箱之间的推拉装置传递。高中压缸与中低压轴承箱之间的推拉力由猫爪下面的横向键传递。为使汽缸与轴承箱保持中心不变，汽缸下半前后两端均设立键。高中压缸设有两个总膨胀测点，分别在前轴承箱的两侧，高中压缸胀差测点装在前轴承箱内。

2 存在的问题

该厂汽轮机从2001年3月投产以来，机组在运行中一直存在高中压负胀差偏大的问题，顺阀运行方式（300MW负荷），高中压胀差达到-1.4mm，机组调峰时，高中压负胀差则更大，经常在-1.5~-2.0 mm之间，而且高中压缸总膨胀达28.5mm，超过设计值27mm，影响机组的安全运行，例如：2002年3月28日，因为锅炉灭火，在冲转到2810rpm时，高中压胀差达到-3 mm，达到规程允许的极限值（规程规定高中压胀差为-3~+6 mm）而被迫停机，使得机组在锅炉灭火后无法及时开出，造成机组不必要的停运，影响经济效益及发电量；在2002年12月8日，该机组滑参数停机，汽缸温度降到365℃时，高中压胀差达到-2.95mm而打闸停机，无法将汽缸温度再降低，延长停盘车时间，延误检修工期。在机组运行中，为了降低负胀差，经常采用单阀控制的运行方式，而不敢采用顺阀控制运行方式，从而降低机组的热效率，增加发电成本，不利于机组的经济运行。 3 原因分析

3.1 高压外缸内壁温度比高压内缸内壁温度高，胀差最大时外缸内壁温度与内缸内壁温度差上缸/下缸达50/30℃，一般情况下都有37/20℃以上，高中压缸的总膨胀比设计值还大，这些现象说明高压缸夹层有汽源进来，高中压外缸被加热，造成高中压缸负胀差大。造成温度升高的主要原因有：

（1）夹层加热装置阀门关闭不严密，主蒸汽漏进夹层，加热高压外缸。在机组运行中多次检查夹层加热联箱的工况，压力为零，温度也只有100多度，手动打开夹层加热联箱到凝结器的疏水手动阀门，高压外缸内壁温度保持不变，说明夹层加热联箱的压力表和温度表指示正确，可以排除夹层加热装置漏汽进入夹层的可能。

（2）高中压缸前轴封漏汽：高中压缸前轴封的一级漏汽，经两根ф38mm的管道穿过定位环引入夹层Ⅰ区；Ⅰ区蒸汽通过隔热环外沿5mm宽的环形间隙进入与Ⅰ段抽汽口相通的Ⅱ区，随抽汽进入#1高压加热器；Ⅱ区的温度、压力与Ⅰ段抽汽参数接近，Ⅰ区的压力略高于Ⅱ区，在内缸壁和定位环的辐射及引入轴封漏汽的作用下，Ⅰ区的温度较接近内缸内壁温度。但在#10机组安装时，安装单位为了安全，将轴封间隙调到最大值，所以高中压缸前轴封的一级漏汽比较大，进入汽缸夹层，加热高压外缸，造成汽缸的膨胀量增加。

（3）由于高压内缸中分面变形、汽缸螺栓紧力不均匀、螺栓紧力不够大、螺栓紧力提早释放等原因造成高压内缸中分面漏汽，使汽缸夹层温度升高，加热高压外缸。

（4）高压进汽管活塞环漏汽。高压外缸上下共装有4根高压进汽管，进汽管采用弹性法兰安装在外缸上，进汽内套管插入高压内缸喷嘴室，套管采用活塞环密封，由于活塞环变形、安装质量不好，造成活塞环卡涩，密封效果差，让喷嘴室内的蒸汽漏进夹层，从而加热高压外缸。

（5）高压内缸疏水管焊接裂纹或疏水管穿裂，漏汽进入夹层，加热高压外缸。 3.2 滑销系统安装质量不佳，间隙偏大，存在虚位，使高中压缸的总膨胀及胀差存在误差。

3.3 机组安装时推力盘的零位定得不准确，存在误差。 3.4 胀差测量表记、传感器不准确，存在误差。 4 解体检查情况

根据以上的原因分析，在2002年12月该机组进行大修时，对可能引起高中压缸负胀差大的地方做重点检查，发现存在不少缺陷，具体检查情况如下：

（1）解体检查时发现：高压前轴封磨损严重，汽封间隙达到1.3mm，而且汽封块变形严重，弹簧片失去了弹性作用，一点活动量都没有，卡死在轴封套上，汽封块用手工拆卸不出来，需要上车床车掉汽封块，这说明高压缸前轴封漏汽比较大。

（2）解体高压内缸时，发现汽缸螺栓紧力很不均匀，汽缸中分面在安装时没有涂密封脂，存在漏汽现象。扣空缸检查中分面接触情况，内张口最大为0.30mm，但没有穿透间隙。

（3）拆高压缸进汽管时，发现进汽内套管活塞环变形、卡涩严重，部分