某600 MW超临界机组抽汽参数异常诊断分析

徐星，黄启龙，戴维葆

(国电科学技术研究院，南京 210031)

0 引言

某发电公司#1机组汽轮机为上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产制造的超临界、中间再热、四缸四排汽、单轴凝汽式汽轮机，型号为N600-24.2/566/566。

该机组自正式投运以来，一直存在高压抽汽参数偏高的现象，近期运行数据表明其偏高程度进一步加大。2012年2月，该公司进行了汽轮机热力性能试验，试验结果及运行数据表明：高压抽汽参数严重偏离设计值，机组热耗率大幅增加，大大影响了机组运行的安全性和经济性。

为找出抽汽参数异常、热耗率增大的原因，对比了机组运行参数及性能试验结果，重点从主蒸汽流量、加热器运行状态、级组压比的变化等方面进行了分析。

1 问题概述

从2012年性能试验结果及运行数据可以看出：额定负荷下该机组一段抽汽压力为7.30 MPa，较设计值5.93 MPa偏高1.37 MPa；一段抽汽温度为377 ℃，较设计值352 ℃偏高25 ℃，一段抽汽参数严重偏高设计值，并且有逐渐增大的趋势。除一段抽汽参数外，其余高压抽汽参数也偏离设计值，详细数据见表1。

上述问题如果不及时解决，随着运行时间的增加，不仅会使机组经济性能日益降低，而且会逐渐影响机组带负荷能力，甚至威胁机组设备的安全运行[1]。

表1 2012年机组主要参数

注：表中数据来源于性能试验报告及运行数据。

2 诊断分析

2.1 主蒸汽流量变化

一般来说，主蒸汽流量增加，各段抽汽压力将随之增加，抽汽温度也会发生一定变化。高负荷下，调节级后、一段抽汽及二段抽汽压力变化较大，其他抽汽口压力变化较小。

600 MW负荷下主蒸汽流量达1 832 t/h，该主蒸汽流量下对应的各段抽汽压力及温度见表2。

由表2可以看出：主蒸汽流量为1 832 t/h时，除一段抽汽压力高出对应工况的设计值0.8 MPa以外，其余各段抽汽压力均与对应工况的设计值接近。说明主蒸汽流量增加是导致其余抽汽压力较机组热耗保证(THA)工况设计值增大的主要原因，但不是一段抽汽压力异常上升的主要原因。

2.2 加热器参数变化

机组在600 MW负荷运行时，各高压加热器(以下简称高加)水位均控制在正常范围内。表3数据表明：#1高加进汽量较设计值偏高约60 t/h。一段抽汽压力偏高、级内漏汽量增大或抽汽口流通面积改变均会导致#1高加进汽量偏离设计值，使加热器在非设计工况下运行，导致加热器温升超出设计值11.6 ℃，下端差偏大8 ℃。从运行数据及机组安装调试情况来看，级内漏汽导致高加进汽量增大的可能性很小。

#1高加疏水量大大增加，部分排挤了#2高加进汽量，导致#2高加温升偏低7.7 ℃，下端差偏大3.8 ℃。由于受一段抽汽、二段抽汽影响小，且加热器处于整个高加系统的上游，#3高加参数变化不明显，但也偏离了THA设计值，主要是抽汽压力上升、进汽量增加以及高加进水温度偏离设计值等因素造成的[2]。

表3 600 MW负荷下高压加热器运行参数

加热器设备状态良好，其运行参数表明高加系统运行并不能使一段抽汽参数发生如此大的变化，反而是一段抽汽流量的大幅增加导致高加运行参数较大地偏离了设计工况。

2.3 级组压比变化

对回热系统参数进行修正后，级组修正前、后压比能够从一定程度上反映汽轮机流通面积的变化情况[3]。

在上述分析的基础上，重点计算分析调节级后至一段抽汽口、一段抽汽口至高压缸排汽口2个级组(分别称作级组Ⅰ，Ⅱ)修正前、后的压比变化情况，见表4。

表4 级组Ⅰ，Ⅱ修正前、后压比变化

与正常情况相比，级组Ⅰ压比变化8.26%，级组Ⅱ压比变化13.90%，远远超过通流结垢特征值，进一步表明高压缸通流部分发生了结垢。

3 结果验证

通过上述分析，可以判断高压缸通流部分发生了结垢，并认为结垢已经形成一定厚度，且有扩大趋势，现场建议提高检修等级，揭缸检查进行处理。

2012年3月，根据分析结果进行机组大修。揭缸后发现高压缸后部严重结垢，调节级发生部分结垢。大修结束后，机组运行正常，高压抽汽参数正常，机组热耗率下降。通过分析，判断高压缸通流部分结垢是导致该机组高压抽汽参数异常、热耗率增加的主要原因，与实际情况一致。

4 结论

(1)上述诊断分析及揭缸结果均表明，高压缸一段抽汽口至高压缸排汽口之间发生大面积结垢。

(2)结垢导致机组主蒸汽流量增加，各段抽汽压力随之上升。受结垢位置影响，一段抽汽参数变化明显，其余各段抽汽参数变化较小。

(3)一段抽汽流量较大地偏离设计值，使加热器在非设计工况下运行，并排挤#2高加抽汽，但对#3高加抽汽影响较小。

(4)通过计算级组压比变化，可以进一步诊断分析通流部分结垢情况。

(5)针对机组易结垢的情况，平时应加强水质监督管理，定期进行水质监测化验，同时做好金属氧化皮脱落预防工作，提高汽水品质。

参考文献：

[1]盛伟,肖增弘,牛卫东,等.电厂热力设备及运行[M].北京：中国电力出版社, 2007.

[2]张振群.大容量机组高压加热器安全经济性研究[D].武汉：华中科技大学,2006.

[3]李勇,徐君诏,黄萍力.凝汽式汽轮机通流部分结垢诊断方法研究[J].汽轮机技术,2008,50(5):371-373.