600MW汽轮机供热改造问题探析及经验总结

内容摘要:针对600MW汽轮机供热改造存在的相关问题进行了探析,提出了解决方案并成功实施,为同类型电厂在开展类似改造工作具有一定的借鉴意义。

摘 要:针对600MW汽轮机供热改造存在的相关问题进行了探析,提出了解决方案并成功实施,为同类型电厂在开展类似改造工作具有一定的借鉴意义。

关键词:供热改造;供热抽汽液压调节蝶阀;漏汽;卡涩

某电厂一期工程(2×600MW)亚临界直接空冷燃煤发电机组于2006年3月开工建设,两台机组分别于2007年11月、12建成投产。汽轮机为东方汽轮机厂设计和制造,型号为NZK600-16.67/538/538,型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。该厂所在地区无集中供热设施,具有集中供热的优势,可以改善城市的环境质量,促进旅游产业发展,具有很好的社会效益和经济效益。

东方汽轮机有限公司根据该厂600MW的汽轮机的结构特点,对供热改造方案进行了实施评估和机组抽汽后的特性计算,改造方案为:从中低压缸联通管道上加装调节蝶阀向外供热抽汽,供热每台机组设计额定抽汽参数为:P=1MPa,t=356.4℃,Q=400t/h(最大抽汽量450t/h)。

该厂两台汽轮机分别于2015年、2016年先后完成了#1、#2汽轮机的供热改造工作,并成功投运,但投运后出现了一些问题。本文针对汽轮机供热改造存在的问题进行探析,介绍相关经验总结。

1供热抽汽液压调节蝶阀故障率高

1.1汽轮机供热改造后运行情况

两台汽轮机供热改造在中压缸排汽口上布置有供热抽汽液压调节蝶阀,两台机组均采用国内某阀门厂生产的1600QKTD741-25C型液动执行机构。#1汽轮机供热接口改造后,在机组正常运行过程中,供热液压调节蝶阀出现缓慢关闭的现象,液压油泵频繁启动,液压油温度偏高;试将液压油供泄油手动总门关闭,液压油泵电源切除,但供热液压调节蝶阀仍然出现缓慢关闭的现象;试将保位继电器拔出,液压油泵已不频繁启动,但供热液压调节蝶阀仍然存在缓慢关闭的现象;该阀门厂技术人员将供热液压调节蝶阀的伺服阀更换为比例阀后,油缸与油管路接口发生了漏油冒烟事故,分析原因为油管道振动引起螺母松动,高压油将橡胶O型圈径向切开断裂引起漏油。该厂随后又新更换了一个伺服阀暂时将系统恢复,上述问题尚未解决。因2015年当地采暖季的供热热负荷偏小,#1机组供热液压调节蝶阀处于全开位置,暂不需要参与开关调节就已经出现了上述多项问题,造成生产人员对该阀门产生了相当大的恐惧感。

#2机组汽轮机供热接口改造完工后,在调试该阀门时也出现了油压下降过快、阀门无法保位、PLC就地控制柜的输入通道卡件故障等问题;为了避免油系统及油管路发生漏油事件,在该阀门安装过程中,慎之又慎,采取了多项防漏油的措施,但从根本上无法避免或彻底消除该阀存在可能漏油着火的隐患。因为,该阀的液压缸及油管接头安装布置于汽轮机缸体上,再采取多少措施,面对汽轮机本体如此高温的热源,始终无法保证不会出现漏油着火的事件。

1.2原因分析及改进方案

从设计角度来考虑,供热抽汽液压调节蝶阀采用液压执行机构操作,是汽轮机厂早期为了电厂供热的需要设计的,技术还不成熟就投入到了市场,导致国内有很多电厂均采用液压执行机构调节。但随着汽轮机厂技术对供热抽汽及汽轮机本体的安全做了进一步深入研究后,近2~3年内也在逐步推行电动执行机构调节,除非业主方要求按照液压执行机构来设计配置。但据调研了解,国内很多电厂采用液压执行机构调节后,陆续出现了很多问题,如:阀门调节不稳定、油管路频繁振动、中压缸上部温度高造成油的酸值升高、油管漏油发生火灾等异常问题。

供热抽汽液压调节蝶阀的作用为根据机组负荷及抽汽热负荷动态实施调整,满足电热负荷的参数要求。在机组正常运行中,该蝶阀正常全开或部分开度,蝶阀的控制电磁阀及高压油管必须长期处于带电、带压状态,存在失电或油压失去后造成蝶阀快关、中压缸超压等影响机组安全运行的隐患;另外油站采用46号汽轮机油,油管路系统产生泄漏后,极易发生火灾事故,严重影响机组的安全运行。

原供热抽汽液压调节蝶阀的快开功能是为了机组在甩负荷发电机解列时,连锁快开供热调节蝶阀,防止中压缸超压,但是此时抽汽电动阀、抽汽快关阀及抽汽止回阀均已关闭,实际上残余在管道内的蒸汽量很少,不足以使中压缸超压,并且供热抽汽调节碟阀的阀前阀后布置有泄压安全阀,足以保护中压缸;若供热抽汽液压调节蝶阀快开后,也极易引发汽轮机剩余蒸汽进入低压缸引起汽轮机超速事故。因此,供热液压调节蝶阀的快开功能没有任何意义,故可以完全取消调节阀的快开功能。该厂提出了将液压调节蝶阀执行机构改造为电动执行机构的方案。

1.3 方案实施

采购与原阀门厂相匹配的涡轮减速箱及进口电动执行器,拆除液动调节蝶阀配套液压执行器,拆除液压机构后,阀门阀轴不用加工,按照原有阀门阀轴尺寸即可配相应的蜗轮减速箱,再与电动执行器组装调试后,整体回装。为了避免涡轮减速箱及电动执行器受到高温烘烤,在该阀安装布置时,在不影响翻瓦的情况下,沿供热抽汽管道布置方向的上部安装,电动执行机构采用分体式安装。

1.4实施效果

两台汽轮机将供热抽汽液压调节蝶阀由液压执行机构改造为电动执行机构控制,改造后机组供热调节保持稳定,操作简单,动作灵活,维护方便,确保了机组的安全、稳定、经济运行,彻底消除了设备隐患。

2供热抽汽调节蝶阀下法兰反复漏汽

2.1事情经过

2015年11月19日,#1机组正常运行中中压缸排汽供热抽汽调节碟阀下法兰发生泄漏,经检查为下法兰的西北方向的三条螺栓区域有漏汽,进行紧固后消除了漏点。2015年12月23日,#1机组供热抽汽调节碟阀下部再次出现滴水现象,拆开保温后泄漏区域为下法兰西侧螺栓区域有漏汽,对圆周螺栓重新紧固约20°后,几乎不再泄漏,但后续需多次反复紧固,才能勉强保证不再漏汽。

2.2原因分析

2.2.1法兰在安装过程中对口存在张口,法兰在焊接过程中不可避免地会产生一定的变形;在安装过程中,法兰紧固不均匀,法兰的结合面间隙验收有可能存在不到位的现象。

2.2.2法兰所用缠绕垫为汽轮机厂供货,提供的产品型号为5mm厚,测量法兰的实际止口深度为4.0mm,缠绕垫仅有1mm的压缩量;另外,目测缠绕垫石墨缠绕的密实程度不够,均会造成法兰漏汽。

2.2.3法兰螺栓在高温环境中,多次紧固有微量拉长,因此会反复出现轻微泄漏情况。

2.2.4汽轮机厂家与阀门厂家产品设计不太合理,中压缸排汽口法兰为平法兰,调阀法兰有一道宽约15mm,深约4.0mm的凹槽,没有凹凸式法兰密封效果好,另外密封面较窄,法兰偏斜时容易泄露。

2.3处理方案

2.3.1重新采购6mm厚的金属缠绕垫,增大压缩量;金属缠绕垫要求品牌好、质量高、厚度及宽度符合止口宽度及深度。

2.3.2法兰紧固对称进行,并用塞尺测量中分面间隙,控制端面尺寸偏差±0.15mm,防止紧偏,严格全程跟踪验收,法兰冷紧力度要均匀足够,必要时在机组启动后增加螺栓热紧的工序。

2.4处理效果

两台机组按照上述处理方案实施后,供热抽汽调节蝶阀下法兰再未出现漏汽现象,同时将连通管其它部位较薄的金属缠绕垫统一进行了更换。需要指出,建议汽轮机供热改造的金属缠绕垫由电厂方进行采购供货,一者可以根据设备到货情况,测量法兰垫槽的实际尺寸精准安装,二者可以选择更好更优的金属缠绕垫。

3#2机组供热抽汽逆止阀卡涩

3.1事情经过

2016年3月#2汽轮机供热改造结束后,在汽轮机冲转启动时,盘面发现#2汽轮机供热抽汽逆止阀全关信号消失,发黄色故障信号,就地检查供热抽汽逆止阀有50%的开度,经多次开关活动后无效。

3.2原因分析

3.2.1供热抽汽逆止阀的工作原理:供热抽汽逆止阀采用气压蓄能、弹簧释能助关的金属硬密封止回阀,当汽轮机供热紧急停运时,此阀门用来防止管路系统蒸汽和冷凝水倒流导致汽轮机损坏。当逆止阀开启时,电磁阀带电,气源进入气缸有杆腔推动活塞向上移动,使助关装置与阀门之间的约束脱开,阀瓣在正向介质作用下打开;事故情况下,阀瓣会在反向介质力、重力的双重作用下自行关闭,同时助关装置中,电磁阀失电换向,气源被截止,弹簧释放能量推动活塞向下移动,排气阀快速排气,驱动阀瓣快速关闭,防止介质倒流。

3.2.2供热抽汽逆止阀在汽轮机供热改造冷态调试阶段,开启关闭信号正常,说明阀门本身无卡涩现象。在汽轮机冲转启动时,供热抽汽逆止阀出现了自动开启的现象,说明此时供热蒸汽管路有蒸汽,通过克服了逆止阀气缸内的弹簧力,瞬时将逆止阀的阀瓣顶开。试开启供热抽汽逆止阀,该阀可以实现全开;但该阀关闭至50%开度后,无法继续关闭,说明供热抽汽逆止阀门杆卡涩或助关装置存在故障,也有可能气缸弹簧的弹簧力选型偏小;也有可能阀门内部有杂物,造成门板卡涩。

3.3处理方案

3.3.1试稍许松动供热抽汽逆止阀的门杆盘根,活动该阀门观察是否正常。

3.3.2解体供热抽汽逆止阀的操作气缸,检查弹簧是否正常,选型是否合适。经咨询厂家,该阀门的弹簧选型经过了详细的论证与计算,有较多运行良好的业绩。因此,弹簧选型不当引起供热抽汽逆止阀卡涩的可能性不大。

3.3.3利用停机机会,解体供热抽汽逆止阀,检查阀瓣的助关装置是否存在故障,并检查门板是否存在卡涩情况。

3.4处理效果

利用#2汽轮机停机机会,在汽轮机刚打闸停机后,立即稍许松动了供热抽汽逆止阀的门杆盘根,经多次活动供热抽汽逆止阀,检查开启关闭正常。说明阀门厂家在组装该阀门时,盘根压的过紧,在冷态时,不影响阀门开关,但在热态时,阀门盘根受热膨胀,门杆紧力较大,引起供热抽汽逆止阀卡涩。需要指出,供热抽汽逆止阀为焊接型式的阀门,若盲目对该阀进行解体检查,会带来很大的工作量。

4小结

对于电厂技术人员来说,在开展某项改造工作时,须进行充分调研,研判改造过程及改造后会出现哪些问题。但是,在调研他厂改造经验时,无法掌握具体改造细节及所吸取的经验教训。本文对某电厂两台汽轮机供热改造后存在的相关问题进行探析,总结了相关经验,为同类型电厂在开展类似改造工作具有一定的借鉴意义。

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