300MW汽輪機高中壓缸脹差變化原因分析及控制.doc

300MW汽輪機高中壓缸脹差變化原因分析及控制2009年第4期(總第55期)矽淥占jlSHANXIENERGYANDCONSERVATION2009年8月300MW汽輪機高中壓缸脹差變化原因分析及控制李杰(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司,山西古交030200)摘要:分析了300Mw汽輪機組起停過程中,由于轉(zhuǎn)子和氣缸產(chǎn)生相對脹差變化引起流通部分動靜間隙發(fā)生變化的原因.指出,只要在運行調(diào)整中對脹差變化及時分析,控制調(diào)整參數(shù),就可避免因汽缸變形,動靜摩擦,大軸彎曲等問題導(dǎo)致機組損壞的嚴重事故.關(guān)鍵詞:汽輪機;高中壓缸;脹差;熱膨脹中圖分類號:TK263.1文獻標識碼:A文章編號:16743997一(2009)040030.02AnalysesandControlofExpansionDifferencein300MWHigh-MediumPressureCylindersofSteamTurbinesLIJie(ShanxiXingnengPowerGenerationCo.Ltd,ShanxiGujiao030200,China)Abstract:Inthestartstopprocessesof300MWsteamturbines,theexpansiondifferencesbetweentherotorsandcylinderscausechangeofgapsbetweentherotorsandcylinders.Analysesandcontrolofexpansiondifferencewhileoperatingcanpreventtheseriousdamagescausedbycylinderdeformation,frictionbetweenrotorsandcylinders,andmacroaxisbendingetc.Keywords:turbine;highandmiddlepressurecylinder;expansiondifference;thermalexpansion0引言1山西興能電廠300MW汽輪機脹差的分析300Mw汽輪機組在啟動,工況負荷變化和停機過程中,由于蒸汽參數(shù)隨進汽參數(shù)和蒸汽流量的變化,使得機組的流通部分,汽缸,轉(zhuǎn)子等金屬部分的溫度,出現(xiàn)交替變化,引起機械構(gòu)件熱脹冷縮.對于2個相對位置確定的零件,如,汽缸和轉(zhuǎn)子,由于它們以推力軸承確定其軸向相對位置,所以在運行中若兩者各對應(yīng)段的溫升不同,其膨脹量就會產(chǎn)生差異偏,造成各段發(fā)生的軸向相對位移也不相同.這種軸向位移的差值,形成了脹差.汽缸和轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)脹差,是由于它們的材料,結(jié)構(gòu)和工作條件等差異引起的.雖然各段同處在相同的蒸汽溫升過程中,但兩種金屬溫升速度卻不同.另外,與汽缸相比,轉(zhuǎn)子的體積小,且全部浸在蒸汽的包圍之中,兩者受熱情況也存在明顯差異.因金屬溫度的不同,故兩者的膨脹量也是不同的l1J.收稿日期:200905.15作者簡介:李杰,1981年生,男,山西平遙人,2004年畢業(yè)于河海大學(xué)熱能與動力專業(yè),助理工程師.?30?山西興能電廠汽輪機型號為NZK30016.7/537/5377,型式為亞臨界,一次中間再熱,兩缸量排氣,直接空冷凝氣式汽輪機.其結(jié)構(gòu)特點是高中壓合缸,二者流通部分為反向布置,新蒸汽及再熱蒸汽集中在高中壓缸中部,高溫區(qū)采用雙層缸.高壓內(nèi)缸相對于高壓外缸的死點,設(shè)在高壓進汽中心線前475mm處,以定位環(huán)凸緣槽定位.低壓內(nèi)缸相對于低壓外缸的死點,設(shè)在低壓進汽中心線處,低壓內(nèi)缸分別由死點向前后2個方向膨脹.汽輪機的靜子通過橫鍵相對于臺板保持2個固定點(絕對死點),1個在中低壓軸承箱基架2號軸承中心線后205mITl處,另1個在低壓缸左右兩側(cè)基座上低壓進汽中心線前360mm處.機組啟動時,高中壓缸,前軸承箱向機頭方向膨脹,低壓缸向死點兩側(cè)膨脹.轉(zhuǎn)子相對于靜子的死點在中低壓軸承箱內(nèi)推力軸承處,轉(zhuǎn)子由此處向前后膨脹.本型號汽輪機操作規(guī)程中規(guī)定,該機組高中壓脹差允許值為一3mm+61Tim,低壓缸脹差允許值為不大于+14mm.若高中壓脹差超過一4mm或2009年第4期李杰:300MW汽輪機高中壓缸脹差變化原因分析及控制2009年8月+7mm,中壓缸脹差超過+15mm時,機組便自動拉閘停機.根據(jù)上述機組膨脹特點可知,高中壓汽缸脹差正值增大時,高壓缸各級葉輪進汽側(cè)的間隙是增大的,中壓缸各級進汽間隙是減小的.這對中壓缸是不利的,易產(chǎn)生摩擦問題.高中壓汽缸脹差負值增大時,高壓缸進汽側(cè)各級進汽間隙是減小的,中壓缸各級進汽側(cè)間隙是增大的.這對高壓缸不利,也易產(chǎn)生摩擦問題.高中壓汽缸脹差負值增大一般發(fā)生在機組甩負荷,滑停過程中.2影響脹差變化的因素影響機組脹差變化的因素很多,主要有幾個方面.a)負荷變化.當(dāng)負荷變化時,各級蒸汽流量發(fā)生變化,特別是在低負荷范圍內(nèi),各級蒸汽溫度的變化較大.負荷增長速度越快,蒸汽的溫升速度也越快,直接影響金屬表面之間的溫差加大.汽缸和轉(zhuǎn)子的溫升速度差別越大,引起正脹差增大的可能性越大.負荷降低的速度加快,造成正脹差縮小的可能性越大,以至出現(xiàn)負脹差.如果機組在某一負荷下穩(wěn)定運行,其脹差隨時間增長而減小,最終會穩(wěn)定在某一狀態(tài)下.b)主蒸汽溫升.在機組啟動或運行過程中,主蒸汽溫度將影響各級蒸汽溫度的變化.主蒸汽溫升速度越快,汽缸和轉(zhuǎn)子之間的脹差越大,主蒸汽溫降速度越快,脹差減小越快,以至出現(xiàn)較大的負脹差1】.c)軸封供氣溫度.在機組啟動沖轉(zhuǎn)前的一段時間里要向各軸封供汽,以防止空氣漏人汽缸,有利于建立真空.若軸封供汽溫度高于軸封溫度,轉(zhuǎn)子的軸封段和軸封體被加熱.由于軸封體嵌裝在汽缸的兩端,其膨脹對汽缸的軸向長度幾乎沒有影響,卻影響著轉(zhuǎn)子的長度,因而使正脹差加大.d)摩擦鼓風(fēng)損失.由于葉輪直接與蒸汽相摩擦,所以轉(zhuǎn)子的金屬溫度,比汽缸的金屬溫度高,故出現(xiàn)正脹差.隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高,葉輪與蒸汽之間鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量相應(yīng)增加,產(chǎn)生鼓風(fēng)損失的級數(shù)相應(yīng)減少,因此,蒸汽吸收鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量,先隨轉(zhuǎn)速的升高而增大,使中,低壓缸的正脹差增大,后又隨轉(zhuǎn)速升高而相應(yīng)減少,對脹差的影響逐漸變小.e)排氣溫度.由于排汽缸對應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸承露在汽缸外面,因此,排汽溫度變化主要影響著排汽缸膨脹量.隨著排汽溫度升高,排汽缸的膨脹量比對應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸段膨脹量大,使低壓缸的相對脹差減少.f)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)效應(yīng).轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時,產(chǎn)生很大的離心力,轉(zhuǎn)子材料在離心力的作用下沿徑向產(chǎn)生彈性伸長,從而使軸向長度縮短,對脹差產(chǎn)生影響.,j山西興能電廠對脹差產(chǎn)生因素的控制措施,;.1對冷態(tài)滑參數(shù)啟動的控制冷態(tài)滑參數(shù)啟動時,先是對汽缸,轉(zhuǎn)子零部件的加熱過程.在這個過程中,從沖轉(zhuǎn)到滿速,并網(wǎng)后逐漸加負荷到額定工況,進入汽輪機的蒸汽參數(shù)及蒸汽流量是逐漸升高和增加的過程.由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)面比小于汽缸的質(zhì)面比,所以轉(zhuǎn)子的膨脹大于汽缸的膨脹,表現(xiàn)為正脹差.為了確保脹差在規(guī)定范圍內(nèi),采取了以下措施.a)嚴格控制金屬的溫升率.一般為2/min2.5/min.因為,金屬的溫升率與蒸汽的放熱系數(shù)和蒸汽的流量成正比關(guān)系,而蒸汽的放熱系數(shù)隨蒸汽的溫升增大而增加,因此,對主,再熱蒸汽的溫升率必須嚴格控制.對蒸汽流量的控制,通過機組的升速率及加負荷速度來調(diào)整.控制好金屬的溫升率,可減小金屬材料的熱應(yīng)力,使膨脹得到控制.當(dāng)機組沖轉(zhuǎn)后至低負荷階段,通過適當(dāng)關(guān)小二級旁路的方法,使中低壓缸的進汽量稍大一點,促使中低壓缸摩擦鼓風(fēng)損失產(chǎn)生的熱量被蒸汽帶走,避免正脹差的增大.b)選擇適當(dāng)?shù)妮S封供氣溫度及壓力.一般規(guī)定軸封供氣溫度保持在150左右,最低不超過135,軸封供汽壓力保持在0.02MPa0.03MPa.c)正確地使用汽缸夾層加熱裝置和法蘭螺栓加熱裝置.在投用時,控制汽缸夾層加熱氣溫比高,中壓外缸溫度高80120.應(yīng)嚴密監(jiān)測各部件溫度,保證汽缸法蘭內(nèi)外壁溫差不大于50,保持法蘭中心與螺栓的溫差3540,汽缸內(nèi)缸的上下溫差保持在3050,汽缸外缸的上下溫差不超過50.d)盡快投入高,低加熱器的運行.加大抽汽量,使汽輪機下缸得到有效的加熱,縮小上下缸之間的溫差.3.2機組甩負荷時負脹差的控制機組甩負荷時,由于氣溫下降,轉(zhuǎn)子的收縮比氣缸快,此時高,中壓缸脹差向負的方向發(fā)展.如果不能及時恢復(fù)氣溫,將產(chǎn)生負脹差.通常機組甩負荷后,鍋爐氣溫氣壓馬上就能恢復(fù),使機組負荷及時恢復(fù)到正常狀態(tài),高,中壓缸脹差就可得到控制.對于山西興能電廠滑壓運行的機組,甩負荷后氣壓暫時恢復(fù)不了,但只要保持氣溫能維持額定值或不再下降,高,中壓缸脹差就能得到控制.我們采用關(guān)小調(diào)速氣門的措施,減小蒸汽流量,利用鍋爐余熱保持蒸汽氣溫的穩(wěn)定.(下轉(zhuǎn)第37頁)?3】?2009年第4期張衛(wèi)東,等:炭催化CH4一C重整制合成氣的研究2009年8月表2炭催化劑反應(yīng)前后表面性質(zhì)的變化J分析項目m表2;.冀JJl墾皇墮J:!l:!l:ll反應(yīng)后I5.962l0.950l45.09l其表明,反應(yīng)前后炭催化劑在比表面積,孔容及孔徑等方面都沒有明顯的變化.反應(yīng)前炭催化劑的比表面積和孔容分別為6.786m?g和0.977cm?g,反應(yīng)后分別為5.962m?g一和0.950cm?g.反應(yīng)后炭催化劑的比表面積和孔容較反應(yīng)前僅分別減少了0.784m?g和0.027cm0?g.反應(yīng)后炭催化劑的孔徑45.0910mm,僅比反應(yīng)前增加了0.8110mm.反應(yīng)前后炭催化劑在比表面積,孔容及孔徑等方面,變化都極其微小.這說明炭催化劑在反應(yīng)后積碳并不嚴重,也就是說,CH一CO2在實驗過程中轉(zhuǎn)化率突然降低的現(xiàn)象不是由積碳引起的,積碳對炭催化劑下CH4一CO,重整影響不大.4結(jié)論在炭催化的條件下,CH4和CO的初始轉(zhuǎn)化率較高,然后降低至平穩(wěn)的階段.溫度的升高有利于CH4一C02重整反應(yīng)的進行.空速對CH4一CO2轉(zhuǎn)化率影響比較明顯.空速越小,cH4一CO2.轉(zhuǎn)化率越高.CH和Co2的比例對產(chǎn)品氣的產(chǎn)率影響較明顯,當(dāng)CH4和CO2的比例為1:1時,CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率最為理想,分別為27%和65%.積碳對炭催化下CH4一CO2重整基本沒有影響.參考文獻:1索掌懷,徐秀峰,金明善,等.Ni/MgO/AI203催化劑中Ni前體對CH4一C02重整反應(yīng)活性的影響J.分子催(上接第31頁】3.3運行中低壓缸正脹差增大的控制a)軸封溫度和壓力較高,未能及時調(diào)整,是造成運行中低壓正脹差增大的主要原因.我們控制軸封溫度保持在130150之間,壓力維持在0.01MPa0.02MPa,且沒有內(nèi)吸外漏現(xiàn)象.b)軸封加熱器負壓不夠,軸封回汽不順暢,也是造成運行中低壓正脹差增大的原因之一.我們控制軸封加熱器負壓維持在50mm水柱.控制低負荷運行時間,或低負荷狀態(tài),限制二旁開度幅度,促使造成低壓轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)產(chǎn)生的熱量能被2黎先財,陳娟榮.NiCo雙金屬催化荊在c02重整cH4反應(yīng)中的催化活性研究J.現(xiàn)代化工,2005(10):3739.3錢嶺,閻子峰.擔(dān)載型砒基催化劑上CH4一CO2重整反應(yīng)機理的研究J.復(fù)旦(自然科學(xué)版),2003(3):392395.4張美麗,季生福,胡林華,等.高穩(wěn)定性Ni/SBA215催化劑的結(jié)構(gòu)特征及其對C.,重整CH4反應(yīng)的催化性能J.催化,2006(9):777782.5ZhangJianguo,WangHui,K.Ajay,et.a1.EffectsofmetalcontentonactivityandstabilityofNiCobimetalliccatalystsforC02reformingofCH4J.AppliedCatalysisA:Genera1.2008,339:121129.6jHaoZhigang,ZhuQingshan,LeiZe,et.a1.CH4一CO2re-formingoverNi/Al203aerogelcatalystsinafluidizedbedreactorJ.PowderTechnology,2008,18:274479.7楊文書,相宏偉,李永旺,等.CH.c02催化轉(zhuǎn)化制合成氣在鎳系催化劑上的表面能學(xué)分析J.燃料化學(xué),1999,27(S1):164172.8郝志剛,朱慶山,雷澤,等.流化床反應(yīng)器中不同Ni/Al2O3催化荊上CH4一CO2重整反應(yīng)性能的比較研究J.燃料化學(xué),2007,35(4):436441.9李文英,馮杰,謝克昌,等.cH4一CO2重整反應(yīng)鎳催化劑的積碳性能研究J.燃料化學(xué),1997,25(5):460464.10劉金河,葉天旭,馬淑杰,等.覆炭載體及鎳覆炭催化荊的積炭行為研究J.化工進展,2002,21(7):483486.:l1許崢,張鎏,張繼炎.Ni/703催化