原创 火电圈
4.1设备简介：
#1机为500MW超临界机组,汽轮机为列宁格勒金属制造厂生产,型号为K-500- 240-4,是超临界压力，一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、凝汽式汽轮机。
汽轮机本体由一个高压缸、一个中压缸和两个低压缸组成，所有缸体均为双层结构。其中高压缸为回流式，采用喷嘴调节。新蒸汽经过两个高压主汽门、4个高压调节门由汽缸中部进入左侧调节级和五个压力级，然后回转180度进入右侧六个压力级， 然后排往再热汽冷段，高压缸出力165MW；再热蒸汽经两个中压主汽门、4个中压调节汽门进入中压缸，中压缸出力230MW。中压缸排汽进入两个低压缸做功后排入凝结器；中低压缸均为对称布置。中压缸每侧有十一个压力级，低压缸每侧有五个压力级。
全机共有八段非调整抽汽。每段抽汽之间有联络管，联络管有5mm的节流孔。
八段抽汽参数：
抽汽
压力(MPa)
温度(℃)
抽汽量(t/h)
抽汽位置
供汽设备
一段抽汽
5.635
336
96.4
9级后
8号高加
二段抽汽
3.92
290
136.5
12级后
7号高加
三段抽汽
1.793
449
60.7
15(26)级后
6号高加
四段抽汽
1.137
386
99.3+8.4
17(28)级后
除氧器汽泵
五段抽汽
0.452
270
48.4
21(32)级后
4号低加
六段抽汽
0.252
205
48.4
23(34)级后
3号低加
七段抽汽
0.104
126
74.5
36(41) 46(51)级后
2号低加
八段抽汽
0.0187
59
37.9
38(43)48(53)级后
1号低加
4.2事件经过：
20XX年6月28日#1机组温态启动，4：20汽机凝结器抽真空，抽真空时中压缸上缸外壁温度352.4℃，中压缸外缸下壁温度327℃；6：30中压缸上缸外壁金属温度349℃，中压缸外缸下壁金属温度322.5℃；7：30锅炉点火，9：30发现中压缸外缸上下缸温差趋势缓慢增加由32℃逐渐上升到37℃；9：45锅炉启动第一台制粉系统后中压缸外缸上下缸温差趋势增大同时中压缸进汽断面内缸金属温度开始缓慢下降；10：30锅炉启动第二台制粉系统后中压缸上下缸温差趋势又增大同时中压缸进汽断面内缸金属温度下降趋势增加，11：02暖再热系统开启RC044和RC602后中压缸上下缸温差趋势急剧增加；11：42中压外缸下壁温度下降至81℃，中压缸进汽断面金属温度降低至300℃；
6月28日11：42后中缸下缸温度开始回升，金属温升速度38℃/小时；中压缸上下缸温差增大到温差回升过程中连续监视大轴幌度0.053mm，听轴封和汽缸内声音无异常。
中压缸下缸外壁金属温度回升后采取中压缸冲车的方法于当日22：00消除上下缸温差，23：19发电机并网接带负荷150MW。
中压缸上下缸外缸金属温度变化趋势
具体 时间
中缸上外温度
中缸下外温度
中缸进汽断面内缸温度
中缸外缸上下温差
下缸外壁温降率
主要操作
4：20
352.4℃
327℃
346.2℃
25.4℃
抽真空
6：30
349℃
322.2℃
341.6℃
27℃
7：46
345℃
312.3℃
338.5℃
32℃
锅炉点火
9：45
341℃
304℃
333.1℃
37℃
1℃/12min
启动第一台磨
10：30
339℃
286℃
329.4℃
53℃
1℃/2.8min
启动第二台磨
11：02
338.1℃
251.1℃
322.5℃
87℃
1℃/min
暖再热器
11：42
335℃
80.9℃
300.9℃
254℃
4.18℃/min
4.3原因分析：
1）冷蒸汽或冷水从自动主汽门和调速汽门进入的可能性可以排除。
原因：经现场实际观察和查找历史趋势，在发生中压缸温差增大前后，中压导汽管的金属温度分别为：333.4℃、319.8℃、310℃、325℃没有发生任何变化（导管金属温度测点位置在自动主汽门和调门之间的管道最低位置，标高－1米）。
冷的再热蒸汽进入汽缸必然流经导汽管的最低点，而且会有部分积存在低点，此时导管金属温度会变化。
中压转子预热蒸汽门不严密漏汽则中压转子预热蒸汽温度和中压缸导管温度会发生变化。而预热蒸汽温度始终是46℃没有变化。而且转子预热供汽接在导管金属温度测点之前（标高6米位置），如果从此处进入冷蒸汽则导管金属温度必然发生变化。
从中缸调速汽门门杆漏汽返汽至汽缸则中缸内缸下壁温度应该是先变化。
通过上述分析冷蒸汽或冷水从自动主汽门和调速汽门进入的可能性可以排除。
2）冷蒸汽或冷水从轴封系统进入汽缸的可能性可以排除。
原因：本次机组启动过程中针对主机轴封减温水调节门调节特性不良导致轴封供汽温度不易控制的问题，运行人员加强了监视和调整。在投入主机轴封后，中低压轴封供汽温度始终维持在172－190℃合格范围内。
说明：温态启动时由于凝结器建立真空且轴封漏汽，机组投轴封供汽后缸温不变化是不可能的。本次#1机启动从投主机轴封4：20开始到锅炉点火前7：30上下缸温差实际增加7℃，从25℃增加到32℃。通过查找#1机2003年1月28日正常温态启动缸温数据，从轴封供汽开始到锅炉点火阶段中压缸上下缸温差从25℃增加到31℃。因此本次温态启动中压缸上下缸温差在轴封漏汽的影响下增加7℃是正常的。
综上分析：冷蒸汽或冷水从轴封系统进入汽缸的可能性可以排除。
3）冷蒸汽或冷水因加热器满水进入汽缸可以排除。
本次启动中#3、#4低加和#6、#7、#8加热器水位分别为：84mm、198mm、367mm、629mm、483mm，且经就地核实加热器水位无异常， #3、4、6、7、8加热器不存在泄漏现象。
综上分析：冷蒸汽或冷水因加热器满水进入汽缸的可能性可以排除。
4）抽汽管道积冷水、冷汽返入汽缸。
中压缸共有4段抽汽，分别是第三、四、五、六段抽汽，其中第三、四、五段抽汽是由中缸下缸抽汽，六段抽汽从中压缸排汽至低压缸管道抽汽。
冷蒸汽或冷水由六段抽汽返串进入汽缸。
分析1：中缸排汽至低压缸管道在标高10米位置，六段抽汽管道低点在标高1米位置。凝结器建立真空后，低压缸处于高度负压，而且中压缸的负压肯定低于低压缸负压，即使六段抽汽积存的冷蒸汽或冷水由标高1米位置向中压缸排汽管道返汽，在压差的作用下也会进入低压缸。
分析2：中压缸排汽管有蒸汽温度测点，经查找历史趋势发现，在4：20投入主机轴封后中压缸左右侧排汽温度一直维持130－150℃，在发生中缸上下缸温差增大前后没有发生变化且没有波动现象。此点温度较高是因为中压缸轴封漏汽流经中缸排汽口导致的，机组启动过程中此种现象是正常的。
分析小结：通过分析得出可以排除冷蒸汽或冷水由六段抽汽反串进入汽缸的可能性。
5）五段抽汽管道积冷汽冷水返串至汽缸
通过查找历史参数，当日8：40－10：40之间凝结器压力维持16－17Kpa，此时中压缸内部应该是负压状态，如果从五段抽汽向汽缸返冷蒸汽，则从8：40开始中缸下缸温度下降速度就应加快。而发生中缸温度快速下降的时间是9：45。
根据中缸结构，各段抽汽管道接在中压缸的外缸，且各段抽汽室之间有隔板阻隔，抽汽是通过内缸静叶级组间隙排向抽汽室再进入抽汽口。五段抽汽在中压缸的尾部，即使从五段抽汽返冷汽冷水，在真空状态下冷汽冷水会向中缸排汽方向流动。如果冷汽冷水向中压缸中部流动，冷汽冷水需要克服阻力通过内缸向四段、三段抽汽室进入整个外缸，导致中压缸下缸的内缸和外缸整体被强制冷却，内缸的急剧冷却将造成动静间隙减小，而此时盘车是否能够盘动，大轴是否弯曲值得商榷。
分析小结：从五段抽汽向中压缸返冷汽冷水的可能性存在，但是从中压缸的胀差、缸胀、盘车电流和汽缸内部声音判断，从五段抽汽管道向汽缸返水返汽造成上下缸温差达到250℃的可能性不大。
6）四段抽汽返冷蒸汽或冷水进入汽缸
汽轮机的四段抽汽正常运行中向自用蒸汽系统供汽，机组停运后如果从厂用汽向四段抽汽返汽需经过四段抽汽电动门RH604，经过抽汽管道返串进入汽缸。（如图1）
分析1：在四段抽汽疏水压逆止门前有四段抽汽温度测点。通过查找历史趋势，机组停运到机组启动阶段四段抽汽水压逆止门前温度测点没有异常变化，可以确定没有冷蒸汽流过抽汽管道。
分析2：机组停运后，中压缸温度最高到460－470℃，在锅炉上水冷却阶段的16小时内，厂用汽系统处于运行状态即四段抽汽电动门后压力维持0.8－1.0MPa，厂用汽温度在300－370℃，如果此时RH604内漏导致冷蒸汽进入抽汽管道且中压缸处于负压状态，则此时中压缸下缸被相对于缸温的冷蒸汽冷却，中缸温度应急剧下降。同时在机组启动时，6月28日1：35分厂用汽系统暖管完毕，RQ517处于全开状态，厂用汽压力在0.7－0.8MPa，如果四段抽汽电动门RH604内漏同样会导致中缸温度急剧下降。而在以上两个阶段四段抽汽水压逆止门前温度没有异常变化。
分析小结：通过3.4.3.1、3.4.3.2、3.4.3.3分析四段抽汽不存在阀门不严导致厂用汽漏入汽缸的现象。
7）抽至四抽管道阀门不严厂用汽经三段抽汽管道进入汽缸。
三抽至四抽管道安装在四段抽汽电动门RH604后，冷蒸汽或冷水只有通过厂用汽系统经管道返汽进入三段抽汽管道。（如图1）
分析1：机组停运后，中压缸温度最高到460－470℃，在锅炉上水冷却阶段的16小时内，厂用汽系统处于运行状态，厂用汽压力维持0.8－1.0MPa，厂用汽温度在300－370℃，如果此时RH605、RH606内漏导致冷蒸汽进入抽汽管道且中压缸处于负压状态，则此时中压缸下缸应被相对于缸温的冷蒸汽冷却，中缸温度应急剧下降。
分析2：6月28日1：35厂用汽投运正常后至9：30暖三抽至四抽管道的时间段内三抽至四抽调节门RH606后蒸汽温度始终维持172－176℃，假设冷蒸汽经三抽至四抽管道调节门RH606、电动门RH605返入三抽管道，从厂用汽投运起漏汽应该是连续的过程，中压缸缸温也应是持续下降过程。
分析小结：通过3.4.4.2、3.4.4.3分析不存在三抽至四抽管道阀门内漏导致中缸温差骤增的现象。
8）冷蒸汽或冷水经二抽至三抽联络管到三段抽汽管道返入汽缸。
机组温态启动阶段锅炉热负荷增加后再热蒸汽系统和中压缸下缸温度急剧降低之间存在的联系。从系统上分析再热系统和中压缸相关联的只有高缸排汽二段抽汽至三段抽汽联络管。
（1）现象：6月28日7：30锅炉点火后至9：45，中压缸小上下缸温差从32℃缓慢升高至37℃，温差变化率为1℃/12min；9：45锅炉启动第一台制粉系统后发现中压缸上下缸温差上涨趋势增大，温差变化率1℃/2.81min；10：35锅炉启动第二台制粉系统后中压缸温差上涨趋势又一次增大，温差变化率1℃/min；11：05开启快速厂用旁路RC044进行再热器暖管的操作后中压缸温差上涨趋势骤增，温差变化率4.18℃/min。
（2）如图2，汽机侧抽真空前开启疏水时二段抽汽管道金属壁温开始升高至96℃，建立真空后管道上下壁温度缓慢降低由96℃降低到70℃，说明二段抽汽管段内有介质流动；7：30锅炉点火后高缸排汽一流程和二流程温度都同时变化，变化的速率一致且都向着同一温度变化，最终都达到了137.4℃，说明锅炉点火后有一股相同温度的蒸汽自再热系统流动到高缸排汽管道的最低点。以后随着锅炉启动制粉系统在热负荷的冲击下高缸排汽温度都发生剧烈的变化。而锅炉启动中汽交在炉外不受热，汽交内的疏水和低温再热器的积水在锅炉点火后有一部分低温蒸汽或冷水会从冷再返回到高压缸排汽管段，锅炉热负荷变化越大，返汽返水量越大。高缸排汽至82米的冷再入口管道都是垂直管段，管道内凝结的水或来自再热器蒸发的低温蒸汽很容易流动到高缸排汽管。冷蒸汽或冷水在标高的作用下进入第二段抽汽。当11：05暖再热器开启RC602（接在高缸排汽至汽交管道的标高26米处）后，因新蒸汽通过厂用快排RC044和RC602进入再热冷段，加剧了低温蒸汽向高缸排汽管道的流动，导致流动到高缸排汽管段的低温蒸汽进入汽机第二段抽汽，此点可以通过暖再热器开始后二段抽汽管段上下金属壁温急剧降低来印证。
（3）二段抽汽管道存有积水，而且锅炉热负荷的急剧变化和暖再热器对三段抽汽会产生影响。
A）从二段抽汽管道上下金属壁温分析，二段抽汽水平管道肯定存在积水，而且积水温度应该在44℃左右。在锅炉上水冷却至汽机启动抽真空阶段冷段疏水SH887在关闭状态，此过程中高缸排汽管道积水能够进入二段抽汽管道，通过查找历史趋势显示6月26日21：20在凝结器破坏真空后二段抽汽管道下壁金属温度从102℃降低到77.4℃，可以证明凝结器破坏真空的同时再热器的低温水在回流空气的挤压作用下进入了二段抽汽管道，但是机组启动阶段凝结器抽真空时开启高缸排汽管道疏水SH887后，二段抽汽水平管道的积水因管道布置原因，不能够被高缸排汽管道疏水SH887排出。
B）通过历时趋势曲线观察，随着锅炉热负荷的变化，高缸排汽温度随之剧烈变化，同时二段抽汽管段上下壁金属温度也跟着高压缸排汽一流程蒸汽温度的变化同方向变化，此点说明在二段抽汽管段内有介质在流动，特别是在暖再热器的开始阶段和停止暖再热器的瞬间二段抽汽管道下壁金属温度急剧下降，说明在二段抽汽的水平管道内有水回流，而流动的介质会通过二段抽汽与三段抽汽联络管进入三段抽汽水压逆止门前管道。当暖再热器开始后二段抽汽管段上下金属壁温急剧降低，说明此时有一股冷水或冷蒸汽通过联络管进入三段抽汽管道，最少也是由高缸排汽管段进入二段抽汽的低温蒸汽给积存在三段抽汽水压逆止门前的冷汽冷水一个推力，利于冷汽冷水向汽缸内流动。
(4)对三段水压逆止门前管道积冷汽冷水的分析。通过对三段抽汽水压逆止门前管道疏水的检查和试验，得出结论：三段抽汽水压逆止门前管道肯定积冷汽和冷水。为了证实三段抽汽管道疏水管到存在堵塞现象7月6日进行了输水管道的吹扫试验，参数如下：
时间
负荷
三段抽汽压力
三段抽汽温度
疏水手动门温度
手动门后逆止门温度
疏水总门温度
试验前
500MW
1.62MPa
456℃
36℃
36.6℃
56℃
试验结束
500MW
1.62MPa
456℃
43℃
58℃
122℃
(5)分析小结：
A）锅炉热负荷的变化会使积存在再热器内的冷蒸汽流动到高压缸排汽管道。不排除高缸排汽管道疏水门SH887及门前手动门在压力较低时疏水不畅通的可能。
B）高压缸排汽管道的冷汽冷水在锅炉冷却阶段会进入二段抽汽，从二段抽汽管道金属温度的剧烈变化说明二段抽汽管道积水，启动中还会有一部分冷蒸汽或冷水进入二段抽汽管道，这样冷水或蒸汽会从二段抽汽和三段抽汽联络管可以进入三段抽汽水压逆止门前管道，同时锅炉热负荷变化剧烈、暖再热器时会加剧冷蒸汽对三段抽汽的影响。
C）三段水压逆止门前疏水管不通给三段抽汽水压逆止门前管道积水创造了条件，存在积水的可能。
冷蒸汽从三段抽汽水压逆止门前管道为什么会返入中压缸？汽轮机各段抽汽管道间按照压力等级都有联络管，各段联络管的连接方式都是从高压段的低点接到低压段的管道上部。机组启动正常情况下低压段处于高度真空状态，各段水压逆止门前管道的冷蒸汽在压差的作用下会被低压段抽吸，不应积水。那么即使二段抽汽对三段抽汽产生影响，如果通过三段以后的各段抽汽联络管顺利排出，则冷蒸汽不会进入中压缸。
(1)三段以后的各段抽汽联络管存在水阻或联络管截流孔板堵塞会导致冷蒸汽返入中压缸。
A）在机组启动发现中压缸温度下降后对主机各段疏水进行了检查，发现六段抽汽水压逆止门前后管道疏水不热，而且阀体温度低于室温。第一：因六段抽汽疏水安装在四五六段抽汽管道疏水母管的最远端，疏水被五段和四段疏水排挤。第二：如果六段抽汽水压逆止门前后疏水畅通，在那一时段内中压缸的排汽温度是130－150℃，则中缸排汽管道至六段抽汽疏水和低压扩容器会形成一个回路，同时六段抽汽温度测点安装在抽汽水压逆止门前管道高点，形成回路蒸汽流动则六段抽汽温度必然会发生变化。但是从4：20机组抽真空到21：30时间段内六段抽汽温度没有任何变化始终是38.2℃，通过以上两点分析，可以确定六段抽汽管道的低点积冷水。六段抽汽至七段抽汽联络管接在积水的六段抽汽管段最低点，连接点在0米位置，七段抽汽管道标高在7米位置，此段联络管应该存在水阻；
B）三段抽汽后的各抽汽管道联络管可能有堵塞现象。
C）通过查找各段抽汽温度曲线，从4：20机组抽真空到21：30时间段内六段抽汽温度没有任何变化始终是38.2℃。六段抽汽温度测点安装在抽汽水压逆止门前管道高点。如果各段抽汽管道联络管能够实现逐级自流，那么六段抽汽温度应该发生变化。当日17：02在汽轮机用中压缸冲车至300r/min运行的情况下，全部投入了#6高加，#6高加疏水和凝结器相通，#6高加内部高度负压，在此情况下五段、四段、三段、二段抽汽温度都发生变化，只有六段抽汽温度仍然没有变化，因此怀疑抽汽联络管有不畅现象不能使各段抽汽疏水压逆止门前疏水不能通过联络管排出。
(2)如果二段抽汽至三段抽汽联络管有问题导致进入三段抽汽的冷蒸汽的通流量增大，抽汽联络管来不及排出进入的冷蒸汽，导致冷蒸汽进入汽缸。
(3)分析小结：三段抽汽以后的联络管存在疏水不畅的现象。如果三段抽汽后的联络管出现堵塞现象，那么在停机后因三段抽汽金属壁温高被蒸发的蒸汽就无法被联络管抽吸，积存在三段抽汽水压逆止门前的冷水冷汽就会比正常情况下偏多。同时可以确定的是六段抽汽疏水门连接方式不正确，而且在本次启动中六段抽汽逆止门前后疏水管堵塞或疏水门有问题。
从中压缸结构和中压缸下缸金属温度测点的位置分析，从三段抽汽管道返冷蒸汽和冷水的可能性最大。
如果从四、五、六段抽汽返汽返水进入汽缸，进入汽缸的冷汽冷水首先进入内缸，再克服隔板阻力向中压缸的中部流动，那么中压缸的内缸上下缸温差会更大，而且是汽缸的内缸和外缸下部都会被大面积急剧冷却，急剧冷却后中压缸胀差、缸胀、大轴幌度等参数会发生急剧变化，同时可能会造成转子严重的热弯曲弯曲盘车不动的现象。
如果从四、五、六段抽汽返汽返水进入汽缸，中压缸汽缸的内缸和外缸下部都会被大面积急剧冷却，被冷却的汽缸温度将很难回升，上下缸温差只有在上缸温度自然冷却后消除。当日缸温回升速度较快38℃/小时，当冷水冷汽和汽缸热交换完成后，汽缸缸温马上回升，应该是汽缸被局部冷却。
中压缸下缸金属温度测点离三段抽汽口最近，且三段抽汽只有1个连通的抽汽室。从三段抽汽口向汽缸返汽返水，中压缸下缸外壁温度反应最灵敏。温差大事件发生后中压缸的胀差、缸胀、大轴幌度等参数没有大的变化说明只是汽缸局部被冷却。
分析结论：
结论1：根据造成中压缸进冷汽冷水的所有可能原因分析得出：本次机组启动中中压缸温差大的原因是从中压缸下部第三段抽汽口返入冷蒸汽或冷水造成的。
结论2：造成三段抽汽管道向中压缸返冷汽冷水的原因：三段抽汽管道因疏水管堵塞，导致积水，同时三段抽汽后的各段抽汽管道联络管截流孔堵塞或抽汽管道存在大量积水导致产生严重水阻。当再热器压力扰动时通过二段和三段抽汽联络管提供的动力积水通过三段抽汽管道进入中压外缸。
针对此次事件检查结果和所做的后续工作：
20XX年9月－10月在#1机组小修过程中，针对两次发生中压缸胀差的问题对#1机组疏水和抽汽系统采取了全面检查，结果确证了导致汽缸上下温差的原因并采取了相应的措施。
1.1.1.检查结果发现如下故障。
1.1.1.1.三段抽汽水压逆止门前疏水逆止门锈蚀，疏水不通；
1.1.1.2.四段抽汽至五段抽汽联络管被锈泥堵塞不通；五段抽汽至六段抽汽联络管被锈泥堵塞不通。
4.4措施及教训
4.4.1采取的措施：
1）更换所有抽汽段的抽汽联络管；
2）完善了汽机抽汽段的金属壁温测点，在一、三、四、五、六段抽汽管道加装了上下壁温测点，在高缸排汽的最低点加装了金属壁温测点；
3）将四、五、六段抽汽逆止门前后疏水管到按照高低压顺序重新布置；
4）机组正常停机前对机组疏水管吹扫检查。
4.2教训
机组长时间运行后忽略了小管径疏水管的检查，特别是带有截流孔板的小管径疏水管的检查。
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