300MW汽轮机高中压缸胀差变化原因分析及控制.doc

300MW汽轮机高中压缸胀差变化原因分析及控制2009年第4期(总第55期)矽渌占jlSHANXIENERGYANDCONSERVATION2009年8月300MW汽轮机高中压缸胀差变化原因分析及控制李杰(山西兴能发电有限责任公司,山西古交030200)摘要:分析了300Mw汽轮机组起停过程中,由于转子和气缸产生相对胀差变化引起流通部分动静间隙发生变化的原因.指出,只要在运行调整中对胀差变化及时分析,控制调整参数,就可避免因汽缸变形,动静摩擦,大轴弯曲等问题导致机组损坏的严重事故.关键词:汽轮机;高中压缸;胀差;热膨胀中图分类号:TK263.1文献标识码:A文章编号:16743997一(2009)040030.02AnalysesandControlofExpansionDifferencein300MWHigh-MediumPressureCylindersofSteamTurbinesLIJie(ShanxiXingnengPowerGenerationCo.Ltd,ShanxiGujiao030200,China)Abstract:Inthestartstopprocessesof300MWsteamturbines,theexpansiondifferencesbetweentherotorsandcylinderscausechangeofgapsbetweentherotorsandcylinders.Analysesandcontrolofexpansiondifferencewhileoperatingcanpreventtheseriousdamagescausedbycylinderdeformation,frictionbetweenrotorsandcylinders,andmacroaxisbendingetc.Keywords:turbine;highandmiddlepressurecylinder;expansiondifference;thermalexpansion0引言1山西兴能电厂300MW汽轮机胀差的分析300Mw汽轮机组在启动,工况负荷变化和停机过程中,由于蒸汽参数随进汽参数和蒸汽流量的变化,使得机组的流通部分,汽缸,转子等金属部分的温度,出现交替变化,引起机械构件热胀冷缩.对于2个相对位置确定的零件,如,汽缸和转子,由于它们以推力轴承确定其轴向相对位置,所以在运行中若两者各对应段的温升不同,其膨胀量就会产生差异偏,造成各段发生的轴向相对位移也不相同.这种轴向位移的差值,形成了胀差.汽缸和转子之间出现胀差,是由于它们的材料,结构和工作条件等差异引起的.虽然各段同处在相同的蒸汽温升过程中,但两种金属温升速度却不同.另外,与汽缸相比,转子的体积小,且全部浸在蒸汽的包围之中,两者受热情况也存在明显差异.因金属温度的不同,故两者的膨胀量也是不同的l1J.收稿日期:200905.15作者简介:李杰,1981年生,男,山西平遥人,2004年毕业于河海大学热能与动力专业,助理工程师.?30?山西兴能电厂汽轮机型号为NZK30016.7/537/5377,型式为亚临界,一次中间再热,两缸量排气,直接空冷凝气式汽轮机.其结构特点是高中压合缸,二者流通部分为反向布置,新蒸汽及再热蒸汽集中在高中压缸中部,高温区采用双层缸.高压内缸相对于高压外缸的死点,设在高压进汽中心线前475mm处,以定位环凸缘槽定位.低压内缸相对于低压外缸的死点,设在低压进汽中心线处,低压内缸分别由死点向前后2个方向膨胀.汽轮机的静子通过横键相对于台板保持2个固定点(绝对死点),1个在中低压轴承箱基架2号轴承中心线后205mITl处,另1个在低压缸左右两侧基座上低压进汽中心线前360mm处.机组启动时,高中压缸,前轴承箱向机头方向膨胀,低压缸向死点两侧膨胀.转子相对于静子的死点在中低压轴承箱内推力轴承处,转子由此处向前后膨胀.本型号汽轮机操作规程中规定,该机组高中压胀差允许值为一3mm+61Tim,低压缸胀差允许值为不大于+14mm.若高中压胀差超过一4mm或2009年第4期李杰:300MW汽轮机高中压缸胀差变化原因分析及控制2009年8月+7mm,中压缸胀差超过+15mm时,机组便自动拉闸停机.根据上述机组膨胀特点可知,高中压汽缸胀差正值增大时,高压缸各级叶轮进汽侧的间隙是增大的,中压缸各级进汽间隙是减小的.这对中压缸是不利的,易产生摩擦问题.高中压汽缸胀差负值增大时,高压缸进汽侧各级进汽间隙是减小的,中压缸各级进汽侧间隙是增大的.这对高压缸不利,也易产生摩擦问题.高中压汽缸胀差负值增大一般发生在机组甩负荷,滑停过程中.2影响胀差变化的因素影响机组胀差变化的因素很多,主要有几个方面.a)负荷变化.当负荷变化时,各级蒸汽流量发生变化,特别是在低负荷范围内,各级蒸汽温度的变化较大.负荷增长速度越快,蒸汽的温升速度也越快,直接影响金属表面之间的温差加大.汽缸和转子的温升速度差别越大,引起正胀差增大的可能性越大.负荷降低的速度加快,造成正胀差缩小的可能性越大,以至出现负胀差.如果机组在某一负荷下稳定运行,其胀差随时间增长而减小,最终会稳定在某一状态下.b)主蒸汽温升.在机组启动或运行过程中,主蒸汽温度将影响各级蒸汽温度的变化.主蒸汽温升速度越快,汽缸和转子之间的胀差越大,主蒸汽温降速度越快,胀差减小越快,以至出现较大的负胀差1】.c)轴封供气温度.在机组启动冲转前的一段时间里要向各轴封供汽,以防止空气漏人汽缸,有利于建立真空.若轴封供汽温度高于轴封温度,转子的轴封段和轴封体被加热.由于轴封体嵌装在汽缸的两端,其膨胀对汽缸的轴向长度几乎没有影响,却影响着转子的长度,因而使正胀差加大.d)摩擦鼓风损失.由于叶轮直接与蒸汽相摩擦,所以转子的金属温度,比汽缸的金属温度高,故出现正胀差.随着转子转速的升高,叶轮与蒸汽之间鼓风摩擦产生的热量相应增加,产生鼓风损失的级数相应减少,因此,蒸汽吸收鼓风摩擦产生的热量,先随转速的升高而增大,使中,低压缸的正胀差增大,后又随转速升高而相应减少,对胀差的影响逐渐变小.e)排气温度.由于排汽缸对应的转子轴承露在汽缸外面,因此,排汽温度变化主要影响着排汽缸膨胀量.随着排汽温度升高,排汽缸的膨胀量比对应的转子轴段膨胀量大,使低压缸的相对胀差减少.f)转子的回转效应.转子在旋转时,产生很大的离心力,转子材料在离心力的作用下沿径向产生弹性伸长,从而使轴向长度缩短,对胀差产生影响.,j山西兴能电厂对胀差产生因素的控制措施,;.1对冷态滑参数启动的控制冷态滑参数启动时,先是对汽缸,转子零部件的加热过程.在这个过程中,从冲转到满速,并网后逐渐加负荷到额定工况,进入汽轮机的蒸汽参数及蒸汽流量是逐渐升高和增加的过程.由于转子的质面比小于汽缸的质面比,所以转子的膨胀大于汽缸的膨胀,表现为正胀差.为了确保胀差在规定范围内,采取了以下措施.a)严格控制金属的温升率.一般为2/min2.5/min.因为,金属的温升率与蒸汽的放热系数和蒸汽的流量成正比关系,而蒸汽的放热系数随蒸汽的温升增大而增加,因此,对主,再热蒸汽的温升率必须严格控制.对蒸汽流量的控制,通过机组的升速率及加负荷速度来调整.控制好金属的温升率,可减小金属材料的热应力,使膨胀得到控制.当机组冲转后至低负荷阶段,通过适当关小二级旁路的方法,使中低压缸的进汽量稍大一点,促使中低压缸摩擦鼓风损失产生的热量被蒸汽带走,避免正胀差的增大.b)选择适当的轴封供气温度及压力.一般规定轴封供气温度保持在150左右,最低不超过135,轴封供汽压力保持在0.02MPa0.03MPa.c)正确地使用汽缸夹层加热装置和法兰螺栓加热装置.在投用时,控制汽缸夹层加热气温比高,中压外缸温度高80120.应严密监测各部件温度,保证汽缸法兰内外壁温差不大于50,保持法兰中心与螺栓的温差3540,汽缸内缸的上下温差保持在3050,汽缸外缸的上下温差不超过50.d)尽快投入高,低加热器的运行.加大抽汽量,使汽轮机下缸得到有效的加热,缩小上下缸之间的温差.3.2机组甩负荷时负胀差的控制机组甩负荷时,由于气温下降,转子的收缩比气缸快,此时高,中压缸胀差向负的方向发展.如果不能及时恢复气温,将产生负胀差.通常机组甩负荷后,锅炉气温气压马上就能恢复,使机组负荷及时恢复到正常状态,高,中压缸胀差就可得到控制.对于山西兴能电厂滑压运行的机组,甩负荷后气压暂时恢复不了,但只要保持气温能维持额定值或不再下降,高,中压缸胀差就能得到控制.我们采用关小调速气门的措施,减小蒸汽流量,利用锅炉余热保持蒸汽气温的稳定.(下转第37页)?3】?2009年第4期张卫东,等:炭催化CH4一C重整制合成气的研究2009年8月表2炭催化剂反应前后表面性质的变化J分析项目m表2;.冀JJl垦皇堕J:!l:!l:ll反应后I5.962l0.950l45.09l其表明,反应前后炭催化剂在比表面积,孔容及孔径等方面都没有明显的变化.反应前炭催化剂的比表面积和孔容分别为6.786m?g和0.977cm?g,反应后分别为5.962m?g一和0.950cm?g.反应后炭催化剂的比表面积和孔容较反应前仅分别减少了0.784m?g和0.027cm0?g.反应后炭催化剂的孔径45.0910mm,仅比反应前增加了0.8110mm.反应前后炭催化剂在比表面积,孔容及孔径等方面,变化都极其微小.这说明炭催化剂在反应后积碳并不严重,也就是说,CH一CO2在实验过程中转化率突然降低的现象不是由积碳引起的,积碳对炭催化剂下CH4一CO,重整影响不大.4结论在炭催化的条件下,CH4和CO的初始转化率较高,然后降低至平稳的阶段.温度的升高有利于CH4一C02重整反应的进行.空速对CH4一CO2转化率影响比较明显.空速越小,cH4一CO2.转化率越高.CH和Co2的比例对产品气的产率影响较明显,当CH4和CO2的比例为1:1时,CH4和CO2的转化率最为理想,分别为27%和65%.积碳对炭催化下CH4一CO2重整基本没有影响.参考文献:1索掌怀,徐秀峰,金明善,等.Ni/MgO/AI203催化剂中Ni前体对CH4一C02重整反应活性的影响J.分子催(上接第31页】3.3运行中低压缸正胀差增大的控制a)轴封温度和压力较高,未能及时调整,是造成运行中低压正胀差增大的主要原因.我们控制轴封温度保持在130150之间,压力维持在0.01MPa0.02MPa,且没有内吸外漏现象.b)轴封加热器负压不够,轴封回汽不顺畅,也是造成运行中低压正胀差增大的原因之一.我们控制轴封加热器负压维持在50mm水柱.控制低负荷运行时间,或低负荷状态,限制二旁开度幅度,促使造成低压转子鼓风产生的热量能被2黎先财,陈娟荣.NiCo双金属催化荆在c02重整cH4反应中的催化活性研究J.现代化工,2005(10):3739.3钱岭,阎子峰.担载型砒基催化剂上CH4一CO2重整反应机理的研究J.复旦(自然科学版),2003(3):392395.4张美丽,季生福,胡林华,等.高稳定性Ni/SBA215催化剂的结构特征及其对C.,重整CH4反应的催化性能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杨文书,相宏伟,李永旺,等.CH.c02催化转化制合成气在镍系催化剂上的表面能学分析J.燃料化学,1999,27(S1):164172.8郝志刚,朱庆山,雷泽,等.流化床反应器中不同Ni/Al2O3催化荆上CH4一CO2重整反应性能的比较研究J.燃料化学,2007,35(4):436441.9李文英,冯杰,谢克昌,等.cH4一CO2重整反应镍催化剂的积碳性能研究J.燃料化学,1997,25(5):460464.10刘金河,叶天旭,马淑杰,等.覆炭载体及镍覆炭催化荆的积炭行为研究J.化工进展,2002,21(7):483486.:l1许峥,张鎏,张继炎.Ni/703催化