【干货】西门子超超临界汽轮机问题分析与改进-北极星火力发电网

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1主汽门结构与材料问题

1.1左右主汽门载荷不均

汽轮机的高压缸为圆筒形结构，左右主汽门卧式对称布置在高压缸两侧，通过大型罩螺母直接与高压缸连接，中间没有导汽管，主汽门通过弹簧支座支撑。汽轮机带负荷后，特别是在达到高负荷参数后，出现了左右主汽门一侧抬升，另一侧下降的现象。某电厂百万机组汽轮机在首次启动调试时发现负荷达到800MW以上时，根据主汽门弹簧支座指示器的数值，出现右侧主汽门抬升，左侧主汽门下降，两侧主汽门高低变化相差10mm的现象，右侧主汽门抬升后造成下部的垫片受力很小甚至发生滑移，并引起高压缸右侧猫爪防跳压块顶部间隙消失的现象，直接影响到汽轮机内部的同流间隙，对机组的安全运行构成威胁。

分析有以下几方面原因：(1)主蒸汽管道及高压排汽管道单侧布置，均位于汽轮机一侧或转向同一侧，机组运行时管道的膨胀和应力除限位装置承受以及管道自身吸收外，仍有一部分被传递到主汽门和高压缸上;(2)从锅炉过来的两根主蒸汽管道长度不一，膨胀量不同，极易对汽轮机造成侧向应力;(3)在运行中，锅炉左右侧主蒸汽的温度有偏差，也造成主蒸汽的管道膨胀量不一样，进而影响管道应力;(4)基建安装中存在的偏差及应力，如主汽门安装时标高差，主蒸汽管道的焊接应力，管道支架调整后的应力等，均会对汽轮机左右侧载荷造成不利的影响。相对于汽轮机轴线，这些应力会转化为力矩，最后作用在气缸和主汽门上，造成左右汽门载荷不均匀。同理中压主汽门也一样。

解决措施：(1)重视所有与汽轮机连接管道的设计和布置，防止管道应力传递到汽轮机上，特别需要计算热态时管道应力对汽轮机的影响;(2)保证管道的安装与焊接质量，尤其是限位装置以及支吊架的安装与调整，除了冷态调整外，在机组带负荷后必须进行热态调整;(3)运行过程中注意锅炉两侧主蒸汽温度的偏差。

安装时，气缸立销和猫爪防跳块的安装十分重要，特别是压块顶部防跳间隙的调整，必须控制在设计范围内。

1.2中压主汽门螺栓断裂

在中调门与中主门阀壳与阀盖连接处螺栓，材料为GH783替代材料为Alloy783，断裂位置在与螺母配合的螺纹处，个别螺栓断裂在腰部变截面处。这与螺栓材料的膨胀系数小，螺栓紧力大，螺栓在安装时受力不均及加热工艺不当，国产化材料质量欠稳定及机组起停过大，变负荷较快等因素有关。重新紧固时制造厂要求缩短螺栓伸长量，并对螺栓加热工艺进行改进。

1.3中压调门进汽插管出现裂纹

中压汽门与中压缸采用法兰连接，中压调门阀座与进汽插管联为一体，该进汽插管位于法兰连接段的内部出现断裂的情况。如某电厂机组A侧中调门进汽插管下部开裂，裂纹起始与端部疏水口，沿插管底部气流方向延伸，裂纹长度为500mm，端部开裂宽11mm。造成中压主蒸汽泄漏到进汽插管与法兰连接之间的夹层，最终泄漏到中压缸的排汽，即降低了机组运行的经济性，又对机组的安全运行构成威胁。

原因：插管端部开有疏水孔以及插管底部沿纵向加工定位销孔引起的应力集中，加上快冷装置的频繁投入使用，导致插管出现裂纹。

解决：制造厂已对插管进行更换，取消底部疏水孔的结构。

1.4主汽门滤网破损

不同于钢丝网和钻孔滤网的结构，西门子主汽门的滤网由波纹状钢带在滤网框架外侧缠绕组装而成，蒸汽由外侧向内部流入，为永久滤网。在一些机组停机检修过程中大显高压主汽门滤网的波纹状钢带破损脱落，被冲进高压缸的情况。

1.5中压调门阀碟背部密封面裂纹

中压调门阀碟背部的自密封面焊有一层硬质合金层，以便在阀门全开时形成密封，防止蒸汽通过阀杆间隙泄漏出去。多台机组在检修中发现该密封面的硬质合金层出现裂纹甚至剥落现象，直接影响到密封效果，从裂纹的宏观形貌判断具有热疲劳裂纹特征。可能原因有:硬质合金层与基体的结合程度欠佳、硬质合金与基体的热膨胀系数存在差异等。虽然制造厂对密封面进行了修复，但也表明在堆焊层材料选择以及焊接工艺上有待改进。

2通流设计及气缸结构问题

2.1六抽支管流量与温度不均

汽轮机第6级抽汽从两低压缸的第2级叶片后抽出，分别穿过凝汽器内部空间接到外部，经过逆止阀后，两根支管合并成母管去6号低加。运行中发现的问题有:

(1)两支管的逆止阀开度不一致，相差较大，例如，某电厂机组在500MW负荷时，低压缸A抽汽逆止阀的开度为72.4%，低压缸B抽汽逆止阀的开度为62.8%。

(2)两支管的抽汽温度偏差较大，例如，某电厂机组的六抽温度在75%THA时，A、B两侧支管为168℃/190℃;在100%THA时，为127℃/174℃;在TRL时，为142℃/177℃。

原标题：西门子超超临界汽轮机问题分析与改进

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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