内蒙古巴彦淖尔紫金矿业有限公司动力分厂 安装2台东方汽轮机厂生产的CCZK50-8.83/1.0/0.5 型高温高压、单缸、单轴、双抽、冲动、直接空冷汽轮 机^[1]。机组共有6段抽汽，其中1段、2段抽汽供2台 高压加热器，5段、6段抽汽供2台低压加热器；3段、 4段为可调整抽汽，分别提供1.0 MPa的工业抽汽和 0.5 MPa的采暖抽汽。 2 汽轮机上、下缸温差大故障现象及危害 2.1 故障常见现象

汽轮机组冷态额定参数启动前，在轴封送汽后和启动过程中易出现上、下缸温差大的异常情况。 2.1.1 轴封送汽后上、下缸温差逐渐增大

汽轮机轴封送汽抽真空后，下缸温度快速下 降，而上缸温度则变化不大，上、下缸温差逐渐增 大。 2.1.2 启动暖机过程中上、下缸温差超标

机组在启动暖机过程中，出现上、下缸温差大 甚至超标（>50 ℃）情况，被迫打闸停机。 2.2 上、下缸温差大的危害 2.2.1 延长机组启动时间

对于采用母管制系统的2台汽轮机组，当其中1 台机组正在运行而另1台机组需要启动时，必须采 用额定参数启动方式。调整试运过程中，如果汽轮 机组采用冷态额定参数启动方式，会造成机组上、 下缸温升幅度不一致，在机组冲转后进行中速、高 速暖机时上缸温度变化幅度会明显大于下缸，最终 可能会因上缸温度高于下缸温度50 ℃而被迫打闸 停机。停机后，需投入盘车等汽缸冷却至上、下缸 温差<10 ℃后才能再次启动。汽轮机组上、下缸温 差大时须延长启动时间，增加锅炉机组的能耗损 失，降低了电厂的经济性^[2]。 2.2.2 影响机组安全稳定运行

汽轮机上、下缸温差大问题不仅会影响机组经 济性，而且对汽轮机组的安全稳定运行造成很大威 胁。汽轮机组上、下缸温差是机组启动过程中重要 的控制参数，当缸温控制不当时，汽缸温度高的一 侧变形会比温度低的一侧大，汽缸结合面的严密性 变差，易造成汽缸漏气；严重情况下可能因汽轮机 动静间隙变小造成动静碰磨，甚至因汽轮机振动太 大而引发毁机事故^{[2, 3, 4]}。 3 案例分析 3.1 案例1（送轴封供汽后上、下缸温差增大） 3.1.1 故障情况

2014-03-11机组冷态启动，上缸温度110 ℃，下 缸温度108 ℃，轴封供汽前上、下缸温差很小（在 5 ℃以内）。轴封供汽以后，下缸温度下降较快，而 上缸温度却变化不大，10 min 内下缸温度下降了 20 ℃左右，直接导致汽轮机上、下缸温差增大至 20 ℃左右。这种情况下，如果汽轮机启动冲车，上、 下缸温差会逐步增大，很容易上升至50 ℃以上而被 迫停机。因此，启动前需要把汽轮机上、下缸温差 控制到10 ℃以内，必须延长轴封供汽时间。试验发现，轴封供汽1 h后下缸温度才开始上升，如果要将 下缸温度恢复到原状态，轴封供汽时间最少需要2 h，会极大地延长机组的启动时间。 3.1.2 故障原因分析

汽轮机组汽封系统结构如图 1所示^[5]。机组轴 封供汽后，上、下缸温差变大主要是因下汽缸送入 了冷蒸汽造成的。

图 1(Figure 1)

图 1 汽封系统结构

当汽轮机前轴封已供汽、真空建立以后，前轴 封供入蒸汽会窜入前轴封的一档漏汽，接着会漏入 二段抽汽内，进而进入汽缸。因进入下缸的蒸汽温 度低于下缸缸温，会对下汽缸急剧冷却，造成下缸 缸温突降而上缸温度却变化不大的现象。随着均 压箱蒸汽温度的逐渐升高，通过一段漏汽漏入下缸 的蒸汽温度也随着升高，下缸温度才开始逐渐升 高。此外，汽轮机真空建立以后，因侧部汽室疏水 在调节阀后，当打开侧部汽室疏水时，冷汽通过侧 部汽室疏水进入汽缸对下缸进行冷却，造成下缸温 度降低。 3.1.3 改进措施

针对故障情况，制订了以下整改措施：

（1） 汽轮机前、后汽封供汽管道加装手动阀， 待均压箱温度合适后再投入轴封供汽，防止在轴封 暖管过程中将冷蒸汽吸入汽缸内。

（2） 投轴封前，关闭前汽封至二段抽汽逆止阀 前手动阀，防止蒸汽通过轴端漏入下汽缸（因下汽 缸温度测点位置据二段抽汽口很近，漏汽会造成下 缸温度示值的降低）；待机组正常运行后再打开前 汽封至二段抽汽逆止阀前手动阀。

（3） 送轴封供汽前应保证侧部汽室疏水、调节 级疏水处于关闭状态，防止冷蒸汽窜入汽缸，待冲 转后再打开。 3.1.4 处理效果

采取上述措施后，机组再次送轴封供汽后，没 有出现下缸温度突降的情况，彻底解决了该问题。 3.2 案例2（冲转过程中上、下缸温差大） 3.2.1 故障情况

2014-03-03—08，机组共进行了3次启动操作， 均发生了汽轮机上、下缸温差>50 ℃的情况，具体统 计见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 上、下缸温差超标情况统计

表 1 上、下缸温差超标情况统计

汽轮机冲转过程中上、下缸温差大，一般有以 下几种原因^{[3, 4]}：

（1） 下汽缸保温不良，由于下缸抽汽管道布置 多，散热面积大，下缸保温不良将直接导致下缸温 度偏低^[6]；

（2） 热工测量信号不准确；

（3） 汽轮机冲转参数过高；

（4） 下缸疏水不畅；

（5） 下缸温度测点位置设计不合理。 3.2.2.2 原因排查

汽轮机停机以后，对汽缸保温和上、下缸温度 测点进行了检查，未发现问题，排除了二者对缸温 的影响。由于该机组属于母管制系统，机组的启动 方式必须选择为额定参数启动，所以重点对汽轮机 本体疏水进行了检查分析。

该厂机组第1 次冷态额定参数（8.83 MPa， 535 ℃）启动时，采用自动主汽门全开、通过调节4个 调节阀控制进汽量的方式。2台低加随着主机启 动，在2400 r/min时暖机15 min 后，上、下缸温差> 50 ℃被迫停机；第2次启动机组定速3000 r/min，运 行20 min后又因上、下缸温差>50 ℃而停机。停机 后首先对机组疏水系统进行了检查，发现该机组疏 水按压力等级分别进入2个扩容器，经扩容后排入 了凝汽器。汽轮机本体及管道疏水按压力等级分别 接入高、低压扩容器，疏水点接入位置如图 2所示^[5]。 经检查，发现机组疏水系统存在以下问题。

图 2(Figure 2)

图 2 疏水系统布置方式

（1） 高压扩容器中，导汽管疏水与侧部汽室疏 水、调节级疏水、抽汽疏水并联在一起。在汽轮机 挂闸、自动主汽门全开后，导汽管疏水管路压力接 近额定压力，由于压力很高，高压扩容器会形成微 正压，造成高压疏水扩容器其他疏水管道的疏水不畅^[6]。

（2） 主蒸汽有压疏水并入了低压扩容器。在 启停过程中，主蒸汽有压疏水因压力高会排挤其他 疏水，造成低压疏水不畅。

（3） 部分疏水管路现场安装工艺不符合设计 要求。 3.2.3 改进措施

针对上述问题，制订了以下整改措施。

（1） 汽轮机挂闸以后，打开导汽管疏水气动 阀，关闭高压扩容器其他疏水气动阀；导汽管暖管 结束后，关闭导汽管疏水气动阀，打开高压扩容器 其他疏水气动阀，再进行机组冲转操作。

（2） 低压扩容器主蒸汽有压疏水对其他疏水 有很大影响，利用检修机会对主蒸汽疏水管路进行 改造，将其接至厂内其他疏水管道。

（3） 疏水管道安装工艺严格按照以下设计要 求进行整改：各疏水分管与母管成45°角接入；疏水 分管的排出口朝向疏水扩容器，以保证各点疏水畅 通无阻、互不影响；各疏水管接入按压力高低顺序 排列，压力高的管道离疏水扩容器最远，以免疏水 阻塞或倒流^[7]。 3.2.4 改进效果 3.2.4.1 处理后首次启动

2014-03-15处理完毕后，机组再次采用额定参 数、低加随机投运的方式启动。汽轮机定速以后， 暖机运行过程中依然出现了上、下缸温差超过50 ℃ 情况。由于该汽轮机正处于调试期间，需要汽轮机 长时间空负荷运行以配合电气专业人员进行相关 试验，因蒸汽流量很小，上、下缸温差基本没有减小 的可能，所以被迫打闸停机。

停机以后，制造厂家、安装、调试等有关单位共同对该问题进行了分析研究。内蒙古电力科学研 究院专家认为下缸温度测点存在设计位置不合理 和加工安装不当等问题（经制造厂家确认，其他同 类型机组也存在类似问题，但因工期所限，现场不 具备处理条件），测点温度示值的代表性不强，原因 为：在启动冲转过程中，由于机组空负荷运行时间 较长，在蒸汽流量很小的情况下，该温度测点温升 缓慢，不能真实反映下缸温度。最终制造厂家建 议，在汽轮机冲转过程中，其他运行参数正常的情 况下，上、下缸温差限值控制标准可以适当放大至 100 ℃。 3.2.4.2 再次启动

2014-03-17机组再次启动，定速以后上、下缸 温差最大达到74.5 ℃，通过加强调节控制及监督检 查，机组保持运行状态进行电气专业短路空载试 验。在此次机组启动、试验过程中，除上、下缸温差 外，其他参数均正常。完成试验机组并网以后，汽 轮机上、下缸温差最终恢复正常（<10 ℃）。 4 结束语

机组启停过程中上、下缸温差大现象在调试阶 段比较常见，因其对机组运行安全的威胁很大，必 须引起足够的重视，并根据机组结构特点和现场实 际情况制订相应的解决办法尽快处理，避免机组严 重事故的发生。