600MW汽轮机热态低旁阀检修的问题分析及解决策略

600MW汽轮机热态低旁阀检修的问题分析及解决策略

廖世宁

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海，519000）

摘要：热态低旁阀检修的意义在于确保汽轮机运行安全、可靠和高效。频繁的启停运行增加了低旁阀的磨损和内漏风险，影响机组的可靠性。低旁阀内漏会导致能量损失和蒸汽泄漏，降低机组经济性运行。定期检修低旁阀能发现潜在故障，修复磨损或损坏的部件，提高机组的稳定性和能效。然而，检修存在困境，如频繁启停运行、内漏严重、检修时间限制和特殊的汽轮机状态[1]。解决策略包括优化机组调峰策略、及时解决内漏问题、合理安排检修时间和克服特殊状态带来的困难。

关键词：汽轮机；热态低旁阀；低旁阀检修

引言：热态低旁阀在汽轮机中起着关键作用，其安全、可靠和高效运行对于能源供应和工业生产至关重要。然而，频繁的启停运行和内漏问题给低旁阀的检修带来了挑战。本文旨在探讨热态低旁阀的检修问题，并提出解决方案。通过分析定期检修的必要性、内漏问题的影响、优化检修策略和灵活应对特殊情况的方法[2]，我们可以找到确保低旁阀安全稳定运行的可行方案，从而确保汽轮机的高效运转和能源供应的可持续性。这对于提高能源转换效率和保障工业生产具有重要意义。

一、600MW汽轮机热态低旁阀检修的意义

热态低旁阀在汽轮机运行过程中起到调节工质参数的作用，承受高温高压蒸汽的冲刷。如果低旁阀内漏较大，将导致蒸汽泄漏和能量损失，甚至可能引发严重事故。通过定期检修热态低旁阀，可以发现并解决潜在的故障，确保机组运行过程中的安全性。低旁阀是机组启动、停运过程中回收工质和回收热量的重要系统。频繁的启停运行会增加低旁阀的磨损和内漏的风险，影响机组的可靠性。通过检修低旁阀，可以修复磨损或损坏的部件，保证低旁阀的正常工作，减少机组故障发生的可能性，提高机组的可靠性和稳定性。低旁阀在机组运行中起到调节工质参数的作用，对机组的热效率和发电效率有直接影响。如果低旁阀存在内漏问题，将导致蒸汽泄漏和能量损失，降低机组的经济性运行。通过检修低旁阀，可以减少内漏现象，提高机组的能效[3]，降低燃料消耗，实现更加经济高效的发电运行。旁阀的内漏问题如果不及时处理，会导致故障扩大，进一步损坏其他关键设备，增加修复成本和停运时间。通过定期检修热态低旁阀，可以在问题出现时及时发现并解决，防止故障进一步扩大，减少维修成本和停运时间，降低损失。

二、600MW汽轮机热态低旁阀检修存在的困境

频繁的启停运行：由于电力峰谷需求差异大以及发电机组的调峰需求，机组的启停频率增加。频繁的启停运行会对设备产生较大的冲击和应力，可能导致设备的磨损和故障增加。

内漏严重的低旁阀：由于机组启停过程中低旁阀承受高温高压蒸汽的冲刷，阀芯容易磨损导致内漏。内漏会影响机组的安全性和经济性运行，需要及时解决。

检修时间的限制：单位接到电网调度要求，要求调停机组，停运后机组处于备用状态，可随时调度启动并网发电。在机组停运期间，需要尽快检修低旁阀的内漏问题，但检修时间是有限的。

汽轮机状态的特殊性：机组停运后，汽轮机处于热态状态，凝汽器轴封真空系统停运，汽轮机闷缸状态。这种特殊的状态对于检修工作的进行带来一定的困难和挑战。

高压缸排汽上、下缸金属温差升高：在检修过程中，高压缸排汽上、下缸金属温差逐渐上升，最高超过了限值。这可能意味着存在一些问题或异常，需要尽快找出原因并降低温差值至正常范围。

三、600MW汽轮机热态低旁阀在发电厂的实际应用分析及解决策略

3.1 600MW汽轮机热态低旁阀在发电厂的实际应用分析

沿海某发电厂为600MW超临界燃煤发电机组，锅炉为超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、一次中间再热、全钢悬吊π型、露天布置燃煤炉。汽轮机为超临界、一次中间再热、三缸四排汽（双分流低压缸）、单轴、双背压、凝汽式汽轮机；机组采用高压、低压二级串联旁路系统，容量围栏30%BMCR，是发电机组快速启动、快速停运的重要系统，也是机组启、停过程中回收工质、回收热量的重要系统，并且保证再热器不超温，同时机组运行中事故处理中起到调节工质参数的作用。高旁阀、低旁阀调节工作特别是机组启动过程中，承受高温高压蒸汽的冲刷，阀芯容易磨损导致内漏，内漏必然影响机组安全性、经济性运行。内漏较大时，必须得到解决。

随着国家经济的改革，发展模式的变化，电力峰谷需求差别很大，发电机组的调峰停运次数也随之增多。一段时间来，机组启停频繁，A、B两侧低旁阀冲刷后内漏严重。某日，单位接到电网调度要求，调停该机组，停运后机组处于备用状态，也可能随时调度启动并网发电。为了充分利用机组调停的时间机会，需要尽快检修低旁阀内漏的缺陷。机组停运后，汽轮机状态为：调节级温度367℃/348℃，汽轮机热态，凝汽器轴封真空系统停运，汽轮机闷缸状态，高压缸排汽上、下缸金属温差29℃。按计划，第一天执行检修工作票PTW-0624（3号机A、B侧低旁阀的阀芯、阀座拆检）的隔离措施，并发出工作票PTW-0624，检修人员做好检修低旁阀的前期工作，包括拆除保温、拆除热工控制接线、材料准备等，目的尽快将阀体温度下降，以便开展检修工作。低旁阀自然冷却一天后，第二天开始低旁阀检修工作，晚上23:30，检修人员开低旁阀阀盖，抽出阀芯研磨，然后在低旁阀阀盖处用帆布盖住。汽轮机高压缸排汽上、下缸金属温差从43°C，逐渐上升，最高达到74°C，超过上下温差限值55.6°C。此时，应尽快找出问题原因，将温差值降低至正常值以下。

问题出现后，结合各锅炉、汽机各系统状态变化全面分析，低旁阀检修工作前，汽轮机各参数（汽缸金属温度、上下缸温差）正常，如图1、图2。

   图1  汽机气缸金属温度图

图2 汽轮机高压缸排汽上、下缸金属温差图

图3 机组负荷、真空、金属温差曲线图

红色曲线：汽轮机高压缸排汽上、下缸金属温差；绿色曲线：机组负荷；蓝色曲线：凝汽器真空；黄色曲线：高压缸排汽上缸金属温度；浅蓝色曲线：高压缸排汽下缸金属温度。

具体从下图3分析看出，机组停运后，凝汽器真空破坏前，汽轮机高压缸排汽上、下缸金属温差缓慢上升，但一直保持在很低的温差值。查询记录，11日18:30，凝汽器轴封真空停运，破真空，汽轮机闷缸。汽轮机高压缸排汽上、下缸金属温差由29°C缓慢上升至43°C后一直保持稳定。14日23:30，检修人员拆开低旁阀阀盖，抽出阀芯，检修工作暂停后，用布块木板盖住低旁阀阀盖孔，汽轮机内的同流介质温度也在下降，高压缸排汽上、下缸金属温差缓慢连续上升至74°C。

通过分析判断，汽轮机闷缸状态，内部是保持绝热状态，没有大的热量交换，是自然冷却一个过程，汽缸金属温度、上下缸温差变化平稳。根据汽轮机设备状态变化，由于锅炉再热器需要泄压疏水，再热器管道排气阀打开状态，低旁阀开始检修抽出阀芯后，高压缸、凝汽器、低旁管道、再热器管道形成烟囱效应（Stack effect）[4]。室内外温度差，空气密度差，形成压力差，在热压作用下的自然通风，造成室内外空气流动的现象。烟囱效应计算公式：y=ax²+bz²。冷空气进入高压缸、凝汽器，空气流通路径为：冷空气由高压缸轴封处进入高压缸-->凝汽器-->低旁阀-->低旁管道-->再热器管道-->排气阀-->大气，由于设备位置高低（锅炉高度80米、凝汽器高度1米），通流和负压抽吸烟囱效应作用，冷空气从汽轮机高压缸轴封处，进入高压缸，冷空气密度高，在高压缸底部通流，并通过高压缸排汽口下半区域，进入凝汽器，再与锅炉管道联通，抽吸作用，通过低旁阀进入锅炉再热器管道，此时锅炉再热器官排汽阀已打开，对空排汽。冷空气进入；冷空气下沉在高压缸下半通流部分流过，高压缸下半金属温度快速下降，下降速率明显比之前低旁阀拆走后快，高压缸上半金属温度的下降速率基本保持不变；导致高压缸排汽上、下缸金属温差变大。可以判断出导致温差高压缸排汽上、下缸金属温差的直接原因是冷空气进入高压缸，汽轮机闷缸的热量平衡状态被破坏，而导致；冷空气进入的原因是低旁阀检修，低旁阀阀芯抽走后，汽轮机、凝汽器、再热器联通形成的烟囱效应。

3.2 解决实际应用中600MW汽轮机热态低旁阀检修困境的策略

分析问题症结原因所在后，找出对应的解决办法，立即在低旁阀阀芯口通往凝汽器处用物品堵住，同时该物品不能产生碎物落入低旁管道内甚至凝汽器内，污染设备和凝结水工质，干净的棉被作为封堵物品是最有效、最适用，也是最方便的工具。检修人员纯粹使用帆布，在低旁阀阀盖使用帆布盖住，起不了封堵烟囱效应流通的空气。15日13:00，使用棉被将低旁阀通往凝汽器的阀芯口封堵，汽轮机内的通流的介质的温度回升，高压缸下半金属温度的温度停止下降，并有回升迹象，高压缸排汽上、下缸金属温差立即开始变小，开始好转（图五红色曲线趋势）。经过两三小时后，高压缸下半金属温度的温度逐渐上涨，高压缸排汽上、下缸金属温差恢复到正常值范围内。解决了上、下缸温差变大的问题；防止事故发生，把影响设备安全的隐患消灭在萌芽之中；同时保证低旁阀检修安全、快速进行，可以尽快恢复机组调停热备用状态。

四、结论

综上所述，热态低旁阀检修对于汽轮机的安全、可靠和高效运行具有重要意义。通过定期检修低旁阀，可以及时发现和修复潜在故障，提高机组的稳定性和能效。然而，检修低旁阀也存在一些困境。频繁的启停运行会增加低旁阀的磨损和内漏风险，对机组的可靠性产生不利影响。内漏问题会导致能量损失和蒸汽泄漏，进而降低机组的经济性运行。此外，检修时间限制和特殊的汽轮机状态也会带来一定的困难。为解决这些问题，可以采取以下策略。首先，优化机组的调峰策略，减少频繁的启停运行，降低低旁阀的磨损和内漏风险。其次，对于存在内漏问题的低旁阀，要及时进行修复，防止能量损失和蒸汽泄漏。同时，合理安排低旁阀的检修时间，确保在最佳时间段进行检修，避免对机组运行造成过大影响。最后，针对特殊的汽轮机状态，需要针对性地制定检修方案，克服困难，确保检修的顺利进行。通过采取上述策略，可以最大限度地提高热态低旁阀检修的效果，保障汽轮机的安全、可靠和高效运行。这对于电力行业和工业生产具有重要意义，可提升设备的可持续运行能力，降低维护成本，并确保能源的有效利用。

参考文献：

[1]王强. 汽轮机故障维修的实例研究[J]. 机械管理开发,2023,38(05):229-230.

[2]魏勇. 600 MW机组高、低旁阀泄漏分析及处理措施[J]. 流体测量与控制,2022,3(05):60-63.

[3]李豪，陈昊. 某电厂#1机组低旁阀误动导致锅炉MFT事件分析[J]. 仪器仪表用户,2020，

27(01):94-96+61.

[4]邱嵩. 汽轮机热态、极热态启动过程中汽温控制浅析[J]. 神华科技,2017,15(05):65-69.                                       

作者简介：廖世宁，1974.2-，广东大埔人，本科，工程师，研究方向电力运行技术。